鼻咽癌IMRT中腦干外放距離對(duì)靶區(qū)和各危及器官劑量分布的影響分析*

鮑 艷，瞿 剛

(湖北科技學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

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鼻咽癌IMRT中腦干外放距離對(duì)靶區(qū)和各危及器官劑量分布的影響分析*

鮑 艷，瞿 剛

(湖北科技學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

目的 旨在找到較理想的腦干外放距離的參考范圍，以提高放療計(jì)劃設(shè)計(jì)的精確度，為物理師提供方便。方法 我們挑選了10例原發(fā)性鼻咽癌IMRT患者的資料信息，在各類(lèi)參數(shù)相同的同一計(jì)劃下進(jìn)行調(diào)強(qiáng)逆向運(yùn)算，分析腦干的不同外放距離所引起的靶區(qū)劑量和其它各危及器官劑量分布的變化情況。結(jié)果 鼻咽癌IMRT放療中綜合權(quán)衡利弊，腦干外放距離為7野計(jì)劃3～4mm，9野計(jì)劃2～4mm是比較合適的。結(jié)論 物理師可直接參考這個(gè)數(shù)值，在這個(gè)范圍內(nèi)根據(jù)病人的具體情況適當(dāng)調(diào)整即可，操作更簡(jiǎn)便，更可靠。

鼻咽癌；腦干外放距離；靶區(qū)劑量；危及器官劑量

鼻咽癌的調(diào)強(qiáng)放療中，關(guān)于腦干外放距離環(huán)的問(wèn)題會(huì)受到諸多因素的影響，比如腫瘤的具體位置及周?chē)h(huán)境、腫瘤的體積和形狀、靶區(qū)劑量及各危及器官的耐受劑量等等。除了要考慮以上諸多因素外，還受到現(xiàn)有的技術(shù)水平和認(rèn)知水平的限制[1]。至于危及器官腦干的外放距離環(huán)的具體數(shù)值臨床一般推薦值為：外放3mm。但實(shí)際工作中該推薦距離是否恰當(dāng)，在更好保護(hù)當(dāng)前危及器官的同時(shí)，能否保證靶區(qū)的高劑量值和限制其它危及器官較低的受累劑量，這個(gè)問(wèn)題還需大量數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證。為此我們收集了部分臨床資料進(jìn)行分析對(duì)比，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 此項(xiàng)研究選取2014年5月至2016年5月在湖北省咸寧市中心醫(yī)院腫瘤放療中心接受IMRT放射治療的10例原發(fā)性鼻咽癌患者。其中男8例，女2例；年齡45～65歲；均無(wú)放療禁忌證，符合疾病納入標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行組間比較和計(jì)算。10例中有8例患者都采取9野調(diào)強(qiáng)治療，且9個(gè)野的角度均為0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°、320°。另外2例患者采取7野調(diào)強(qiáng)治療，7個(gè)野的角度均為0°、51°、102°、153°、204°、255°、306°。本論文將7野和9野分成兩組分別進(jìn)行分析和討論。

此研究使用的是美國(guó)CMS-XIO 4.2.6治療計(jì)劃系統(tǒng)，XIO結(jié)合了較新的技術(shù)和領(lǐng)先的正向與逆向劑量計(jì)算方法，是一套能夠確保精確計(jì)劃和精確治療的三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2 方法

1.2.1 評(píng)估參數(shù) 相關(guān)參數(shù)為：①PTV(計(jì)劃靶區(qū))：最大劑量Dmax、最小劑量Dmin、平均劑量Dmean、D95(95%體積對(duì)應(yīng)的劑量值)；②下頜骨：Dmax、Dmean；③腮腺：D50(50%體積對(duì)應(yīng)的劑量值)；④喉：D30(30%體積對(duì)應(yīng)的劑量值)、D40(40%體積對(duì)應(yīng)的劑量值)。理論上，靶區(qū)劑量D95越大越好，而危及器官的劑量對(duì)比指標(biāo)上限值越小越好[2]。

1.2.2 方法 本文主要通過(guò)對(duì)危及器官腦干取不同的外放距離，并在各類(lèi)參數(shù)相同(如靶區(qū)劑量限定值、影響權(quán)重、危及器官劑量限值及其影響權(quán)重)的同一計(jì)劃下進(jìn)行調(diào)強(qiáng)逆向運(yùn)算，得出其劑量體積直方圖DVH，通過(guò)DVH圖收集論文所需的數(shù)據(jù)，并且對(duì)同組數(shù)據(jù)進(jìn)行求和取平均。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析得出一般結(jié)論[3]。

對(duì)于腦干在生物組織中的重要性，本論文對(duì)于其外放距離采取了5組值，分別為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm。所取10位病例在各自的治療計(jì)劃中，分別取以上各外放值對(duì)腦干進(jìn)行外放處理，得出各危及器官(下頜骨、腮腺和喉)以及靶區(qū)劑量分布，并對(duì)其進(jìn)行求和取平均操作，以減小隨機(jī)性事件帶來(lái)的誤差。

1.2.3 相關(guān)數(shù)據(jù) 10位患者各項(xiàng)數(shù)據(jù)取平均的結(jié)果如表1所示。

表1 患者在不同射野數(shù)的情況下，腦干取不同外放距離時(shí)PTV和其他危及器官的劑量分布情況

2 結(jié) 果

對(duì)于表1中的數(shù)據(jù)，為了更加直觀(guān)地發(fā)現(xiàn)腦干外放對(duì)劑量分布的影響，本文對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，畫(huà)出腦干外放距離和各危及器官及靶區(qū)劑量的關(guān)系曲線(xiàn)圖，將7野和9野情況下腦干外放對(duì)靶區(qū)和各危及器官的劑量分布情況逐個(gè)進(jìn)行討論和分析。2.1 腦干外放對(duì)靶區(qū)劑量的影響 對(duì)于靶區(qū)劑量，我們關(guān)心的是D95是否大于等于處方劑量或者90%的處方劑量是否包裹靶區(qū)100%的體積。

圖1 腦干取不同外放距離對(duì)靶區(qū)的影響

從所選的病例中分別對(duì)腦干做5種外放距離，分別計(jì)算出腦干對(duì)應(yīng)的靶區(qū)D95的平均值，并畫(huà)出靶區(qū)D95的劑量值與腦干外放的距離之間的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖1所示。圖中可見(jiàn)9野和7野計(jì)劃中隨著腦干的外放距離逐漸增大，靶區(qū)D95的值均在下降，且下降速度均在加快。

從圖1(a)中可見(jiàn)對(duì)9野計(jì)劃，腦干外放距離在1～3mm之間時(shí)，靶區(qū)D95值下降緩慢。腦干外放距離大于3mm時(shí)，靶區(qū)D95值下降較塊。 從圖1(b)中顯示7野計(jì)劃，隨著腦干外放距離的增加，靶區(qū)的D95下降速度越來(lái)越快，腦干外放距離在4～5mm區(qū)間下降速度達(dá)到最大，下降幅值為25cGy。可見(jiàn)在7野計(jì)劃中腦干外放距離1～3mm時(shí)對(duì)靶區(qū)劑量分布的影響大一些。

2.2 腦干外放對(duì)下頜骨劑量的影響 對(duì)于下頜骨，由于其安全受累劑量相對(duì)較高，通常我們只考慮其最大受累劑量(Dmax)值，而不太關(guān)注體積劑量，但是也可以附帶的關(guān)注其平均劑量(Dmean)。

圖2 腦干取不同外放距離對(duì)下頜骨Dmax的影響

從圖2和圖3中不難看出，不論是7野還是9野在腦干外放距離變化時(shí)，下頜骨的最大劑量Dmax和平均劑量Dmean基本是不隨腦干外放距離的變化而變化，腦干外放距離對(duì)下頜骨劑量影響可忽略不計(jì)，故在腦干外放時(shí)不必過(guò)多考慮下頜骨的劑量變化。

圖3 腦干取不同外放距離對(duì)下頜骨Dmean的影響

2.3 腦干外放對(duì)腮腺劑量的影響 腮腺位于下頜骨的上方，人體頭部的兩側(cè)，實(shí)際中因腮腺的生理特性和并行組織的特點(diǎn)，我們不太關(guān)注它的最大受累劑量，而更多關(guān)注的是腮腺的D50的體積劑量值。

圖4 腦干取不同外放距離對(duì)腮腺D50劑量的影響

從圖4(a)中可見(jiàn)9野計(jì)劃中，隨著腦干外放距離的增加，腮腺的D50值逐步下降，且下降幅度有減小的趨勢(shì)，但整個(gè)劑量分布均在3000cGy以下。圖4(b)中可見(jiàn)7野計(jì)劃時(shí)，當(dāng)腦干外放距離不斷增大時(shí)，腮腺的D50快速下降，且在腦干外放距離在4～5mm區(qū)間內(nèi)，下降速率達(dá)到最快，下降幅值到達(dá)20cGy。顯然7野計(jì)劃中腦干外放對(duì)腮腺劑量分布的影響比較大，計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別予以關(guān)注。

2.4 腦干外放對(duì)喉部劑量的影響 臨近下頜骨的喉部離靶區(qū)位置相對(duì)較近，其劑量需嚴(yán)格控制。實(shí)際工作中，我們往往用D30和D40兩個(gè)體積劑量值來(lái)限制喉部受累劑量。一般情況下，滿(mǎn)足其中一個(gè)條件且另外一個(gè)條件對(duì)比指標(biāo)相差不遠(yuǎn)也是符合計(jì)劃評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的[4]。

從圖5(a)中可見(jiàn)9野計(jì)劃中，隨著腦干外放距離的增加，喉部的D30逐步下降，腦干外放距離在1～3mm時(shí)下降緩慢，外放距離在3～4mm之間，D30的值下降明顯增快。而在圖6(a)的9野計(jì)劃中，隨著腦干外放距離的增加，喉部的D40在1～3mm間劑量比較平穩(wěn)，下降緩慢，并且在腦干外放距離在3～5mm之間，D40下降非常明顯。

圖5 腦干取不同外放距離對(duì)喉部D30劑量的影響

圖6 腦干取不同外放距離對(duì)喉部D40劑量的影響

在圖5(b)和圖6(b)中，隨著腦干外放距離的增加，喉部的D30和D40均呈下降趨勢(shì)，并且下降速度越來(lái)越快。

3 討 論

7野和9野兩組不同鼻咽癌IMRT中，腦干外放對(duì)靶區(qū)以及危及器官的影響程度不同。7野計(jì)劃中腦干外放距離對(duì)靶區(qū)以及危及器官劑量的影響要大于9野計(jì)劃[5]。

在7野鼻咽癌IMRT中，為了保證靶區(qū)的較高劑量數(shù)值，腦干選取D95下降速率相對(duì)較小且本身劑量較大的外放區(qū)間即1～3mm；因腦干外放距離對(duì)下頜骨影響不大，可不考慮下頜骨；對(duì)于腮腺，因其在腦干外放距離為4～5mm區(qū)間內(nèi)下降速率最快且本身劑量也較小，故推薦外放區(qū)間為4～5mm；而對(duì)于喉，腦干外放距離選取也推薦在4～5mm；權(quán)衡這些因素，在7野IMRT中，腦干的外放距離取3～4mm比較合適。

在鼻咽癌9野IMRT中，為了靶區(qū)劑量保持一個(gè)較高的數(shù)值，腦干的外放距離我們通常選取1～3mm；而對(duì)于腮腺，我們往往需要選取下降速度比較快的一段，即2～3mm；而喉需要其劑量下降速度比較快的一段，即3～4mm；而腦干外放距離在3～4mm之間時(shí)，雖然靶區(qū)劑量D95對(duì)比腦干外放距離在1～3mm之間會(huì)有所下降，但此時(shí)喉部的整體劑量相比能得到很好的降低。所以綜合權(quán)衡各種因素，可得出9野的鼻咽癌IMRT中，腦干外放距離比較理想的范圍在2～4mm之間。

綜上所述，鼻咽癌IMRT放療中，綜合考慮各方因素，腦干的外放距離為7野計(jì)劃3～4mm，9野計(jì)劃2～4mm是比較合適的。物理師可直接參考這個(gè)數(shù)值，在這個(gè)范圍內(nèi)根據(jù)患者的具體情況適當(dāng)調(diào)整外放距離的值，這樣操作會(huì)更簡(jiǎn)便，更可靠些。

[1]蔚伯，余子豪，徐國(guó)鎮(zhèn)，等.腫瘤放射治療[M].第4版.北京:中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2008:1350

[2]馬駿，麥海強(qiáng)，莫浩元，等.鼻咽癌放射治療失敗原因分析[J].癌癥，2000,19(11)：1016

[3]徐利明,王佩國(guó),袁智勇,等.20例鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療初步結(jié)果分析[J].中國(guó)腫瘤臨床，2010,15(1):9

[4]高穎川，朱小東，李齡，等.339例鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療臨床療效分析[J].中國(guó)腫瘤臨床，2012,30(12):2029

[5]趙充，肖巍魏，韓非，等.419例鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放療療效和影響[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志，2010，199(3):192

Analysis of the Effect of Brain Stem External Distance on Target Area and Organ Distribution in Nasopharyngeal Carcinoma IMRT

BAO Yan，QU Gang

(SchoolofBiomedicalEngineering，HuBeiUniversityofScienceandTechnology，XianningHubei437100,China)

Objective The purpose of this study was to find out the reference range of the external distance of brain stem，so as to improve the accuracy of the radiotherapy plan design and provide convenience for the physical therapist. Methods 10 patients with primary nasopharyngeal carcinoma (IMRT) were selected in this paper.The strong reverse operation were carried out under the same program with the same parameters，and the target area dose caused by different external distances of the brainstem and other changes affecting the dose distribution in organs were analyzed.Results The 3～4mm 7 the wild field plan and the 2～4mm 9 the wild field plan were more appropriate by IMRT radiotherapy in nasopharyngeal carcinoma.Conclusion The physical therapist can refer to the value directly and adjust in this range according to the specific condition of the patient.The operation is simpler and more reliable.

Nasopharyngeal carcinoma；Brain stem put distance；Target dose；Crisis organ dose

湖北省指導(dǎo)性項(xiàng)目《腫瘤放射治療計(jì)劃實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)研究》的課題論文(13g402)

R739.6

A

2095-4646(2017)03-0203-04

10.16751/j.cnki.2095-4646.2017.03.0203

2017-01-23)