胰腺癌不同調(diào)強(qiáng)方式的劑量學(xué)比較

王偉平，楊 波，龐廷田，劉 楠，胡 克，邱 杰，張福泉

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射治療科， 北京 100730

·論 著·

胰腺癌不同調(diào)強(qiáng)方式的劑量學(xué)比較

王偉平，楊 波，龐廷田，劉 楠，胡 克，邱 杰，張福泉

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射治療科， 北京 100730

目的 比較胰腺癌術(shù)后患者固定野調(diào)強(qiáng)放療(fixed-field intensity-modulated radiotherapy，F(xiàn)F-IMRT)與容積調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)的劑量學(xué)差異，為臨床選擇合適的照射技術(shù)提供參考。方法 2011年6月至12月在北京協(xié)和醫(yī)院行放療的10例胰腺癌術(shù)后患者，分別根據(jù)其同一CT模擬定位圖像設(shè)計FF-IMRT計劃和VMAT計劃，處方劑量50 Gy/25次。分析劑量體積直方圖曲線，評估靶區(qū)、危及器官和正常組織的劑量分布，并比較二者機(jī)器跳數(shù)(monitor units, MU)和治療時間的差別。結(jié)果 FF-IMRT計劃和VMAT計劃的靶區(qū)劑量分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。與FF-IMRT計劃相比，VMAT計劃中肝臟、胃、小腸、全身的V5明顯升高(P均<0.05)，而肝臟的V10和V20，胃的V10，小腸的V10、V20、V50，左腎的V20，右腎的V20、V30、Dmean、Dmax，以及全身的V10、V20有不同程度下降(P均<0.05)，脊髓的Dmax升高1.85 Gy(P=0.04)。FF-IMRT計劃與VMAT計劃的MU分別為619.60±117.18和492.70±51.56(t=3.18，P=0.01)。VMAT計劃的MU較FF-IMRT計劃減少了20.48%。結(jié)論 胰腺癌患者選擇VMAT計劃，可以在不降低計劃水平上的劑量分布的前提下，大大減少M(fèi)U，縮短治療時間。

胰腺癌；放射治療；固定野調(diào)強(qiáng)放療；容積調(diào)強(qiáng)放療

MedJPUMCH,2014,5(4):417-421

胰腺癌是常見的惡性腫瘤，死亡率高，手術(shù)是唯一可能根治胰腺癌的治療手段。由于胰腺癌早期無明顯癥狀，大多數(shù)患者因黃疸、腹痛、消瘦、乏力等癥狀就診時，病情已屬中晚期，失去手術(shù)機(jī)會[1]。文獻(xiàn)報道，診斷時可接受手術(shù)治療的患者少于20%[2]，因此，放療成為局部晚期胰腺癌的主要治療手段之一。

90年代末期，固定野調(diào)強(qiáng)放療(fixed-field intensity-modulated radiotherapy, FF-IMRT)問世，與傳統(tǒng)的三維適形放療(three-dimension conformal radiotherapy, 3D-CRT)相比，F(xiàn)F-IMRT明顯改善了靶區(qū)的劑量分布，并大大降低了放療的毒副作用。但是，F(xiàn)F-IMRT也有其明顯的缺點(diǎn)，如治療時間過長，低劑量體積過大等[3]。容積調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy, VMAT)是一種新的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)，可以在照射的同時改變機(jī)架角度，改變多葉光柵(multileaf collimator, MLC)的位置和劑量率，縮短照射時間，減少散射線，克服FF-IMRT的一些缺點(diǎn)。多數(shù)部位腫瘤的研究表明，與FF-IMRT相比，VMAT可以在縮短照射時間的同時，不降低放療計劃的質(zhì)量。本研究旨在分析、比較在胰腺癌放療中FF-IMRT與VMAT的劑量學(xué)差異，為臨床選擇放療技術(shù)提供參考。

對象和方法

研究對象

2011年6月至12月在本科行放療的胰腺癌術(shù)后患者10例，其中男性7例，女性3例。全部為胰頭癌患者，且有術(shù)后放療的適應(yīng)證[1]，所有患者均簽署知情同意書。

模擬定位

患者均采用Philips Briliance 16排大孔徑CT模擬定位機(jī)進(jìn)行定位，于定位前0.5～1 h口服泛影葡胺20 ml加水200～300 ml稀釋?；颊哐雠P位，熱塑體膜固定，行靜脈增強(qiáng)掃描，掃描層厚5 mm。傳輸CT圖像至Varian Eclipse 8.6計劃系統(tǒng)。

靶區(qū)、危及器官勾畫

靶區(qū)勾畫包括：臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)、計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)和危及器官。CTV包括原瘤床區(qū)域及相關(guān)淋巴引流范圍，PTV為CTV外放10 mm，靠近小腸區(qū)域進(jìn)行人工修飾。危及器官包括肝臟、胃、小腸、雙側(cè)腎臟和脊髓。

計劃設(shè)計和處方劑量

使用Varian Eclipse 8.6計劃系統(tǒng)分別對每例患者設(shè)計FF-IMRT計劃和VMAT計劃。FF-IMRT采用7野共面照射，照射角度為100°、66°、33°、0°、327°、294°、260°，準(zhǔn)直器角度為0°，劑量率為400 機(jī)器跳數(shù)(monitor units，MU)/min；VMAT計劃采用2半弧照射，分別為：逆時針方向100°至260°，順時針方向260°至100°，劑量率為600 MU/min。處方劑量50 Gy/25次，每次2 Gy，靶區(qū)覆蓋度要求處方劑量至少包繞95%的PTV和100%的CTV。兩個計劃的危及器官劑量體積限值見表1。為評估計劃的一致性，劑量歸一要求100%的處方劑量包繞95%的PTV。

設(shè)備及照射條件

FF-IMRT和VMAT均使用Varian Trilogy加速器，60對MLC，射線能量為6 MV。

計劃評估

使用劑量體積直方圖(dose-volume histogram，DVH)比較FF-IMRT和VMAT計劃的靶區(qū)、危及器官、

表 1 FF-IMRT計劃和VMAT計劃危及器官的劑量體積限值

FF-IMRT：固定野調(diào)強(qiáng)放療；VMAT：容積調(diào)強(qiáng)放療

正常組織的劑量分布和計劃參數(shù)。靶區(qū)的劑量學(xué)比較參數(shù)包括接受95%、100%、105%、110%處方劑量的體積百分比(PTV95、PTV100、PTV105、PTV110)和平均劑量(Dmean)、最大劑量(Dmax)，以及劑量分布的均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)和適形度指數(shù)(conformity index，CI)。HI定義為D5%/D95%(D5%表示接受高劑量的5%PTV接受的最低劑量，D95%表示接受高劑量的95%PTV接受的最低劑量)，HI越低，靶區(qū)劑量的均勻性越好；CI定義為CF(cover factor)×SF(spill factor)(CF表示PTV接受50 Gy照射的體積百分比，SF表示接受50 Gy照射的PTV體積與接受50 Gy照射的全身體積之比)，CI值介于0到1之間，值越大，適形度越好。危及器官和正常組織的劑量學(xué)比較包括肝臟、胃、小腸、左腎、右腎、全身接受5、10、20、30、40、50 Gy的體積百分比(V5、V10、V20、V30、V40、V50)和平均劑量(Dmean)、最大劑量(Dmax)；脊髓的最大劑量(Dmax)。計劃參數(shù)為MU。

統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組計劃各參數(shù)間的差異比較采用配對樣本均數(shù)的t檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

靶區(qū)劑量分布

兩組計劃的靶區(qū)劑量分布見表2。兩組計劃的PTV的覆蓋度、Dmean、Dmax、HI、CI差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

危及器官劑量分布

與FF-IMRT相比，VMAT計劃中多數(shù)危及器官呈現(xiàn)低劑量體積(V5)的升高，其中肝臟升高1.86%(P=0.03)，胃升高2.71%(P=0.03)，小腸升高2.71%(P=0.00)，全身升高1.69%(P=0.00)；雙

側(cè)腎臟V5均呈下降趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在接受不同劑量照射的危及器官體積的比較中，VMAT計劃中肝臟的V10和V20，胃的V10，小腸的V10、V20、V50，左腎的V20，右腎的V20、V30，以及全身的V10和V20較FF-IMRT計劃有不同程度下降(P均<0.05)。對于多數(shù)危及器官，VMAT計劃在與FF-IMRT計劃的Dmean和Dmax比較中沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢，僅右腎的Dmean和Dmax有明顯下降(P均<0.05)(表3)。

FF-IMRT計劃與VMAT計劃脊髓Dmax分別為(18.84±4.11)Gy和(20.69±3.63)Gy(t= 2.33，P=0.04)。與FF-IMRT計劃相比，VMAT計劃的脊髓Dmax升高1.85 Gy。

MU與治療時間

FF-IMRT計劃與VMAT計劃的MU分別為619.60±117.18和492.70±51.56(t=3.18，P=0.01)。與FF-IMRT計劃相比，VMAT計劃的MU減少了126.9 MU(20.48%)。如加速器劑量率恒定，治療時間將縮短約20%。

討 論

隨著近些年放療技術(shù)的進(jìn)展，胰腺癌的放療也經(jīng)歷了從適形照射到固定野調(diào)強(qiáng)、容積調(diào)強(qiáng)的技術(shù)進(jìn)步。胰腺癌3D-CRT計劃主要采用標(biāo)準(zhǔn)的3～4個野照射，包括一個腹側(cè)野、兩個側(cè)野/或一個背部野，其胃腸毒性大。為了解決該問題，臨床上使用調(diào)強(qiáng)放療來減少胃腸道的并發(fā)癥。先前的研究表明，與3D-CRT相比，調(diào)強(qiáng)放療有明顯的優(yōu)勢。Brown等[4]研究中對計劃水平的比較表明，與3D-CRT相比，IMRT降低了肝臟的V35、小腸的V45、右腎和雙腎的V20；危及器官的比較中，僅左腎V20的降低無統(tǒng)計學(xué)意義。而Yovino等[5]對胰腺癌放療患者的隨訪結(jié)果進(jìn)行對比研究，結(jié)果顯示，與3D-CRT相比，基于IMRT的同步放化療可顯著降低胃腸道毒性，包括降低3～4級的惡心嘔吐發(fā)生率(分別是 11%和0，P=0.024)和腹瀉發(fā)生率(分別是 18%和3%，P=0.017)。胡克等[6]分析了102例行3D-CRT或IMRT的胰腺癌患者，患者的總生存時間(14±1.2)個月，5例患者發(fā)生了3級的消化道毒性，無4級的消化道毒性及3、4級的血液學(xué)毒性。

表 2 FF-IMRT計劃和VMAT計劃的靶區(qū)劑量分布

FF-IMRT、VMAT：同表1；PTV：計劃靶區(qū)；Dmean：平均劑量；Dmax：最大劑量：HI：均勻性指數(shù)；CI：適形度指數(shù)

表 3 FF-IMRT計劃與VMAT計劃肝臟、胃、小腸、左腎、右腎、全身的劑量分布

關(guān)于FF-IMRT與VMAT計劃的劑量學(xué)比較，現(xiàn)在已有一些相關(guān)研究[7- 10]。這些研究結(jié)果大多數(shù)表現(xiàn)出VMAT計劃的MU明顯降低，而計劃質(zhì)量至少不降低。楊波等[8]關(guān)于直腸癌術(shù)前放療的研究結(jié)果表明，VMAT計劃比FF-IMRT計劃的PTV覆蓋度、Dmean、Dmax增加，CI降低；膀胱的V50增加15%，小腸的V30降低10%，左右股骨頭的D5降低3.2 Gy和2.4 Gy；VMAT比FF-IMRT的MU降低50%，治療時間明顯縮短。

在本研究中，最有意義的差別是MU的不同，VMAT計劃比FF-IMRT計劃MU下降了20.48%。MU的減少，一方面可以減少機(jī)頭的散射線，進(jìn)而降低輻射誘發(fā)腫瘤的可能性；另一方面，也會縮短照射時間[3]，減少照射過程中的器官移動。

本研究未統(tǒng)計照射時間的差別，但有文獻(xiàn)報道VMAT可大大縮短照射時間[3,11]，這也是VMAT相對于FF-IMRT最大的優(yōu)勢。照射時間的縮短，不但可以提高效率，在單位時間內(nèi)治療更多的患者，還可以減少患者的不適感，減少腫瘤或患者移動的風(fēng)險[3,12]，特別是對接受單次大劑量照射的患者。晚期胰腺癌患者可能會有腹痛[1]，部分患者難以長時間靜臥，VMAT計劃照射時間的縮短對這類患者意義更大。

VMAT在取得了這些進(jìn)步的同時，也帶來了一些問題。如計劃更加復(fù)雜，計劃設(shè)計所用的時間更長[11]，對物理師的水平要求更高。此外，VMAT計劃比FF-IMRT計劃低劑量區(qū)體積進(jìn)一步升高[3]，如在本研究中，除左右腎臟外，其他危及器官均發(fā)現(xiàn)VMAT計劃V5明顯升高，這可能會增大輻射誘發(fā)腫瘤的風(fēng)險。

另外值得注意的一點(diǎn)是，本研究中選擇的病例初始放療計劃均為VMAT計劃，這些病例的胰腺位置相對較低(胰腺上緣不超過肝臟高度的1/2)，因?yàn)橐认傥恢眠^高的病例進(jìn)行VMAT計劃會導(dǎo)致肝臟劑量過高。所以，本研究結(jié)果并非普遍適用于所有的胰腺癌患者。

綜上，胰腺癌患者選擇VMAT計劃，與FF-IMRT計劃相比，可以在不降低計劃水平上的劑量分布的前提下，大大減少M(fèi)U，每次治療時間明顯縮短。

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Dosimetric Comparison of Different Pattern of Intensity-modulated Radiotherapy for Pancreatic Carcinoma

WANG Wei-ping, YANG Bo, PANG Ting-tian, LIU Nan, HU Ke, QIU Jie, ZHANG Fu-quan

Department of Radiation Oncology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences &Peking Union Medical College, Beijing 100730, China

ZHANG Fu-quan Tel: 010-69155485, E-mail：zhangfuquan3@sina.com

Objective To analyze the dosimetric differences between fixed-field intensity-modulated radiotherapy (FF-IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) in treating pancreatic carcinoma, aiming to facilitate the clinical decision upon appropriate radiation technique. Methods From June to December 2011, 10 postoperative patients of pancreatic carcinoma who

radiotherapy in Peking Union Medical College Hospital were selected for this comparison. FF-IMRT and VMAT plans were developed based on the same CT simulation image for each patient. The prescription dose was 50 Gy in 25 fractions. The doses distributions in planning target volume (PTV), organs at risk (OARs), and normal tissue were evaluated based on dose-volume histograms (DVH). The two plans were also compared in terms of monitor unit (MU) and length of treatment. Results The dose distributions in PTV showed no significant difference between FF-IMRT and VMAT plans(P>0.05). Compared with FF-IMRT plan, VMAT plan significantly increased V5of the liver, stomach, small intestine, and whole body(allP<0.05), while reduced V10and V20of the liver, V10of the stomach, V10, V20, and V50of the small intestine, V20of the left kidney, V20, V30, Dmean, Dmaxof the right kidney, and V10,V20of the whole body (allP<0.05). The Dmaxof the spinal cord decreased by 1.85 Gy in VMAT plan (P=0.04). MU of VMAT plan was significantly lower than that of FF-IMRT plan (492.70±51.56vs. 619±117.18,t=3.18,P=0.01), with a 20.48% reduction from the MU level of the latter one. Conclusion For patients with pancreatic carcinoma, VMAT plan could reduce MU and shorten length of treatment while maintaining the dosimetric parameters at levels similar to or even better than those of FF-IMRT plan.

pancreatic carcinoma; radiotherapy; fixed-field intensity-modulated radiotherapy; volumetric modulated arc therapy

張福泉 電話：010-69155485，E-mail：zhangfuquan3@sina.com

R735.9; R815.6; R815.2

A

1674-9081(2014)04-0417-05

10.3969/j.issn.1674-9081.2014.04.013

2013- 09- 08)