鼻咽癌海馬組織勾畫(huà)后VMAT與IMRT技術(shù)的劑量學(xué)研究

劉躍華 王佳浩 趙鵬軍 鄭如珍 鄧清華

鼻咽癌海馬組織勾畫(huà)后VMAT與IMRT技術(shù)的劑量學(xué)研究

劉躍華 王佳浩 趙鵬軍 鄭如珍 鄧清華

目的 比較在鼻咽癌勾畫(huà)海馬組織作為危及器官后容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（VMAT）與適形調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）技術(shù)的劑量學(xué)差異，評(píng)估VMAT技術(shù)在鼻咽癌海馬組織勾畫(huà)后的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法 選取10例鼻咽癌患者作為研究對(duì)象，均制定雙弧VMAT與7野IMRT兩種計(jì)劃。在滿足臨床治療要求的條件下，新增海馬組織作為危及器官進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，比較兩種技術(shù)的靶區(qū)均勻指數(shù)、適形指數(shù)、危及器官劑量分布、監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間等。結(jié)果 兩種技術(shù)均能滿足臨床的治療要求。VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)具有更好的靶區(qū)均勻性與適形性（均P＜0.05）；VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)在海馬組織的最大劑量、平均劑量上分別減少31.7%、42.7%（均P＜0.05），10Gy劑量體積、5Gy劑量體積分別減少46.3%、27.2%（均P＜0.05）；在晶狀體的最大劑量上減少38.7%（P＜0.05）；在監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間上，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)也均減少（均P＜0.05）。結(jié)論 在鼻咽癌患者放療中進(jìn)行海馬組織勾畫(huà)后，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)有明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，值得在臨床上推廣應(yīng)用。

鼻咽癌 海馬 VMATIMRT劑量學(xué)

鼻咽癌在我國(guó)華南地區(qū)高發(fā)，放療是非轉(zhuǎn)移性鼻咽癌首選的治療方法[1]，目前適形調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）已成為靶區(qū)精確定位放療的主流方法。正常組織勾畫(huà)和劑量給量是放療成功的關(guān)鍵[2-3]。隨著放療技術(shù)不斷改進(jìn)，如容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（VMAT）的應(yīng)用，鼻咽癌放療后療效較好，患者5年生存率不斷提高[4]。但鼻咽癌患者放療時(shí)射線照射到部分腦組織，尤其是雙側(cè)顳葉、海馬，因此放療后患者學(xué)習(xí)、記憶等神經(jīng)認(rèn)知功能是否受到損害及損害程度如何已成為臨床關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究比較VMAT與IMRT技術(shù)在鼻咽癌患者放療中對(duì)海馬組織勾畫(huà)后的劑量學(xué)差異，以期為臨床放療技術(shù)的選擇提供參考。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 2012年8至12月在杭州市腫瘤醫(yī)院治療的鼻咽癌患者10例，均采用雙弧VMAT與7野IMRT兩種技術(shù)制定放療方案，其中男8例，女2例，年齡33～75歲，中位年齡51歲。臨床TNM分期Ⅰ期1例，Ⅱ期3例，Ⅲ期3例，Ⅳ期3例。

1.2 CT-MRI圖像掃描與融合 患者均采用大孔徑CT模擬定位機(jī)（美國(guó)飛利浦公司）掃描，患者取仰臥位，頭頸肩熱塑網(wǎng)膜固定，掃描范圍從頭顱頂端至鎖骨頭下2cm，掃描層厚為3 mm，精確定位后圖像傳輸至Pinnacle治療計(jì)劃系統(tǒng)（美國(guó)飛利浦公司）。在CT掃描后1周內(nèi)患者均接受GE 1.5T超導(dǎo)型MRI掃描機(jī) (美國(guó)GE公司)掃描，MRI掃描前頭面部標(biāo)記激光復(fù)位，保證與CT掃描一致體位，使用頭頸聯(lián)合線圈，采用自旋回波序列，行T1、T2加權(quán)序列及FLAIR序列掃描，層厚3mm，層距1mm，圖像同樣傳輸至Pinnacle治療計(jì)劃系統(tǒng)，臨床醫(yī)師利用圖像配準(zhǔn)軟件（Pinnacle V9.2）行CT-MRI圖像融合。

1.3 靶區(qū)與危及器官勾畫(huà) 結(jié)合CT-MRI融合圖像確定原發(fā)灶腫瘤區(qū)（GTV），并依據(jù)腫瘤的大小、部位、分期、分化程度、復(fù)發(fā)規(guī)律等生物學(xué)特點(diǎn)和臨床資料確定臨床靶體積（CTV），其中CTV1主要為原發(fā)灶外放5～10 mm范圍，CTV2包括鼻咽腔、翼腭窩、咽旁間隙和顱底、前1/3斜坡、上頜竇及鼻腔后1/3、蝶竇下部、后組篩竇、海綿竇、咽后間隙(顱底到C2頸椎水平)，以及RTOG/EORTG推薦的頸部引流區(qū)（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)）勾畫(huà)。對(duì)于腫瘤晚期患者（T3、T4期，侵犯鼻咽頂部的大病灶），整個(gè)蝶竇和海綿竇被包括在高危區(qū)域。以上提到的CTV的最外界為GTV外擴(kuò)10mm，當(dāng)斜坡完全受侵的時(shí)，靶區(qū)與腦干的位置太接近，CTV1與GTV的邊界可減少至1mm[5-7]，計(jì)劃靶體積（PTV）范圍多在各個(gè)靶體積基礎(chǔ)上外放3mm，各個(gè)方向上允許外放差異。危及器官主要包括腦干、脊髓、腮腺、視神經(jīng)、晶狀體、垂體、顳葉、海馬。

1.4 海馬組織邊界勾畫(huà) 根據(jù)RTOG 0933，利用CTMRI圖像融合，在MRI T1WI橫斷面圖像上進(jìn)行勾畫(huà)，如圖1（插頁(yè)）。海馬結(jié)構(gòu)主要由灰質(zhì)信號(hào)構(gòu)成，位于T1低信號(hào)的顳角內(nèi)側(cè)、環(huán)池外側(cè)，以及T1稍高信號(hào)的海馬旁回的內(nèi)上方和海馬傘內(nèi)下方。其由新月形顳角層面（杏仁體后方）的海馬頭開(kāi)始，沿著側(cè)腦室三角顳角內(nèi)緣向后向上逐層勾畫(huà)海馬體，內(nèi)前方T1低信號(hào)的弧形勾畫(huà)海馬尾。海馬組織的勾畫(huà)終止于四疊體池外側(cè)、穹窿腳出現(xiàn)之前。辨認(rèn)側(cè)腦室、杏仁體、環(huán)池、尾狀核尾、穹隆及胼胝體等毗鄰結(jié)構(gòu)有助于海馬組織的邊界勾畫(huà)。

1.5 治療計(jì)劃設(shè)計(jì) 以同步推量方法給予靶區(qū)處方劑量，計(jì)劃原發(fā)腫瘤靶區(qū)（PGTV）70.5 Gy/30次，計(jì)劃轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)靶區(qū)（PGTV-Nd）69 Gy/30次，計(jì)劃高危靶區(qū)（PCTV1）60 Gy/30次，計(jì)劃低危靶區(qū)（PCTV2）54 Gy/ 30次。采用AXESSE直線加速器（瑞典醫(yī)科達(dá)公司）6MV X射線進(jìn)行治療，計(jì)劃設(shè)計(jì)采樣Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)（荷蘭核通公司）制定VMAT與IMRT兩種計(jì)劃。VMAT技術(shù)采用雙全弧設(shè)計(jì)，每3°進(jìn)行采樣計(jì)算，最大劑量率為600MU/min；IMRT技術(shù)采用7野共面設(shè)計(jì)，角度依次為210°、260°、310°、0°、50°、100°、150°，總子野數(shù)目為60個(gè)。兩種技術(shù)在靶區(qū)與危及器官劑量限制完全一樣的情況下，采樣卷積算法進(jìn)行逆向優(yōu)化計(jì)算。

1.6 評(píng)估方法 靶區(qū)評(píng)估主要對(duì)PCTV1采用均勻指數(shù)（HI）[8]、適形指數(shù)（CI）[9]及接受相應(yīng)處方劑量水平照射體積百分比（V95、V110）。HI值越大說(shuō)明技術(shù)的劑量分布均勻性越差。CT取值為0～1，越接近1說(shuō)明靶區(qū)適形性越好。危及器官評(píng)估為海馬組織的最大受照劑量（Dmax）、平均受照劑量（Dmean）、V10、V5，晶狀體Dmax、監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間等。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以表示，組間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 某例患者VMAT與IMRT技術(shù)橫斷面劑量分布圖 見(jiàn)圖2（插頁(yè)）。

2.2 VMAT與IMRT技術(shù)PCTV1劑量指標(biāo)的比較 見(jiàn)表1。

表1 VMAT與IMRT技術(shù)PCTV1劑量指標(biāo)的比較

由表1可見(jiàn)，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)在靶區(qū)的均勻性、適形性上均有提高；VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)表現(xiàn)出更好的靶區(qū)覆蓋率與更少的高劑量區(qū)域。

2.3 VMAT與IMRT技術(shù)在海馬組織劑量指標(biāo)的比較 見(jiàn)表2。

表2 VMAT與IMRT技術(shù)在海馬組織劑量指標(biāo)的比較

由表2可見(jiàn)，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)在海馬組織的Dmax、Dmean、V10、V5均有減少。

2.4 VMAT與IMRT技術(shù)在晶狀體Dmax、監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間的比較 見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)在晶狀體Dmax、監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間上均減少。

表3 VMAT與IMRT技術(shù)在晶狀體Dmax、監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間的比較

3 討論

鼻咽癌患者受腫瘤解剖部位、病理類型、生物學(xué)行為等的特殊性，放療成為其主要的治療手段，照射技術(shù)的優(yōu)劣直接關(guān)系到患者療效與生存質(zhì)量的好壞。從放射所致認(rèn)知功能損傷的機(jī)制可知，海馬是主要認(rèn)知功能的關(guān)鍵部位，因此如能保護(hù)海馬免受照射，那么就有可能保護(hù)患者認(rèn)知功能。吳晨彬等[10]分析了59例鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放療時(shí)海馬結(jié)構(gòu)劑量分布情況，結(jié)果顯示海馬結(jié)構(gòu)平均Dmax＞50Gy，Dmean接近20Gy。Seher等[11]的研究在沒(méi)有限定海馬劑量時(shí)，有76.7%患者出現(xiàn)了認(rèn)知功能障礙。

本研究在對(duì)鼻咽癌患者有效勾畫(huà)海馬組織后，使用VMAT與IMRT兩種技術(shù)方案對(duì)其進(jìn)行放療設(shè)計(jì)，結(jié)果顯示即使對(duì)靶區(qū)周邊海馬組織進(jìn)行較為嚴(yán)格的劑量限制后，VMAT技術(shù)在靶區(qū)的劑量覆蓋率V95較IMRT技術(shù)有較為明顯的提高，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這對(duì)提高患者的腫瘤控制概率與長(zhǎng)期存活上是至關(guān)重要的，同時(shí)VMAT技術(shù)減少了高劑量區(qū)域V110，以及有效提高了靶區(qū)的均勻性與適形性；在對(duì)海馬組織的保護(hù)上，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)在海馬組織的Dmax減少31.7%（VMAT為14.56Gy），Dmean減少42.7%（VMAT為6.62Gy），在V10與V5分別減少46.3%與27.2%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，VMAT技術(shù)在海馬組織的保護(hù)上（Dmax與Dmean）與RTOG 0933所推薦的劑量限制相似，并且對(duì)于放療效果較好、長(zhǎng)期生存的鼻咽癌患者，應(yīng)該對(duì)海馬組織進(jìn)行更低的劑量限制，VMAT正是提供這種技術(shù)方法的有效途徑；在其它危及器官如晶狀體的保護(hù)上，VMAT技術(shù)也優(yōu)于IMRT技術(shù)，VMAT減少了監(jiān)測(cè)單元與治療時(shí)間。

綜上所述，本研究將海馬組織單獨(dú)勾畫(huà)作為危及器官進(jìn)行劑量限制后，結(jié)果顯示海馬組織受照劑量控制在安全范圍的放療技術(shù)是可行的，并且VMAT技術(shù)較IMRT具有更加明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，值得在臨床上推廣。

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Dosimetric comparison of VMAT and IMRT in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma

LIU Yuehua,WANG Jiahao,ZHAO Pengjun,et al. Department of Radiation Oncology,Hangzhou Cancer Hospital,Hangzhou 310002,China

【 Abstract】 Objective To analyze the dosimetric characteristics and clinical application of VMAT technique in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma. Methods Ten patients with nasopharyngeal carcinoma were included in the study.The therapy was designed as two plans:two-arc VMAT and 7-field IMRT.According to clinical requirement,the hippocampus was added as a new OAR for recalculating,and the target homogeneity,conformity,OARs dose distribution,MU and treatment time were compared between two techniques. Results Both plans met the clinical requirement. VMAT plan had better target homogeneity and conformity than IMRT plan(all P＜0.05).Compared with IMRT plan,VMAT plan reduced HPC max dose and mean dose by 31.7%and 42.7%(P＜0.05),reduced HPC 10Gy dose-volume(V10)and 5Gy dose-volume(V5)by 46.3%and 27.2%(P＜0.05);VMAT reduced the lens max dose by 38.7%(P＜0.05),and reduced MU and treatment time(P＜0.05). Conclusion VMAT is superior to IMRT in dosimetric characteristics for nasopharyngeal carcinoma with hippocampus delineation.

Nasopharyngealcarcinoma Hippocampus VMAT IMRT Dosimetry

2014-12-30）

（本文編輯：李媚）

310002 杭州市腫瘤醫(yī)院放療科

王佳浩，E-mail：992096475@qq.com