腦轉(zhuǎn)移瘤同期推量適形放療與調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)研究

倪玲琴 應(yīng)申鵬 劉艷梅 王勇 吳朝霞 David Huang

腦轉(zhuǎn)移瘤同期推量適形放療與調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)研究

倪玲琴 應(yīng)申鵬 劉艷梅 王勇 吳朝霞 David Huang

目的探討腦轉(zhuǎn)移瘤同期推量適形放療與調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)差異。方法選擇在本院放療的41例腦轉(zhuǎn)移瘤患者為對象，分別設(shè)計(jì)全腦照射聯(lián)合局部同期推量治療的2種放療計(jì)劃，即三維適形放療計(jì)劃（3DCRT）、調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃（IMRT），處方給量為全腦3 000cGy/10次+轉(zhuǎn)移瘤同期推量4 000cGy/10次；比較并分析2種放療計(jì)劃的靶區(qū)適形度（CN）、靶區(qū)均勻指數(shù)（HI）和機(jī)器跳數(shù)（MU）。結(jié)果2種放療計(jì)劃均能滿足臨床要求；在CN方面，IMRT明顯優(yōu)于3DCRT（P＜0．05）；在HI、MU方面，3DCRT明顯優(yōu)于IMRT（均P＜0．05）。2個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層和3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層的情況下，IMRT與3DCRT在CN方面比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0．05），3DCRT在HI、MU方面均優(yōu)于IMRT（均P＜0．05）；3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層的情況下，3DCRT與IMRT在CN、HI方面比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0．05）；3DCRT在MU方面優(yōu)于IMRT（P＜0．05）。結(jié)論2種放療計(jì)劃均能滿足臨床要求。在某些特定情況下，如2～3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層或3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層，3DCRT較優(yōu)。

同期推量適形放療調(diào)強(qiáng)放療劑量學(xué)

腦部是晚期腫瘤較為常見的轉(zhuǎn)移部位，隨著影像診療水平的不斷提高，腦轉(zhuǎn)移瘤的發(fā)現(xiàn)率越來越高。雖然隨著科技的不斷發(fā)展，放療設(shè)備和技術(shù)越來越先進(jìn)，治療腦轉(zhuǎn)移瘤的高端放療技術(shù)越來越受到人們的推崇。但由于患者自然病程的總生存時(shí)間只有短短幾個(gè)月，故放療作為一種姑息治療手段，若采用高端放療技術(shù)往往事倍功半，并不能達(dá)到理想的效果。因此，筆者從最常規(guī)的治療設(shè)備和治療技術(shù)出發(fā)，研究三維適形放療計(jì)劃（3DCRT）和調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃（IMRT）治療腦轉(zhuǎn)移瘤患者全腦放療聯(lián)合局部同期推量照射的劑量學(xué)特點(diǎn)，對比分析其計(jì)劃質(zhì)量，希翼能得出一個(gè)更高效低毒的計(jì)劃方案，為腦轉(zhuǎn)移瘤患者臨床放療方案的選擇與制定提供依據(jù)。

1 對象和方法

1.1 對象選擇2015年1月至2016年3月在臺(tái)州市中心醫(yī)院放療的41例腦轉(zhuǎn)移瘤患者為研究對象，其中男25例，女16例；年齡41～80歲，平均（56.4±13.8）歲；行為狀態(tài)評分（KPS）≥70分；轉(zhuǎn)移瘤1～4個(gè)；既往未行顱內(nèi)病灶手術(shù)或放射治療。原發(fā)腫瘤為肺癌33例，乳腺癌1例，直腸癌1例，其他6例。

1.2 方法主要設(shè)備有美國GE公司64排螺旋CT掃描機(jī)、日本東芝模擬機(jī)、德國SIEMENS公司PRIMUS H型加速器、美國Pinnacle 9.8適形調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2.1 圖像掃描患者仰臥位，采用熱塑面膜進(jìn)行體位固定。使用64排螺旋CT掃描機(jī)，層厚2.5mm，掃描范圍：上界開放，下界至C2椎體下緣。掃描后將CT圖像傳輸至Pinnacle 9.8適形調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)。顱內(nèi)可見轉(zhuǎn)移腫瘤為腫瘤靶區(qū)（GTV），GTV均勻外放5mm為計(jì)劃腫瘤靶區(qū)（PGTV）。全腦部分，下界至枕骨大孔，沿顱骨內(nèi)緣勾畫的靶區(qū)為臨床靶區(qū)（CTV），CTV均勻外放3mm為計(jì)劃靶區(qū)（PTV）。逐層勾畫腦干、左右視神經(jīng)、視交叉、左右眼球、左右晶狀體等危及器官（OAR）。

1.2.2 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)制定腦轉(zhuǎn)移瘤患者全腦照射聯(lián)合局部同期推量治療的2種放療計(jì)劃：3DCRT（使用三維適形技術(shù)、運(yùn)用大野+小野多處方劑量疊加法設(shè)計(jì)計(jì)劃）、IMRT（全程使用逆向調(diào)強(qiáng)技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)劃）。處方給量為PTV（全腦）3 000cGy/10次，PGTV（轉(zhuǎn)移灶）局部同期推量至4 000cGy/10次，計(jì)劃要求處方劑量至少包繞95%的靶區(qū)體積（PTV或PGTV），高劑量線盡可能多包繞靶區(qū)體積，并減少危及器官及周邊正常組織的照射量。

1.2.3 評估指標(biāo)（1）靶區(qū)適形度（CN）=（VT，pres/VT）×（VT，pres/Vpres），其中VT，pres為處方劑量包繞的腫瘤體積，VT為腫瘤體積，Vpres為處方劑量包繞的體積，取值范圍0～1，1為最佳[1]；本文主要針對PGTV。（2）靶區(qū)均勻指數(shù)（HI）=（D2%-D98%）/Dmedian，HI越小表示靶區(qū)劑量均勻性越好，0為最佳[2]；本文主要針對PGTV。（3）機(jī)器跳數(shù)（MU）越大表示機(jī)器出束時(shí)間越長，患者計(jì)劃實(shí)施時(shí)間越長，會(huì)增加治療過程中患者體位移動(dòng)的可能性。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料用表示，組間比較采用配對t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 總體情況2種放療計(jì)劃均能滿足臨床要求。在CN方面，IMRT明顯優(yōu)于3DCRT（P＜0.05）；在HI、MU方面，3DCRT明顯優(yōu)于IMRT（均P＜0.05），見表1。

表12 種放療計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)比較

2.2 按轉(zhuǎn)移瘤數(shù)目分類的2種放療計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)比較按轉(zhuǎn)移瘤數(shù)目分成單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤、2個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層、2個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層、3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層、3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層等5個(gè)類別，共層即同一CT橫斷面有2個(gè)及以上轉(zhuǎn)移瘤。2個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層和3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層的情況下，IMRT與3DCRT在CN方面比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），3DCRT在HI、MU方面均優(yōu)于IMRT（均P＜0.01）；3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層的情況下，3DCRT與IMRT在CN、HI方面比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），3DCRT在MU方面優(yōu)于IMRT（均P＜0.05），見表2。

表2 按轉(zhuǎn)移瘤數(shù)目分類的2種放療計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)比較

3 討論

腦轉(zhuǎn)移瘤同期推量放射治療技術(shù)是指在全腦靶區(qū)給予一定處方劑量的基礎(chǔ)上，同時(shí)給予轉(zhuǎn)移瘤一定的劑量追加[3-4]，由于全腦PTV和轉(zhuǎn)移瘤PGTV的相對位置和相對體積占比存在差別，在設(shè)計(jì)放療計(jì)劃時(shí)則更關(guān)注轉(zhuǎn)移瘤靶區(qū)的劑量分布情況，PTV劑量分布情況受影響的波動(dòng)范圍小，受轉(zhuǎn)移瘤具體情況的牽動(dòng)較多。因此，本文就轉(zhuǎn)移瘤數(shù)目分類對靶區(qū)2種放療計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)的影響進(jìn)行分析。

IMRT是由計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先給予的一系列約束條件進(jìn)行射線束的優(yōu)化計(jì)算，直至將優(yōu)化好的射束通量圖轉(zhuǎn)化成可供加速器多葉光柵直接執(zhí)行的子野序列，實(shí)際上是由很多子野甚至小野拼接而成的復(fù)雜方案。因此，IMRT在HI方面稍遜些。腦轉(zhuǎn)移瘤同期推量照射3DCRT的設(shè)計(jì)理念是正向調(diào)強(qiáng)的一種體現(xiàn)，它通過人工手動(dòng)的方式改變同一PTV內(nèi)（PGTV在PTV內(nèi)）的劑量強(qiáng)度，本質(zhì)上3DCRT的照射野內(nèi)束流強(qiáng)度仍是處處相等的，所以不難理解3DCRT在HI方面好于IMRT。IMRT內(nèi)在的劑量不均勻性在理論上可以將所有劑量高點(diǎn)集聚在靶區(qū)內(nèi)，同時(shí)加速靶區(qū)外的劑量跌落，而3DCRT射野內(nèi)均勻的劑量強(qiáng)度使得靶區(qū)外劑量跌落變得鈍化；基于這種特點(diǎn)，IMRT在CN方面表現(xiàn)較好，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致[5]。正是由于3DCRT、IMRT的正逆向運(yùn)算方式計(jì)劃制定特點(diǎn)，在MU方面體現(xiàn)得尤為明顯。IMRT的子野拼接方式能使射束使用效率大大降低，因此，機(jī)器需要更多的出束時(shí)間來補(bǔ)償?shù)托У纳涫寐室赃_(dá)到需要的劑量要求。不可否認(rèn)，IMRT是一種更為先進(jìn)復(fù)雜的放療技術(shù)，特別是對一些凹形或不規(guī)則靶區(qū)如鼻咽癌[6]、宮頸癌[7]、前列腺癌[8]等靶區(qū)，IMRT能生成更好的劑量分布，是3DCRT無法比擬的。但腦轉(zhuǎn)移瘤靶區(qū)是個(gè)相對規(guī)則的凸形靶區(qū)，在某些特定情況下如2～3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層、3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層等，3DCRT與IMRT在CN方面比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在HI方面3DCRT優(yōu)于IMRT，再結(jié)合MU方面考慮，認(rèn)為3DCRT是目前臨床方案的較佳選擇，已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道其可行性[9-10]。

綜上所述，以上2種放療計(jì)劃均無絕對的優(yōu)勢和劣勢。在某些特定情況下，如2～3個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且無共層或3～4個(gè)轉(zhuǎn)移瘤且有共層，3DCRT較優(yōu)；臨床上可根據(jù)具體情況選擇。

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Dosimetric study of 3DCRT and IMRT for whole-brain radiotherapy with simultaneous integrated boost to brain metastases

ObjectiveTo investigate the dosimetric differences of 3DCRT and IMRT for whole-brain radiotherapy with simultaneous integrated boost to brain metastases．MethodsForty one previously treated cancer patients with brain metastases were replanned using 3DCRT and IMRT,respectively．The prescription dose was 3000cGy/10 fractions for whole brain(PTV),and 4000cGy/10 fractions for individual brain metastases(PGTV)simultaneously．The conformation number(CN) and homogeneity index(HI)of the target,and the monitor units(MU)were compared．ResultsBoth treatment plans met the clinical requirements．The target dose conformity of IMRT was better than that of 3DCRT(P＜0．05)．The homogeneity index and monitor units of 3DCRT were better than those of IMRT(P＜0．05)．For the cases with 2 metastases which were not on the same slice,and 3 or 4 metastases which were on the same slice,there was no statistical difference in the target dose conformity between 3DCRT and IMRT(P＞0．05),while the homogeneity index and monitor units of 3DCRT was better than IMRT(P＜0．05)．For the cases with 3 metastases which were not on the same slice,there was no statistical difference in the target dose conformity and homogeneity index between 3DCRT and IMRT(P＞0．05),while the monitor units of 3DCRT was better than that of IMRT(P＜0．05)．ConclusionTwo types of plans can satisfy the clinical requirements．Under some special conditions,such as 2 or 3 metastases which were not on the same slice,or 3 or 4 metastases which were on the same slice,the 3DCRT plan is better．

Simultaneous integrated boost3DCRTIMRTDosimetry

2016-08-11）

（本文編輯：陳丹）

臺(tái)州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（1402ky10）

318000臺(tái)州市中心醫(yī)院放療科（倪玲琴、應(yīng)申鵬、劉艷梅、王勇）；清華大學(xué)工物系（吳朝霞）；昆山杜克大學(xué)（David Huang）

David Huang，E-mail：huangd2013@gmail.com