偏分野與均分野在容積調(diào)強治療和調(diào)強放療治療鼻腔鼻竇癌中的劑量學(xué)比較

潘建南，馮惠怡，鄧永錦南方醫(yī)科大學(xué)順德醫(yī)院放射治療科，廣東 佛山 58308；中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科，廣東 廣州 50080

鼻竇鼻腔癌是一種惡性細(xì)胞在鼻竇和鼻腔組織中形成的疾病，約占頭頸部腫瘤的5%[1-2]。其解剖位置特殊，位于頭顱前側(cè)，臨近眼球、視路及腦干等重要器官，鼻腔鼻竇癌的標(biāo)準(zhǔn)治療是手術(shù)治療和術(shù)后放療[3]。調(diào)強放射治療（IMRT）的高適形度劑量分布及對周圍正常組織的保護(hù)，已使其成為鼻竇鼻腔癌的主要治療手段[4-5]。容積調(diào)強治療（VMAT）是在IMRT和影像引導(dǎo)放射治療的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新型IMRT方式，具有更多的入射角度和劑量率控制，適應(yīng)靶區(qū)的劑量分布，并減少周圍正常器官組織的受照劑量[6-7]?，F(xiàn)有相關(guān)研究表明，頭頸部腫瘤放射治療射野布置設(shè)計中，通常采用均分布野、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強或者非共面[8-10]的布野方式，而偏分野的布野方式尚未見報道。因鼻竇鼻腔癌的解剖位置偏于頭顱前側(cè)，均分布野后側(cè)的照射野較前側(cè)而言貢獻(xiàn)小、效率低，且對后側(cè)正常組織（如腦干）的照射量加大。因此在射野設(shè)計時，在保證靶區(qū)覆蓋的前提下，取消后側(cè)布野的偏分野方式，對后側(cè)組織進(jìn)行更多的保護(hù)，應(yīng)成為一種考慮方案。本研究探討了均分野和偏分野在IMRT和VMAT放射技術(shù)中的劑量學(xué)差異，以期為臨床治療選擇最佳方案提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 基本資料

選取2015年12月～2016年12月中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院收取治療的10例鼻竇鼻腔癌病例作為研究對象，其中男性5例，女性5例，年齡22～69歲，中位年齡50歲，病例分期T2N0M0-T4N0M0（AJCC分期標(biāo)準(zhǔn)）。

1.2 定位圖采集

用Philips 16排螺旋CT對患者治療部位進(jìn)行CT掃描。患者取仰臥位，用頭頸肩一體化面模加以固定，掃描層距為1 mm，掃描范圍從頭頂至鎖骨頭下2 cm，平掃加增強掃描。CT圖像通過美國Varian公司Aria局域網(wǎng)傳輸?shù)紼clipse調(diào)強放射治療計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)和危機(jī)器官勾畫原則

靶區(qū)定義參考ICRU50和62號報告文件的原則，其中危及器官勾畫包括脊髓、腦干、視神經(jīng)、視交叉、顳葉、晶體、中耳、內(nèi)耳、腮腺、下頜骨、顳頜關(guān)節(jié)等。脊髓、腦干分別外放3 mm，生成PRVs，用于計劃設(shè)計及評估[11-12]。

1.4 治療計劃設(shè)計

1.4.1 處方 計劃統(tǒng)一設(shè)定為同步加量技術(shù)放射治療技術(shù)并歸一處方，分別給予PGTV，PTV的處方量為66 Gy和50 Gy，分割次數(shù)33次，5次/周。

1.4.2 照射技術(shù) 采用Varian Eclipse 13.5治療計劃系統(tǒng)對每例病例分別進(jìn)行IMRT和VMAT共面計劃設(shè)計，使用中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院Varian Novalis-Tx直線加速器實施放射治療。其中IMRT計劃分為5野偏分野（5F-N）（110°、55°、0°、305°、250°）、5野均分野（5F-E）（144°、72°、0°、288°、216°）、7野偏分野（7F-N）（120°、80°、40°、0°、320°、280°、240°）、7野均分野（7FE）（150°、100°、50°、0°、310°、260°、210°），共4組；VMAT計劃采用共面2弧設(shè)計，分為偏分?。ˋrc-N）（120°～240°）和全?。ˋrc-E）（179°～181°）兩組。采用6 MV的X射線，最大劑量率600 MU/min，計劃算法為劑量體積優(yōu)化算法。

1.4.3 優(yōu)化條件 靶區(qū)和危及器官的優(yōu)化條件（表1）。

表1 靶區(qū)PTVs和危及器官優(yōu)化條件

1.4.4 計劃評估 采用DVH進(jìn)行計劃評估，靶區(qū)PGTV和PTV1采用V100%評估覆蓋率，Dmax評估高量，根據(jù)ICRU83號報告[13]的HI評估均勻性，Van’t Riet公式[14]CI評估其適形性。

D2%和D98%分別表示2%和98%體積對應(yīng)的靶區(qū)劑量，Dmean表示平均劑量，HI值越大表示均勻性越好。

PTV為計劃腫瘤靶體積，PTV100%為100%的處方劑量所覆蓋的PTV的體積，V100%為100%的處方劑量所包含的總體積，CI值越小表示適形性越好。采用Dmax和Dmean評估正常器官。Dmax用于評估眼球、晶體、視交叉視神經(jīng)和腦干，Dmean用于評估腮腺，治療效率由機(jī)器跳數(shù)MUs進(jìn)行評估。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，數(shù)據(jù)用均數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)差）表示，組間比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)覆蓋率

根據(jù)IMRT計劃和VMAT計劃靶區(qū)的平均DVH（圖1），IMRT計劃及VMAT計劃均能滿足臨床上對靶區(qū)覆蓋的要求，但VMAT計劃的覆蓋較IMRT計劃略高，且較IMRT中的五野計劃差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而VMAT的均分弧和全弧的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.848）。此外IMRT計劃與VMAT計劃的Dmax差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖1 靶區(qū)的平均DVH

2.2 靶區(qū)的HI和CI對比

對PGTV而言，IMRT計劃和VMAT計劃的HI和CI差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05，表2）；而對PTV1的CI而言，VMAT計劃更好，包括偏分弧0.885（0.019）和全 弧 0.888（0.020）較 IMRT計 劃 的 5野 偏 分 0.828（0.038）、5野均分0.834（0.026）、7野偏分0.865（0.024）及7野均分0.860（0.031），而VMAT計劃的偏分弧和全弧則差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.799）。

表2 靶區(qū)的均勻性HI和適形性CI比較

2.3 危及器官受照劑量評估

對于腦干，與IMRT計劃相比VMAT計劃Dmax和D1%都較低，IMRT Dmax, 平均3987～4366 cGy；VMAT Dmax， Arc-N平 均 3 826 cGy, Arc-E平 均 3 961 cGy，IMRT D1%, 平均3532～3856 cGy；VMAT Dmax，Arc-N平均3 416 cGy，Arc-E平均3 532 cGy），差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.008，表3）。對于晶體，VMAT計劃相比于IMRT計劃有相同或更好的保護(hù)效果，Dmax和D1%大部分更低且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；而VMAT計劃的偏分弧和全弧則差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Len-Ipsilateral，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.137；Len-Contralateral，Dmax，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.667）。對于眼球，VMAT計劃與IMRT計劃的Dmax和D1%的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對于同側(cè)視神經(jīng)，VMAT計劃的Dmax要比IMRT計劃低，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；而D1%上VMAT與IMRT計劃相近或更低，部分差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。對于對側(cè)視神經(jīng)，VMAT和IMRT計劃的Dmax和D1%差別無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對于視交叉，VMAT計劃相比IMRT計劃Dmax和D1%大部分更低，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；而偏分弧與全弧則無明顯差別（P＞0.05）。對于同側(cè)腮腺，VMAT計劃與IMRT計劃的Dmean并無明顯差別（P＞0.05）。對于對側(cè)腮腺，VMAT計劃Dmean較大部分的IMRT計劃低且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

2.4 機(jī)器跳數(shù)比較

VMAT計劃的平均機(jī)器跳數(shù)明顯較IMRT計劃低，約為IMRT計劃的1/3左右，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.000，表4）；而VMAT的偏分弧要比全弧跳數(shù)略低（Arc-N平均377.1，Arc-E平均393.4），差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.003）。

表3 IMRT計劃和VMAT計劃中危及器官的劑量分布比較結(jié)果

表4 機(jī)器跳數(shù)比較

3 討論

在頭頸部腫瘤中，鼻竇鼻腔癌的解剖位置較為特殊，主要偏位于頭顱前側(cè)，周圍緊接近眼球、視神經(jīng)，后側(cè)毗鄰腦干等正常組織[15]，放療中若采用常規(guī)均分布野或者容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強的射野設(shè)計，后側(cè)的照射野較前側(cè)而言貢獻(xiàn)小，效率低，且增加了后側(cè)正常組織的照射量。因此本文提出了在保證靶區(qū)覆蓋的前提下，取消后側(cè)布野，對后側(cè)組織進(jìn)行更多的保護(hù)的偏分野方案，并分別對VMAT和IMRT的均分野和偏分野做了劑量學(xué)比較研究。放療計劃的設(shè)計中，布野角度的優(yōu)化設(shè)計，需遵循射線穿過盡可能少的正常組織，達(dá)到治療靶區(qū)，必要時可按偏分布野的方式，以更好的保護(hù)重要危及器官[16]。本研究結(jié)果顯示，偏分布野可達(dá)到與常規(guī)均分野一樣的靶區(qū)覆蓋效果，符合臨床靶區(qū)要求；與常規(guī)均分野方案相比，偏分布野方案在眼球、晶體和視路有近似的保護(hù)效果，同時明顯減少了靶區(qū)后正常組織照射量，尤其偏分野腦干的均量、D1%明顯比同射野數(shù)的常規(guī)均分野低。因此偏分布野應(yīng)可作為鼻竇鼻腔癌放療射野設(shè)計的一種考慮方案。

有文獻(xiàn)報道，VMAT與IMRT相比，具有更多的入射角度和劑量率選擇，在治療過程中通過多角度治療，對機(jī)架角度、旋轉(zhuǎn)速度、MLC葉片位置及射線劑量率進(jìn)行連續(xù)變化控制，可獲得與IMRT近似或更優(yōu)的劑量分布，減少周圍正常器官組織的受照劑量，并可明顯減少機(jī)器跳數(shù)[17-18]。李潤霄等[19]做過副鼻竇腫瘤IMRT和VMAT計劃的劑量學(xué)比較，發(fā)現(xiàn)對于靶區(qū)劑量分布而言，VMAT技術(shù)較IMRT技術(shù)具有更好的覆蓋和適形性。本研究也證實，與傳統(tǒng)IMRT相比，VMAT可獲得更優(yōu)的靶區(qū)劑量分布，PTV的適形性更好；同時VMAT計劃對危及器官和正常組織的保護(hù)效果更好，晶體、視交叉、腦干等平均受量更低。而機(jī)器跳數(shù)上，VMAT計劃的跳數(shù)明顯減少，約為IMRT的1/3左右，提高了機(jī)器效率[20-22]。因此在實際治療條件允許的情況下，可優(yōu)先選用VMAT方式。

有報道研究了部分弧計劃在中央型肺癌放療中的應(yīng)用[22]，并與常規(guī)全弧計劃進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)部分弧技術(shù)靶區(qū)適形度指數(shù)有所下降, 其他劑量學(xué)指標(biāo)均無明顯變化，而雙肺受量有所下降，尤其V5下降明顯，其他危及器官無明顯差別，認(rèn)為部分弧技術(shù)對降低肺部受量有優(yōu)勢。本研究顯示，偏分弧計劃與常規(guī)全弧計劃相比，靶區(qū)覆蓋接近，晶體、眼球及視神經(jīng)的保護(hù)效果也接近。而對于腦干而言，偏分弧的Dmean和D1%都比全弧低，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；另一方面，偏分弧的機(jī)器跳數(shù)也比全弧機(jī)器跳數(shù)略少，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），機(jī)器效率較全弧更高。據(jù)此可證明，鼻竇鼻腔癌放療射野設(shè)計中偏分弧較全弧更有優(yōu)勢。因不同病人靶區(qū)位置略有差別，據(jù)研究結(jié)果可看出，部分病人5野計劃中，射野角度剛好避開視神經(jīng)和腮腺等正常組織。受此影響，該部分病人5野與7野及VMAT相比受量更低，但該結(jié)論并不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。另外，因受合適的病人樣本數(shù)量限制，本文只選取了10例病例進(jìn)行，為避免可能存在的結(jié)果偏差，可增加樣本數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究。

綜上所述，在放射治療中對于鼻竇鼻腔癌病種，因其特殊解剖位置，可考慮偏分布野方案，取消頭顱后側(cè)布野，在保證滿足靶區(qū)覆蓋的前提下，對靶區(qū)后側(cè)的正常組織提供更好的保護(hù)。在放療技術(shù)選擇上條件允許時，可優(yōu)先考慮VMAT技術(shù)，尤其可選用偏分弧設(shè)計，以獲得更優(yōu)的劑量學(xué)分布。