肺癌腦轉(zhuǎn)移瘤全腦照射中鉛門固定、鉛門跟隨及聯(lián)合使用技術(shù)的劑量學(xué)比較研究

梁宇棋 唐釩 李晏寧 李霞 劉書朋

(南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院放療科，廣州 510515)

肺癌是發(fā)生腦轉(zhuǎn)移最常見的惡性腫瘤之一，預(yù)后極差[1]，在完全不治療的情況下其中位生存期僅1 個(gè)月[2-3]。目前，腦轉(zhuǎn)移瘤的主要治療方法有全腦放射治療(whole brain radiation therapy,WBRT)，立體定向放射治療(stereotatic radiotherapy,SRT)，SRT聯(lián)合WBRT 和化療等，其中WBRT 為肺癌腦轉(zhuǎn)移瘤的基本治療方式[4]。由于正常腦組織、晶體、視神經(jīng)、腦干等重要器官都有其放射治療的耐受劑量，因此，目前更多會采用同步推量(simultaneous integrated boost,SIB)的方式進(jìn)行全腦放射治療[5-6]，但即便如此，對于患者正常組織依然會有所損傷。因此，如何能在保證療效的情況下，更好地保護(hù)正常組織，一直是放療計(jì)劃發(fā)展的方向。加速器設(shè)備在21 世紀(jì)早期已發(fā)展為使用多葉準(zhǔn)直器(multileaf collimators,MLC)替代鉛塊的方式來進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)[7]。但MLC 由于自身結(jié)構(gòu)影響，具有0.7%～0.9%的漏射率，而加速器鉛門(Jaw)結(jié)構(gòu)具有更低的漏射率，據(jù)研究[8-10]表明，可達(dá)到0.1%以下。因此，目前的加速器中提供了鉛門跟隨MLC 移動(dòng)的鉛門跟隨技術(shù)(jaw tracking,JT)，鉛門固定不動(dòng)，MLC 在射野中移動(dòng)的鉛門固定技術(shù)(fixed jaw,FJ)及同時(shí)使用兩種技術(shù)(JT+FJ)這3 種方式進(jìn)行放療計(jì)劃的制作。Feng 等[11]曾報(bào)道，鉛門跟隨技術(shù)在IMRT 中可有效降低MLC 漏射劑量。而Chen 等[12]在研究中發(fā)現(xiàn)，鉛門固定有時(shí)能夠更好地保護(hù)腹盆部的危及器官。

對于全腦放療的患者，由于漏射劑量導(dǎo)致其危及器官尤其是視功能的放射損傷，在臨床上尤為常見[13]。本文基于全腦加同步推量放療IMRT 技術(shù)，研究比較不同鉛門技術(shù)的選擇在靶區(qū)劑量覆蓋和危及器官保護(hù)上的劑量學(xué)優(yōu)劣，從而為臨床上提供更好的計(jì)劃方式和方法參考[14]。

1 對象和方法

1.1 病例選擇

本研究回顧性分析2017～2019 年在我院行放射治療的48 例肺癌腦轉(zhuǎn)移患者，其中男34 例，女14 例，年齡48～76 歲。轉(zhuǎn)移灶數(shù)量≤5 的共26 例，＞5 的共22 例，腦轉(zhuǎn)移瘤未行外科手術(shù)及立體定向放療等治療，無顱外其他部位轉(zhuǎn)移。所有患者均采用頭部熱塑膜材料固定體位，同時(shí)采用飛利浦大孔徑CT 掃描，掃描層厚3mm，層距3mm。掃描結(jié)束后，圖像傳輸至瓦里安Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2 靶區(qū)勾畫及危及器官勾畫

CT 掃描下的轉(zhuǎn)移灶定義為腫瘤靶區(qū)GTV，靶區(qū)劑量56Gy/28F,全腦定義為臨床靶區(qū)CTV，靶區(qū)劑量為40Gy/28F。同時(shí)，危及器官使用柏視醫(yī)療勾畫系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)勾畫后傳輸至瓦里安Eclipse 系統(tǒng)。

1.3 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)方法

放療計(jì)劃使用瓦里安Vital Beam 直線加速器的機(jī)器參數(shù)，射線能量為6MV，MLC120 片，運(yùn)動(dòng)方式為滑窗模式(Sliding Window)。同時(shí)選擇瓦里安公司目前最新的Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)，版本為15.5.12，采用AAA 算法，計(jì)算網(wǎng)格為3mm，無控制點(diǎn)數(shù)目限制，優(yōu)化完成后靶區(qū)GTV 歸一滿足98%的處方劑量覆蓋。

所有計(jì)劃使用8 野進(jìn)行優(yōu)化，其中7 野(0°，52°，104°，156°，204°，256°，308°)為共面野，1野（45°，床轉(zhuǎn)角90°）為非共面野。同時(shí)對所有患者分別使用FJ、JT 和FJ+JT 3 種方式進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化，并保證所有計(jì)劃都在同一參數(shù)條件下進(jìn)行優(yōu)化。

在制定FJ 和FJ+JT 計(jì)劃時(shí)，非共面射野優(yōu)先通過鎖野方式避開晶體，同時(shí)，共面野在優(yōu)先保證覆蓋CTV 靶區(qū)情況下，盡量避免照射到其他危及器官，兩種計(jì)劃之間的差別主要在于FJ 計(jì)劃鉛門基于初始設(shè)置的大小固定不變，而FJ+JT 計(jì)劃在FJ 計(jì)劃的基礎(chǔ)上鉛門跟隨MLC 實(shí)時(shí)開口大小進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)范圍限定在初始設(shè)置范圍內(nèi)。JT 計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，由于鉛門會根據(jù)優(yōu)化條件自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此不作處理。3 種技術(shù)的非共面射野情況如圖1 所示。

1.4 計(jì)劃評估

所有計(jì)劃根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)劑量體積直方圖進(jìn)行評估，靶區(qū)評價(jià)指標(biāo)為腫瘤靶區(qū)GTV 覆蓋最小劑量D98%和最大劑量D2%，臨床靶區(qū)CTV 覆蓋最小劑量D98%和最大劑量D2%，其中D98%、D2%分別為98%、2%靶區(qū)體積所受到的照射劑量。危及器官評價(jià)指標(biāo)有左右晶體的全局最大量Dmax及平均量Dmean，左右視神經(jīng)的全局最大量Dmax及平均量Dmean，腦干的全局最大量Dmax。

1.5 計(jì)劃驗(yàn)證

使用IBA 的劑量驗(yàn)證工具M(jìn)atrixx 對48 例患者共144 個(gè)放療計(jì)劃進(jìn)行計(jì)劃驗(yàn)證。驗(yàn)證采用（3mm，3%）的γ 通過率標(biāo)準(zhǔn)，最終驗(yàn)證通過率全部＞95%，滿足臨床要求。

1.6 統(tǒng)計(jì)方法

使用SPSS 26.0 軟件對3 組放療計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有統(tǒng)計(jì)參數(shù)使用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較

圖1 3種技術(shù)非共面射野設(shè)置及劑量計(jì)算方式

48 例患者在分別使用JT、FJ 及FJ+JT 3 種計(jì)劃設(shè)計(jì)方式后的靶區(qū)GTV、CTV 劑量學(xué)參數(shù)如表1 所示。3 種不同技術(shù)在腫瘤靶區(qū)GTV 處方劑量歸一到98%后，兩靶區(qū)均能達(dá)到處方劑量要求。這說明在優(yōu)化參數(shù)一致的情況下，3 種技術(shù)對于靶區(qū)的影響也基本一致，不會導(dǎo)致靶區(qū)欠量。而對于GTV 的高劑量區(qū)，在使用鉛門跟隨技術(shù)下的JT 與JT+FJ兩種計(jì)劃方式得到的D2%分別比FJ 方式設(shè)計(jì)的計(jì)劃低16.33、18.8cGy，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

2.2 危及器官受照劑量比較

3 種技術(shù)的危及器官受照劑量結(jié)果如表2 所示。將不同的危及器官(organ at risk,OAR)參數(shù)兩兩比對，得到3 種技術(shù)在不同器官上的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。從表2 中可以看到，對于不同的危及器官，3 種技術(shù)下的器官受量差異不盡相同，這說明3 種技術(shù)對于危及器官的影響并不一致，具有差異性。JT+FJ 計(jì)劃晶體受量最低，JT 計(jì)劃視神經(jīng)Dmean最低，對于腦干Dmax，JT 計(jì)劃和JT+FJ 優(yōu)勢相當(dāng)，均比FJ 計(jì)劃低。其中JT+FJ 相對于JT、FJ 計(jì)劃，左側(cè)晶體Dmax分別降低16.4、78.85cGy，Dmean減少19.67、70.98cGy，右側(cè)晶體Dmax分別降低14.03、82.76cGy，Dmean減少15.02、75.98cGy，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)。對于左側(cè)視神經(jīng)Dmean，JT比FJ、JT+FJ 計(jì)劃分別減少90.23、90.85cGy，右側(cè)視神經(jīng)Dmean減少89.12、110.85cGy，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)。JT 與JT+FJ 計(jì)劃在腦干Dmax表現(xiàn)上相當(dāng)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，但兩種計(jì)劃方式均比FJ 計(jì)劃分別降低20.54、27.36cGy，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)。

3 討論

對于肺癌腦轉(zhuǎn)移瘤患者，全腦放療仍是目前比較普遍采用的治療方案。Liu 等[15]通過比較鉛門跟隨和鉛門固定技術(shù)在基于容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(volumetric modulated arc therapy,VMAT)技術(shù)的立體定向放射外科計(jì)劃中的作用，得出鉛門跟隨技術(shù)在VMAT 計(jì)劃中危及器官的低劑量體積更有優(yōu)勢，但在WBRT中，CTV 照射劑量要求達(dá)到V40＞95%，高劑量范圍較大，危及器官受照劑量會大大增加。

本研究基于所有計(jì)劃都在同一優(yōu)化條件計(jì)算下，將GTV 處方劑量歸一到98%，著重觀察在不同技術(shù)下，危及器官的劑量學(xué)結(jié)果。研究結(jié)果顯示，JT、FJ 和FJ+JT 計(jì)劃在靶區(qū)GTV、CTV 的劑量學(xué)參數(shù)均滿足臨床要求，而JT 與JT+FJ 兩種計(jì)劃的GTV D2%均比FJ 計(jì)劃低，這說明在鉛門跟隨技術(shù)作用下，靶區(qū)高劑量體積區(qū)域能得到更好的控制。但本研究結(jié)果也顯示，3 種技術(shù)之間的差異性在不同危及器官下的表現(xiàn)有較大的區(qū)別。由于本次研究特地將靶區(qū)外的器官通過固定鉛門方式進(jìn)行分割，因此，在比較中也將危及器官分成了靶區(qū)內(nèi)和靶區(qū)外兩種情況。

對于靶區(qū)外的危及器官，JT 和FJ+JT 計(jì)劃均對晶體的保護(hù)較好，F(xiàn)J+JT 計(jì)劃表現(xiàn)更優(yōu)，鉛門跟隨技術(shù)能有效減少照射過程中晶體處于僅有MLC 屏蔽下的時(shí)間，再加上本次計(jì)劃設(shè)計(jì)中FJ 與FJ+JT 計(jì)劃對鉛門位置進(jìn)行設(shè)置時(shí)，在保證靶區(qū)覆蓋的情況下盡量避開靶區(qū)外器官，因而表現(xiàn)出該劑量學(xué)差異。對于貼近靶區(qū)的器官，JT 計(jì)劃下雙側(cè)視神經(jīng)Dmean最低，其原因在于雙側(cè)視神經(jīng)位于晶體側(cè)，且貼近靶區(qū)，在使用鉛門固定技術(shù)時(shí)為了盡量避開晶體射野，該側(cè)鉛門會緊貼靶區(qū)，導(dǎo)致靶區(qū)邊緣側(cè)向散射減少，要使該區(qū)域達(dá)到同樣的處方劑量，需要更高的機(jī)器跳數(shù)，從而使鄰近的器官受量增加。對于靶區(qū)內(nèi)的危及器官，JT 和FJ+JT 計(jì)劃在腦干的高劑量點(diǎn)Dmax優(yōu)勢相當(dāng)，均比FJ 計(jì)劃低，與靶區(qū)GTV 高劑量區(qū)D2%的比較結(jié)果相同，這說明鉛門跟隨技術(shù)能夠更有效控制受照射體積內(nèi)的高劑量。Wu 等[16]曾在報(bào)告中指出，JT 技術(shù)在多靶區(qū)和大射野計(jì)劃中的劑量學(xué)優(yōu)勢更加明顯，但當(dāng)時(shí)研究并沒有結(jié)合聯(lián)合使用技術(shù)進(jìn)行分析。本研究中，全腦放療同樣具備多靶區(qū)的大射野特征，結(jié)果呈現(xiàn)出鉛門跟隨和聯(lián)合使用技術(shù)互有優(yōu)勢的情況。

表1 3 種鉛門技術(shù)選擇下靶區(qū)GTV、CTV 的劑量學(xué)參數(shù)比較(cGy,±s)

表1 3 種鉛門技術(shù)選擇下靶區(qū)GTV、CTV 的劑量學(xué)參數(shù)比較(cGy,±s)

注：a)為JT 方法與FJ 方法靶區(qū)參數(shù)的比較；b)為JT 方法與JT+FJ 方法靶區(qū)參數(shù)的比較；c)為FJ 方法與JT+FJ 方法靶區(qū)參數(shù)的比較

表2 3 種鉛門技術(shù)選擇下危及器官的劑量學(xué)參數(shù)比較(cGy,±s)

表2 3 種鉛門技術(shù)選擇下危及器官的劑量學(xué)參數(shù)比較(cGy,±s)

注：a)為JT 方法與FJ 方法危及器官參數(shù)的比較；b)為JT 方法與JT+FJ 方法危及器官參數(shù)的比較；c)為FJ 方法與JT+FJ 方法危及器官參數(shù)的比較

本次研究可以看出，鉛門跟隨和聯(lián)合使用技術(shù)對于危及器官的保護(hù)比鉛門固定技術(shù)更有優(yōu)勢，其原因可能是由于MLC 本身漏射率過高，導(dǎo)致危及器官的均量和高量較高，與Zhang 等[17]得出的結(jié)論一致,而鉛門跟隨技術(shù)能夠有效降低葉片的透射和漏射[18]。而對于靶區(qū)來說，3 種技術(shù)都可以滿足要求，同時(shí)在劑量傳遞過程中的準(zhǔn)確性上也并沒有差異，計(jì)劃驗(yàn)證Gamma 通過率均大于95%。

由于肺癌腦轉(zhuǎn)移瘤患者的危及器官較多為串聯(lián)器官，因此，對于危及器官高劑量點(diǎn)的要求需要更為嚴(yán)格，從而避免發(fā)生放射性損傷。本研究結(jié)果表明，聯(lián)合使用技術(shù)對于Dmax的保護(hù)比鉛門跟隨技術(shù)更好，尤其在晶體的保護(hù)上可以達(dá)到3%或更高。這可能是由于聯(lián)合使用技術(shù)中固定鉛門所起到的作用，導(dǎo)致了這種結(jié)果。

綜上所述，對于肺癌腦轉(zhuǎn)移瘤需要進(jìn)行全腦照射加同步推量的患者，聯(lián)合使用技術(shù)可以使危及器官得到更好的保護(hù)，從而保護(hù)患者盡量避免放射性損傷。因此，在設(shè)計(jì)放療計(jì)劃時(shí)，應(yīng)在臨床實(shí)踐中予以充分考慮該項(xiàng)技術(shù)。