固定鉛門技術(shù)在鼻咽癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)中的劑量學(xué)研究

張武哲　張基永　張秀蓮　黃寶添　陳創(chuàng)珍

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東　汕頭　515031)

隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，IMRT和VMAT等調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)越來越多地應(yīng)用于鼻咽癌放射治療。鼻咽癌靶區(qū)較大且形狀不規(guī)則，常規(guī)VMAT計(jì)劃包含全部靶區(qū)的最大射野一般在22～28 cm，由于Varian直線加速器多葉準(zhǔn)直器(MLC)運(yùn)動范圍的限制(同側(cè)葉片最大相對運(yùn)動范圍小于15 cm)〔1〕，如果X方向鉛門設(shè)置過大，就會降低MLC對靶區(qū)和危及器官(OAR)的調(diào)制能力，可能導(dǎo)致靶區(qū)劑量分布變差的同時(shí)失去對OAR的保護(hù)優(yōu)勢〔2〕。固定鉛門技術(shù)(FJT)是近年來臨床應(yīng)用于治療大體積腫瘤新的調(diào)強(qiáng)實(shí)施方式，在鼻咽癌、宮頸癌和直腸癌等腫瘤的IMRT治療均有相關(guān)報(bào)道〔3，4〕，但目前國內(nèi)尚無FJT-VMAT技術(shù)應(yīng)用在鼻咽癌放射治療方面的報(bào)道，本研究主要比較VMAT和FJT-VMAT兩種計(jì)劃的靶區(qū)和OAR之間的劑量學(xué)差異。

1　資料與方法

1.1一般資料選取2015年1月至2016年6月汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院收治的經(jīng)病理和MRI確診為無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的15例鼻咽癌患者的CT數(shù)據(jù)，其中男9例，女6例，中位年齡48(21～66)歲。病理類型分為低分化非角化性鱗癌7例，未分化非角化性鱗癌8例。臨床分期依據(jù)美國癌癥聯(lián)合委員會分期系統(tǒng)(第7版)，Ⅲ期6例，Ⅳ期9例。

1.2靶區(qū)及OAR勾畫各種靶區(qū)定義如下：鼻咽腫瘤大體腫瘤區(qū)(GTVnx)、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)大體腫瘤區(qū)(GTVnd)、高危臨床腫瘤區(qū)(CTV1)、低危臨床腫瘤區(qū)(CTV2)，其中CTV1包含GTVnx和GTVnd；在上述各靶區(qū)的基礎(chǔ)上外擴(kuò)3 mm形成相應(yīng)的計(jì)劃靶區(qū)PGTVnx、PGTVnd、PTV1和PTV2。OAR包括脊髓(SC)、腦干(Bstem)、腮腺、口腔、喉等，并在相應(yīng)的器官外擴(kuò)3～5 mm形成PRVBstem、PRVsc。正常組織低劑量體積(B-P)定義為患者體表輪廓區(qū)域(BODY)減去PTV(PTV1+PTV2)。

1.3體位固定及CT掃描患者取仰臥位，用頭頸肩熱塑膜固定體位，雙手自然放于體側(cè)。采用Philips Brilliance 大孔徑螺旋CT模擬機(jī)下行平掃+增強(qiáng)定位掃描，范圍從頭頂至鎖骨下10 cm，層厚及層間距均為3 mm。獲得的CT圖像通過DICOM 3.0傳輸?shù)酵呃锇睧clipse (Version 10.0)三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.4治療計(jì)劃設(shè)計(jì)與劑量限制采用美國瓦里安Eclipse (Version 10.0) 三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，TrumBeam直線加速器6MV X射線對所有病例制定VMAT和FJT-VMAT兩種計(jì)劃。VMAT計(jì)劃采用共面雙弧照射(順時(shí)間方向自181°旋轉(zhuǎn)至179°，逆時(shí)間方向自179°旋轉(zhuǎn)至181°)，準(zhǔn)直器角度的設(shè)置以包括全部靶區(qū)，X方向數(shù)值最小為準(zhǔn)，治療床角度均為0°，最大劑量率600 MU/min，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速率為每圈60～72 s；FJT-VMAT計(jì)劃在VMAT計(jì)劃的基礎(chǔ)上，限制二級準(zhǔn)直器X方向射野寬度為15 cm，兩種計(jì)劃均使用相同的物理參數(shù)和條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為方便比較，兩種計(jì)劃進(jìn)行歸一化處理，均使95% 靶區(qū)體積滿足相應(yīng)的處方劑量，靶區(qū)處方劑量：PGTVnx 70.4 Gy、PGTVnd 68 Gy、PTV1 60 Gy、PTV2 54 Gy，分32次。SC計(jì)劃區(qū)和Bstem計(jì)劃區(qū)劑量限值：PRVsc最大值(Dmax)45 Gy，或允許超過50 Gy的體積即V50小于1 ml；PRVBstem最大值小于54 Gy，或允許超過60 Gy的體積即V60小于1 ml。腮腺劑量盡可能低，以不犧牲靶區(qū)劑量覆蓋為準(zhǔn)，盡可能使超過30 Gy的體積即V30小于50%。劑量計(jì)算采用AAA模型，計(jì)算矩陣為0.2 cm。

1.5評估指標(biāo)

1.5.1計(jì)劃評估指標(biāo)評估參數(shù)按照國際輻射單位和測量委員會(ICRU)83號報(bào)告〔5〕建議：①平均劑量Dmean。②V93代表≥93%處方劑量的相應(yīng)靶體積百分?jǐn)?shù)。③適形度指數(shù)(CI)=(VT，ref/VT)×(VT，ref/Vref)，參考取值VT為靶體積，VT，ref為處方劑量線所包繞的靶體積，Vref為處方劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積。CI取值在0～1，越靠近1說明靶區(qū)適合度越好。④劑量均勻性指數(shù)(HI)：HI=(D2-D98)/D50，D2、D98和D50分別是靶區(qū)2%高劑量區(qū)劑量和其他98%、50%區(qū)域的劑量。HI值越接近0，說明該計(jì)劃的劑量分布均勻性越好。

1.5.2OAR評估指標(biāo)①最大值Dmax。②平均劑量Dmean。③應(yīng)用V60評價(jià)PRVBstem受相應(yīng)劑量照射的體積。④應(yīng)用V50評價(jià)PRVsc受相應(yīng)劑量照射的體積。⑤應(yīng)用V30評價(jià)腮腺受相應(yīng)劑量照射的體積。⑥應(yīng)用V5、V10、V20、V30評價(jià)B-P。

1.5.3治療相關(guān)評估指標(biāo)①機(jī)器跳數(shù)(MU)。②治療時(shí)間(TT)。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行配對t檢驗(yàn)。

2　結(jié)　果

2.1兩種計(jì)劃靶區(qū)的劑量參數(shù)比較兩種計(jì)劃中PGTVnx靶區(qū)劑量等參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；FJT-VMAT計(jì)劃PGTVnd、PTV1和PTV2的Dmean相對于VMAT計(jì)劃分別低1%、1%、1%(P<0.05)。PGTVnd和PTV1的Dmax FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃明顯減低，PTV1的Dmin FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃明顯增高(P<0.01,P<0.05)。見表1。

2.2兩種計(jì)劃OAR和B-P劑量參數(shù)比較兩種計(jì)劃的口腔，喉的劑量分布相似，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；Bstem計(jì)劃區(qū)和SC計(jì)劃區(qū)的Dmax FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃分別低1.8%，1.4%(P<0.01,P<0.05)；左側(cè)腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃分別低4.1%，9.8%(P<0.01,P<0.05)；右側(cè)腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃分別低3%，8%(P<0.05)；B-P的V20、V30 FJT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃分別低5%，8%(P<0.01)。見表2。

2.3兩種計(jì)劃MU和TT比較MU：FJT-VMAT計(jì)劃(683±87)較VMAT計(jì)劃(559±62)增加了22%(P<0.05)；TT：兩種計(jì)劃單次平均治療時(shí)間均約為2 min。

表1　兩種計(jì)劃中靶區(qū)劑量參數(shù)的比較

與VMAT比較：1)P<0.01，2)P<0.05；下表同

表2　兩種計(jì)劃中OAR和正常組織低劑量區(qū)的參數(shù)比較

3　討　論

容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)是近年來放療領(lǐng)域發(fā)展起來的一種新的治療技術(shù)，是一種在機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中通過動態(tài)多葉準(zhǔn)直器連續(xù)運(yùn)動不斷改變射野大小和形狀的錐形束IMRT實(shí)施方式，通過機(jī)架單弧或多弧的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在不同射野方向上射束強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。瓦里安加速器由于其MLC設(shè)計(jì)原理是執(zhí)行計(jì)劃的過程中鉛門保持不變，提高了執(zhí)行效率，降低加速器的治療時(shí)間，缺點(diǎn)是如果鉛門大小設(shè)置不合理，會對靶區(qū)和OAR的受照劑量造成損失〔6〕。應(yīng)用VMAT技術(shù)照射大體積靶區(qū)時(shí)就帶來了一些限制，如鼻咽癌的靶區(qū)X方向一般都超過20 cm，而MLC運(yùn)動范圍只能過中心軸15 cm，勢必導(dǎo)致射野內(nèi)部分靶區(qū)和OAR的遮擋不足。國內(nèi)外已有IMRT運(yùn)用FJT和分野技術(shù)(SFT)在鼻咽癌放療中的劑量學(xué)研究等相關(guān)報(bào)道〔7～9〕，這兩種技術(shù)均能獲得較好的靶區(qū)劑量分布和基本一致的OAR受照劑量，采用FJT技術(shù)能有效降低MU，減少TT。本研究結(jié)果與Huang等〔10〕運(yùn)用FJT-VMAT技術(shù)在宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中的研究結(jié)果相似?？紤]原因?yàn)閂MAT計(jì)劃X方向鉛門設(shè)置過大，超過MLC的運(yùn)動范圍，導(dǎo)致射野內(nèi)MLC無法包含全部靶區(qū)，而FJT-VMAT計(jì)劃限制的鉛門寬度使得MLC在射野內(nèi)有足夠的運(yùn)動空間。相對于靶區(qū)來說，射野內(nèi)MLC的調(diào)制能力更好，射野外的部分漏照靶區(qū)可以通過其他旋轉(zhuǎn)角度的射野補(bǔ)償，因此容易滿足各靶區(qū)劑量的要求；相對于OAR和B-P來說，VMAT計(jì)劃由于MLC運(yùn)動范圍的限制，射野內(nèi)MLC遮擋不全，而FJT-VMAT計(jì)劃射野內(nèi)不僅能夠完全遮擋且射野外部分OAR由于鉛門的高阻擋率大大減少了MLC的漏射〔11〕，在不影響靶區(qū)劑量分布的情況下能夠降低部分OAR和正常組織的劑量體積，特別是低劑量區(qū)域，從而起到更好的保護(hù)作用。由于FJT-VMAT技術(shù)的應(yīng)用使得各靶區(qū)容易達(dá)到處方劑量的要求，甚至能夠改進(jìn)劑量分布，其低劑量區(qū)域亦更緊密貼近靶區(qū)，也正因此需要輸出更多的MU以滿足靶區(qū)劑量要求。本研究中由于兩種計(jì)劃的轉(zhuǎn)速均為恒定速度且治療弧數(shù)一致，所以TT無明顯差別。

綜上，F(xiàn)JT-VMAT計(jì)劃較VMAT計(jì)劃提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布，且對部分OAR和B-P的保護(hù)有一定優(yōu)勢，雖MU略高但TT兩者間無明顯差別，患者能否從臨床療效中獲益，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

1Jeraj M，Robar V.Multileaf collimator in radiotherapy〔J〕.Radiol Oncol，2004；38(3)：235-40.

2龐廷田，楊波，劉楠，等.固定鉛門尺寸技術(shù)在宮頸癌容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用〔J〕.協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志，2014；(2)：184-8.

3朱小楊，余光偉，王連聰，等.固定鉛門技術(shù)在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中的應(yīng)用〔J〕.中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2013；33(6)：636-7.

4楊波，龐廷田，孫顯松，等.直腸癌調(diào)強(qiáng)放療中固定鉛門技術(shù)和分野技術(shù)的劑量學(xué)比較〔J〕.中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2012；32(5)：509-12.

5Hodapp N.The ICRU report 83：prescribing，recording and reporting photon-beam intensity-modulated radiation therapy(IMRT)〔J〕.Strahlenther Onkol，2012；188(1)：97-9.

6Cahlon O，Hunt M，Zelefsky MJ.Intensity-modulated radiation therapy：supportive data for prostate cancer〔J〕.Semin Radiat Oncol，2008；18(1)：48-57.

7吳麗麗，陸佳揚(yáng)，陳志堅(jiān)，等.鼻咽癌靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃中采用非分裂射野的研究〔J〕.中國腫瘤，2010；19(8)：507-10.

8Srivastava SP，Das IJ，Kumar A，etal.Dosimetry comparision of split field and fixed jaw techniques for large IMRT target volumes in the head and neck〔J〕.Med Dosim，2011；36(1)：6-9.

9門闊，章眾.一種減少瓦里安直線加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)分野數(shù)的方法〔J〕.中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2013；30(3)：4104-7.

10Huang B，F(xiàn)ang Z，Huang Y，etal.A dosimetric analysis of volumetric-modulated arc radiotherapy with jaw width restriction vs 7 field intensity-modulated radiotherapy for definitive treatment of cervical cancer〔J〕.Br J Radiol，2014；87(1039)：20140183.

11傅益謀，孫云川，黃良，等.鉛門在IMRT計(jì)劃中的應(yīng)用〔J〕.現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2010；26(1)：26-9.