TOMO治療與直線加速器VMAT治療鼻咽癌的效果分析

柯瑞全 林勤 高夢圓 陳澤杰 林布雷

鼻咽癌在我國是較為常見的惡性腫瘤，主要多發(fā)于兩廣地區(qū)，其診治、副作用及預后一直備受臨床關注和研究[1]。由于鼻咽癌的解剖位置鄰近顱內，外科手術涉及結構較復雜；同時鼻咽癌的范圍、擴散程度與臨床癥狀嚴重程度不完全掛鉤，且鼻咽癌或淋巴結轉移對于放射治療來說是非常敏感的[2]。因此，在治療上，臨床醫(yī)師一般選擇放射治療作為鼻咽癌的首選治療方式，取代平常的外科手術治療[3]。近年來，螺旋斷層調強放療（helical tomotherapy，TOMO）治療、直線加速器容積調強放射療法（volume-modulated arc therapy，VMAT）等技術作為常用的、有效的措施參與大量的鼻咽癌治療，與以往的放療方案相比，調強放療降低了放療產(chǎn)生的不良反應與并發(fā)癥，減輕并發(fā)癥的嚴重程度，對于周圍的正常組織及結構起到一定的保護作用[4]。一些研究揭示了這些放療技術在鼻咽癌手術治療方面的劑量學差異，然而，TOMO和VMAT之間的劑量區(qū)別尚未達成共識[5]。此研究重點從劑量學和對比規(guī)劃的角度出發(fā)，對TOMO治療與VMAT治療這兩種方案的優(yōu)勢進行比較研究，針對不同的問題與病例，探索更佳的治療策略，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2022年1月—2023年1月在廈門大學附屬第一醫(yī)院就診的60例鼻咽癌患者為研究對象，按隨機數(shù)字表法分為TOMO組、VMAT組各30例。根據(jù)臨床TNM分期方法，將患者進行區(qū)分，診斷為T1、T2、T3、T4分期的例數(shù)分別為12例（20.00%）、15例（25.00%）、19例（31.67%）和14例（23.33%）。TOMO組：男性19例，女性11例；年齡53～65歲，平均（58.53±5.12）歲；TNM分期：T1期5例，T2期7例，T3期12例，T4期6例。VMAT組：男性17例，女性13例；年齡49～63歲，平均（56.06±4.23）歲；TNM分期：T1期7例，T2期8例，T3期7例，T4期8例。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。納入標準：（1）首次接受放射治療患者。（2）可以完成CT定位掃描。排除標準：（1）狀態(tài)欠佳，不能獨立上下床患者。（2）治療需要束縛帶輔助患者。所有患者均通過醫(yī)師了解放射治療的操作、副作用及風險，并與家屬共同協(xié)商簽署知情同意書。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 設備參數(shù)

應用Varian圖像引導直線加速器（美國瓦里安醫(yī)用器材公司，型號：Truebeam SN1402）、Radixact X5螺旋斷層加速器、Varian Eclipse治療計劃系統(tǒng)（美國瓦里安醫(yī)用器材公司，型號：11版本）、Varian OBI圖像采集處理平臺（美國瓦里安醫(yī)用器材公司）。Discovery CT590 RT放療定位大孔徑CT（美國GE公司）。

1.2.2 定位、靶區(qū)勾畫

首先對患者塑型、固定。采用仰臥位，患者雙手平放兩側，頭頸肩熱塑膜配合全碳素纖維頭頸肩固定底板與配套的頭枕底座適形固定。在Discovery CT590 RT放療定位機（美國GE公司）上行CT平掃及增強掃描，CBCT定位掃描圖像層厚設置為3 mm，分辨率為512 mm×512 mm，囑患者平靜自主呼吸。掃描范圍涉及頭部及上頸部：上界包含顱底骨和眉弓，下界止第7頸椎下緣。

根據(jù)掃描圖像，由放療科醫(yī)師結合體格檢查、電子鼻咽鏡以及多種影像學檢查等勾畫合適的靶區(qū)。勾畫的靶區(qū)可分為以下幾類：腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）一定要覆蓋所有的原發(fā)腫瘤區(qū)域，臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）覆蓋GTV和腫瘤可能侵犯的區(qū)域。根據(jù)最新中國臨床腫瘤學會指南鼻咽癌CTV勾畫推薦，將GTV擴寬1 cm邊緣以創(chuàng)建CTV。并且，在CTV上加上0.5 cm的邊緣，以制作計劃的腫瘤體積（planning target volume，PTV），確定最終的治療區(qū)域。然后手動修改PTV，以避免覆蓋重要的危險器官（organ at risk，OAR），包括晶狀體、脊髓、腦干、視交叉、視神經(jīng)和垂體等重要部位。為了避免急性皮膚毒性，所有的PTV被減少到皮膚表面以下3 mm。

1.2.3 劑量設計

VMAT治療設計方案采用常規(guī)往返拉弧，181°～179°，179°～181°，準時器角度為10°、350°，劑量率600 MU/min。TOMO治療設計方案采用Tomo的Helical螺旋斷層照射方式，螺距 0.287，調制因子 2.5，劑量率 872 MU/min。這些治療設計都是使用6 mV光子束生成的，并用專業(yè)計算機運用各向異性分析算法進行劑量計算，精確獲取劑量參數(shù)。此外，依據(jù)已有的原則，2種治療方式的PTV劑量均被優(yōu)化到相同水平。

普遍來說，設定PTV的處方劑量為69.96 Gy，避開危險器官照射。研究過程中，每療程的治療周期為連續(xù)治療5 d，休息2 d，每天治療1次，1個療程治療后再進行下1個療程。

1.3 觀察指標

應用于評估PTV的劑量學參數(shù)包括D2、D50、D98、符合性/一致性指數(shù)（conformity index，CI）（95%等劑量表面體積除以PTV體積）和均一性指數(shù)（homogeneity index，HI）。D2和D98分別被定義為覆蓋2%和98%的PTV的劑量。CI計算公式為CI＝TVPIV/TV×TVPIV/PIV（TVPIV：處方等劑量所涵蓋的目標體積；TV：目標體積；PIV：參考等劑量體積）。根據(jù)之前研究，CI值接近1表明該計劃更符合要求，適形度越好。HI計算公式為HI＝（D2-D98）/D50。并且HI越接近0，說明同質性越好[5]。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行處理。計量資料以 （±s）表示，采用t檢驗；計數(shù)資料以n（%）表示，采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

所有PTV計劃的數(shù)據(jù)分析均使用劑量體積直方圖進行，并比較PTV覆蓋參數(shù)D98、D50、D2、CI和HI。

試驗結果提示，與VMAT治療比較，TOMO治療在數(shù)值上實現(xiàn)了較高的原發(fā)腫瘤區(qū)PTV的覆蓋范圍。并且TOMO組CI高于VMAT組，適形度更好；TOMO組HI低于VMAT組，靶區(qū)劑量分布更均勻。TOMO治療的PTV CI和HI優(yōu)于VMAT治療，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。TOMO計劃更符合鼻咽癌放射治療的要求。見表1。

表1 兩組鼻咽癌患者VMAT和TOMO治療PTV的劑量學比較（±s）

表1 兩組鼻咽癌患者VMAT和TOMO治療PTV的劑量學比較（±s）

組別例數(shù)CIHID50（Gy）D2（Gy）D98（Gy）VMAT組300.74±0.050.19±0.0473.62±0.4678.38±1.2363.43±2.23 TOMO組300.82±0.060.16±0.0373.60±0.8577.62±1.3564.38±2.46 t值-3.6313.4450.1152.1432.072 P值-＜0.05＜0.050.908＜0.05＜0.05

3 討論

鼻咽癌發(fā)病率占頭頸部腫瘤第一，男性發(fā)病率遠高于女性，鼻咽癌沒有及時治療，隨著病情的進展，將會嚴重影響生活質量[6]。放射治療作為鼻咽癌的首選方案，放療治療需要一個精確的放療計劃并嚴格的執(zhí)行才能達到臨床效果[3，7]。病理生理學把放射性組織壞死描述為輻射導致的不愈合傷口，放射治療引發(fā)的放射性組織壞死與輻射劑量、放療療法、腫瘤體積等有關，尤其與輻射劑量有關[8]。只有選一個好的治療計劃跟治療方式，才可減輕放射帶來的副作用，減輕放射性皮膚損傷風險及生活質量的影響[9]。

最近十幾年來，放射學領域對于鼻咽癌患者診治進行過許多比較劑量學方向的研究。鼻咽癌由于其部位復雜特殊，往往手術切除效果不佳，同時存在手術后不良反應及腫瘤復發(fā)，并且鼻咽癌對于放射治療的敏感度強，因此臨床上經(jīng)常首選放療作為最佳治療方式[10]。截至目前，隨著醫(yī)學影像學和調強放療技術的發(fā)展以及放射化學聯(lián)合治療的應用，鼻咽癌的治療效果較前有明顯提高，5年局部控制率和生存率分別約為90%和80%[11]。針對鼻咽癌的放射治療，各項研究及觀點百花齊放。然而由于經(jīng)濟、設備、技術等方面的限制，常用的放療方法在不同的國家或地區(qū)可能存在著可及性問題。一般來說，調強放療是目前精準放療的基礎；而VMAT和TOMO是在此基礎上，運用特定的技術和設備實現(xiàn)治療效果，不同放療方式的患者費用有著明顯差異[11]。而TOMO的費用一般會比VMAT高，尤其是在中國[12]。所以，為鼻咽癌患者選擇最佳獲益的放療尤為重要，故本研究旨在評估TOMO治療與VMAT治療鼻咽癌的效果，為鼻咽癌患者選擇不同治療方案提供參考。

在影像學研究中，TOMO是迄今為止最好的調強放療系統(tǒng)，是將影像引導放射治療和調強放療合二為一，利用螺旋計算機斷層CT掃描進而捕捉圖像和治療腫瘤，可以實現(xiàn)自適應放療或劑量引導放療[13]。TOMO可以實現(xiàn)最佳一致性和劑量均勻性的調強放射治療，并使用強度不均勻的體積強度調制旋轉技術，不同的強度水平和足夠的視場角來實現(xiàn)目標區(qū)域測量所需的設計[4]。與TOMO不相同的是，VMAT是基于影像引導放射治療技術開發(fā)的，擁有全新高精度加速器、優(yōu)秀的逆向優(yōu)化治療方案軟件、精準劑量驗證設備，實現(xiàn)精準定位、精準規(guī)劃、精準治療。在這項新技術中，劑量率、機架旋轉速度和多葉準直器的葉片運動速度在門控光束傳輸期間進行動態(tài)調制，以實現(xiàn)目標的高度共形劑量覆蓋和正常組織保護。VMAT具有快速、準確、優(yōu)化的特點[14]。總的來說，VMAT和TOMO是高度適形放射技術，廣泛用于頭頸癌，包括鼻咽癌、神經(jīng)膠質瘤等[15]。臨床實踐中必須深入了解眾多新技術中每項技術的特點和優(yōu)缺點，進行精挑細選，才能充分發(fā)揮精準放療的價值。

本研究表明，2種治療存在PTV、一致性、異質性參數(shù)之間的差異。與VMAT治療相比，TOMO治療在數(shù)值上實現(xiàn)了較高的原發(fā)腫瘤區(qū)PTV的覆蓋范圍，并且2種治療方式間在不均勻性和整合性方面有著顯著差異。TOMO治療的PTV CI和HI優(yōu)于VMAT治療，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。TOMO計劃更符合鼻咽癌放射治療的要求。通過本試驗，一致認為與VMAT相比，TOMO在將放射治療應用于頭頸部腫瘤，包括鼻咽癌方面具有優(yōu)勢[16]。

造成此研究結果的可能原因是TOMO在達到腦干、視交叉和脊髓等關鍵OAR的劑量限制后，通過增加熱點劑量而盡可能增加PTV劑量，使得對病變部位產(chǎn)生盡可能大的消滅所致[17]。每種放射治療方式有其獨特的優(yōu)勢，TOMO可以實現(xiàn)最佳一致性和劑量均勻性的調強放射治療，而VMAT具有快速、準確、優(yōu)化的特點，對病灶具有精準定位、精準規(guī)劃、精準治療的效果[18]。放射治療一直是一把雙刃劍，既能殺死腫瘤細胞，又能損傷正常組織。只有適當?shù)仄胶釭TV的劑量，才能使放射治療達到最大的效果[19]。因此在滿足PTV規(guī)定劑量的基礎上，還需要盡可能保護關鍵OAR，盡可能防止正常細胞或組織的破壞，以減少疾病的副作用及減輕對于后續(xù)康復的影響。

本研究的局限性也是值得注意的。本研究需要進一步的調查，以確定結果是否可以轉化為臨床優(yōu)勢。此外，研究過程中缺少對于危險器官或其他靶區(qū)的研究，對于試驗結論與危險器官間的相互影響未作更多的討論。

綜上所述，與VMAT治療相比，TOMO治療在數(shù)值上實現(xiàn)了較高的原發(fā)腫瘤區(qū)的PTV的覆蓋范圍，TOMO治療的PTV CI和HI優(yōu)于VMAT治療，可為今后中國鼻咽癌放射治療指南（2023版）的修訂提供臨床借鑒內容。