EUD優(yōu)化方法在直腸癌調(diào)強放療中的應(yīng)用

龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫(yī)院 放療中心，湖南長沙410000)

EUD優(yōu)化方法在直腸癌調(diào)強放療中的應(yīng)用

龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫(yī)院 放療中心，湖南長沙410000)

目的:直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調(diào)強放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應(yīng)用。但大部分的IMRT計劃都是采用物理約束條件，只能對ROI(感興趣區(qū))的劑量體積曲線的一個或幾個點進行約束，而EUD則能對ROI的整條曲線進行約束。本文研究EUD在直腸癌調(diào)強中的應(yīng)用價值。探討調(diào)強放療計劃中EUD(等效均勻劑量)優(yōu)化方法在直腸癌放療中的應(yīng)用價值。方法:隨機選取本科已經(jīng)接受調(diào)強放療的Ⅲ期直腸癌術(shù)后患者10例，其中PTV(planning target volume)處方劑量50GY。用兩種不同的目標(biāo)函數(shù)約束，一組(DV組)用物理優(yōu)化方法;另一組(EUD組)在物理優(yōu)化的基礎(chǔ)上把重要器官(膀胱、股骨頭、小腸)的約束條件改為Max EUD約束，其他不變。比較這兩種優(yōu)化方法的劑量學(xué)差異。結(jié)果:EUD優(yōu)化方法組和物理優(yōu)化組PTV的劑量無明顯的差異，但重要器官的劑量比物理優(yōu)化組的劑量低，經(jīng)配對t檢驗P＜0.05。結(jié)論:EUD優(yōu)化方法能更好的保護重要器官，對降低直腸癌的放療并發(fā)癥有重要的臨床意義。

EUD;調(diào)強;直腸癌

0 前言

直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調(diào)強放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應(yīng)用。但大部分的IMRT計劃都是采用物理約束條件，只能對ROI(感興趣區(qū))的劑量體積曲線的一個或幾個點進行約束，而EUD則能對ROI的整條曲線進行約束。本文研究EUD在直腸癌調(diào)強中的應(yīng)用價值。

1 材料和方法

1.1 EUD的定義

EUD用于評價某一解剖結(jié)構(gòu)受到不均勻劑量照射的生物學(xué)效應(yīng)。EUD定義為:受到不均勻劑量照射的組織其產(chǎn)生的放射生物學(xué)效應(yīng)與某個均勻劑量等效。

其中N是一個組織結(jié)構(gòu)中體素數(shù)目;di是第i個體素的劑量;a是該組織的生物學(xué)參數(shù);a的值在－∞ ～20之間，a＜1時用于腫瘤組織，a越小越能避免劑量冷點的出現(xiàn)，a=1時用于并行正常組織，a＞1時用于串行正常組織，a越大說明越能控制劑量熱點。

1.2 直腸癌計劃的設(shè)計

采用PinnacleV9.2 TPS計劃系統(tǒng)，用DMPO優(yōu)化算法設(shè)計五野共面IMRT直腸癌放療計劃。隨機選取我科已經(jīng)做過放療計劃的直腸癌患者10例。處方劑量PTV=50Gy，膀胱，股骨頭和小腸限量為V50＜5%。物理組用純物理約束條件(Min dose，Min DVH dose，Max dose，Max DVH dose，Uniform dose)設(shè)計放療計劃;EUD組在物理組的基礎(chǔ)上將重要器官用EUD約束條件(Max EUD)。對膀胱和股骨頭a取1，對小腸a取2，權(quán)重取3～8。

靶區(qū)的評價:D95、均勻指數(shù)(HI，homogeneity index)計算公式為:HI=D5%/D95%，其中D5%為≤5%PTV接受的劑量;D95%為95%PTV接受的最低劑量;HI值越接近1表示靶區(qū)劑量均勻性越好。適形指數(shù)(comfomity index，CI)計算公式為CI=Vdp/Vptv其中Vdp為參考等劑量線面所包繞的靶區(qū)體積;Vptv為靶區(qū)體積;危及器官評價:膀胱、股骨頭和小腸V50、平均劑量(Dmean)。

1.3 統(tǒng)計方法

靶區(qū)和危及器官的評價指標(biāo)均采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS17.0行配對t檢驗統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果

靶區(qū)和危及器官的劑量統(tǒng)計參數(shù)見表1，結(jié)果顯示PTV的劑量統(tǒng)計D95，CI，HI經(jīng)配對t檢驗，P＞0.05沒有明顯差異。即只改變危及器官的約束條件靶區(qū)劑量沒有明顯差異。而EUD組膀胱、股骨頭和小腸明顯低于DV組，經(jīng)配對t檢驗，P＜0.05有明顯差異。

3 討論

靶區(qū)的高劑量和危及器官的低劑量一直是放療的目標(biāo)。而EUD是具有生物劑量的目標(biāo)函數(shù)，它可以在保證靶區(qū)劑量的前提下最大限度的保護正常的危及器官，降低危及器官的放療并發(fā)癥。原因是:從公式1－1可以看出，EUD的優(yōu)化范圍是構(gòu)成目標(biāo)的所有體素，即DVH曲線的每一個點都在其優(yōu)化范圍，這樣就比單個點的約束更能降低器官的劑量。同時，EUD的比值形式可以讓計劃系統(tǒng)在滿足目標(biāo)條件下繼續(xù)優(yōu)化，從而更容易找到最優(yōu)的計劃。而DV優(yōu)化只是針對某一個點或幾個點進行優(yōu)化，當(dāng)優(yōu)化滿足條件限制時就會停止優(yōu)化。為此，當(dāng)嘗試對某一器官使用多個物理約束條件來限制器官的劑量，結(jié)果顯示這一器官的DVH曲線與EUD優(yōu)化曲線接近。但增加物理約束條件也使計劃效率降低，延長了計劃的時間，且對物理師的經(jīng)驗要求高。對靶區(qū)，嘗試PTV單獨使用Min EUD優(yōu)化，但結(jié)果不盡人意，靶區(qū)內(nèi)出現(xiàn)高劑量的區(qū)域。當(dāng)配合物理目標(biāo)約束時可以得到滿意的結(jié)果且靶區(qū)最小劑量也得到提高。EUD優(yōu)化的缺點就是對于目標(biāo)的EUD劑量很難估計，可先用物理約束條件得出所約束目標(biāo)的平均劑量，再在平均劑量的基礎(chǔ)上相應(yīng)降低2～5Gy給出EUD劑量。

表1 靶區(qū)和危及器官的劑量統(tǒng)計參數(shù)

總之，EUD優(yōu)化方法彌補了物理優(yōu)化不能兼顧全局的缺點，尤其對與靶區(qū)重疊的危機器官能最大限度地降低劑量，在調(diào)強放療中具有重要的臨床意義。

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