全腦全脊髓放療中靜態(tài)調(diào)強(qiáng)和容積調(diào)強(qiáng)的劑量學(xué)對(duì)比

朱俐穎，胡小洋，孫磊，汪洋，

(1.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射治療中心，上海，200235；2.上海伽瑪醫(yī)院放療科，上海，200235)

全腦全脊髓照射(craniospinal irradiation, CSI)是一種常用的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤放療技術(shù)，主要應(yīng)用于容易沿腦脊液播散的惡性腫瘤，如髓母細(xì)胞瘤、生殖細(xì)胞腫瘤和播散性的室管膜瘤等。CSI靶區(qū)包括全腦和整個(gè)脊髓腔，照射范圍大，患者容易出現(xiàn)如惡性、嘔吐、和骨髓抑制等不良反應(yīng)。特別是接受CSI的患者大多是青少年和兒童。因而如何在靶區(qū)獲得足夠劑量的前提下，降低CSI帶來的的毒副反應(yīng)，成為臨床上關(guān)注的熱點(diǎn)[1-6]。

近幾年隨著放射治療設(shè)備和技術(shù)的不斷進(jìn)步，調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy，VAMT)等先進(jìn)技術(shù)在臨床上廣泛應(yīng)用，成為目前放射治療的主流技術(shù)。IMRT技術(shù)要求照射野內(nèi)的射線強(qiáng)度按照一定要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到更好的靶區(qū)適形度。VMAT是通過在機(jī)架旋轉(zhuǎn)的同時(shí)改變劑量率和多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator，MLC)的射野形狀來實(shí)現(xiàn)靶區(qū)劑量覆蓋的一種動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)。VMAT技術(shù)可以通過增加受照正常組織的分散度來減少正常組織的受照量，以期減少放療后不良反應(yīng)；并通過多中心計(jì)劃優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)較長(zhǎng)靶區(qū)進(jìn)行高度適形照射。本研究通過比較兩種技術(shù)在CSI的劑量學(xué)差異，為臨床合理選擇照射技術(shù)提供依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性分析2019年在上海伽瑪醫(yī)院放療中心接受CSI的連續(xù)病例20例，其中男性14例，女性6例。病理分類：髓母細(xì)胞瘤4例，生殖細(xì)胞瘤13例，松果體中間分化型腫瘤3例。其中14歲以下兒童8例：生殖細(xì)胞瘤6例，松果體中間分化型腫瘤2例。所有患者均行全腦全脊髓定位掃描，完成臨床靶體積(clinical target volume，CTV)和危及器官(organ at risk，OAR)勾畫。

1.2 儀器設(shè)備

定位采用GE 公司的CT Optima 660定位系統(tǒng)，放療計(jì)劃系統(tǒng)是Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)(Elekta，Version 4.1)，治療機(jī)是Elekta公司的Synergy醫(yī)用電子直線加速器，配置Agility 機(jī)頭，機(jī)頭葉片等中心處寬度為5 mm，最大治療野40 cm×40 cm。加速器的輸出劑量每周由物理師進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.3 定位方式和靶區(qū)勾畫

患者采取仰臥位，雙手平放于身體兩側(cè)，使用熱塑料頭頸肩膜體位固定,頭部使用B號(hào)枕。使用CT進(jìn)行模擬定位，模擬定位時(shí)采取頭先進(jìn)，掃描層厚為5 mm。掃描范圍為頭頂空白處至坐骨結(jié)節(jié)處下2 cm。由醫(yī)生在Oncentra 醫(yī)生工作站上勾畫CTV和OAR，CTV外放5 mm定義為計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)，并將Body體積減去PTV定義為正常組織(normal tissue，NT)。然后由物理師在治療計(jì)劃系統(tǒng)上分別設(shè)計(jì)用于臨床治療的ss-IMRT(step and shoot IMRT)和 VAMT 計(jì)劃。

1.4 治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)

PTV的處方劑量為36 Gy/20次，單次劑量1.8 Gy。由于目前加速器等中心處的最大射野為40 cm×40 cm,根據(jù)患者靶區(qū)的長(zhǎng)度，設(shè)置三個(gè)治療中心，對(duì)應(yīng)三個(gè)計(jì)劃。ss-IMRT計(jì)劃治療每個(gè)中心均采取5野分布方式，照射野角度分別為180°、310°、50°、130°、230°。VAMT計(jì)劃每個(gè)中心采用2個(gè)全弧照射(順時(shí)針182°～178°，逆時(shí)針178°～182°)，因Onentra治療計(jì)劃系統(tǒng)不支持三個(gè)中心的計(jì)劃同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，為避免射野銜接處出現(xiàn)劑量冷點(diǎn)和熱點(diǎn)，相鄰中心射野使用Oncentra中的Pre-treated plan功能，此功能是在計(jì)劃優(yōu)化時(shí)，加入上一個(gè)治療中心已優(yōu)化完成的計(jì)劃劑量分布，可以使相鄰中心計(jì)劃的射野銜接處的劑量分布更為理想。

ss-IMRT與VMAT設(shè)計(jì)時(shí)使用相同的三個(gè)治療中心，第一段是全腦照射野，下界設(shè)置在頸4錐體水平；第二段照射野的上界銜接全腦照射野的下界，下界設(shè)在胸10錐體，第三段照射野上界到胸10錐體，下界包含完整的PTV。三段計(jì)劃按次序優(yōu)化，在二、三段計(jì)劃優(yōu)化前，分別使用Pre-treated Plan功能，即加入上一段計(jì)劃的劑量分布，使接野處得到較均勻的劑量分布。ss-IMRT設(shè)置每個(gè)射野的子野控制點(diǎn)上限為20個(gè)，VMAT設(shè)置每4°為一個(gè)子野控制點(diǎn)，兩種計(jì)劃優(yōu)化時(shí)計(jì)算網(wǎng)格大小為2.5 mm×5 mm×2.5 mm，對(duì)PTV和OAR使用相同的限制函數(shù)和劑量參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1.5 劑量學(xué)評(píng)估

在2 組計(jì)劃都能滿足臨床要求(95%處方劑量線覆蓋至少95%的靶區(qū)體積)的前提下，利用劑量體積直方圖、劑量分布圖得出的兩種放射治療計(jì)劃的靶區(qū)適形指數(shù)(CI)、劑量均勻指數(shù)(HI)、107%處方劑量線所包含的靶區(qū)體積(V107)和靶區(qū)內(nèi)最大劑量點(diǎn)劑量值(Dmax)，并進(jìn)行劑量學(xué)差異分析，其中，CI=VP-t2/(VP×Vt)，VP-t代表95%處方劑量線所包繞的靶區(qū)體積，VP為靶區(qū)體積，Vt是95%處方劑量包含的體積8。CI值越接近1，說明靶區(qū)適形性越好。HI=D5/D95，即5% 及95% 靶區(qū)體積所接受的照射劑量之比；HI值越大表示靶區(qū)劑量的均勻性越差9。各OAR的評(píng)估通過劑量-體積直方圖(dose-volumne histogram，DVH)讀取劑量學(xué)參數(shù),比較OAR最大劑量點(diǎn)Dmax值、5Gy所包含的OAR體積(V5)、10 Gy所包含的0AR體積(V10)和20 Gy所包含的0AR體積(V20)。主要正常組織包括晶體、肺、心臟、肝臟和腎臟等。最后通過對(duì)比機(jī)器跳數(shù)及計(jì)劃實(shí)施時(shí)間來評(píng)估兩種計(jì)劃的實(shí)施效率。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 19.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組數(shù)據(jù)分析方法使用單因素方差分析，p<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)比較

兩種計(jì)劃的靶區(qū)劑量對(duì)比列于表1。由表1可見，兩種照射技術(shù)均能得到較好的靶區(qū)劑量分布，包括靶區(qū)劑量覆蓋度和靶區(qū)均勻性。靶區(qū)均勻指數(shù)比較，VMAT技術(shù)優(yōu)于ss-IMRT技術(shù)，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)。靶區(qū)適形指數(shù)比較，VMAT高于ss-IMRT，但差別未達(dá)到顯著性水平(p=0.067)。

2.2 正常器官、組織比較

表2為兩種計(jì)劃危及器官劑量學(xué)對(duì)比。通過對(duì)兩種計(jì)劃產(chǎn)生的各OAR劑量學(xué)參數(shù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，兩種計(jì)劃均達(dá)到了OAR的臨床劑量限制要求。其中，晶體、心臟、肝臟、腎臟及雙肺的V5、V10和V20，VAMT組與ss-IMRT組各有優(yōu)勢(shì)。而在比較中發(fā)現(xiàn)，VAMT組比ss-IMRT組差，V5、V10差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，V20，ss-IMRT也要好于VMAT，但差別未達(dá)到顯著性水平。

2.3 治療效率比較

表3列出了兩種計(jì)劃治療效率的對(duì)比。通過對(duì)機(jī)器出束跳數(shù)和治療時(shí)間的比較，VAMT組比ss-IMRT組具有出束調(diào)數(shù)少和治療時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 治療效率對(duì)比

3 討論

近幾年來，顱內(nèi)腫瘤出現(xiàn)CNS播散發(fā)生率有上升趨勢(shì)比[7]，播散型腦腫瘤往往需要CSI。CSI技術(shù)復(fù)雜，尤其是涉及到多個(gè)射野銜接等技術(shù)難點(diǎn)[8-9]。，另外，相比于其它中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤的放射治療，CSI每次照射時(shí)間較長(zhǎng)，患者依從性較差。本研究顯示：與ss-IMRT相比，VAMT技術(shù)適形性和均勻性更好，照射效率更高，減少了每次照射時(shí)間，提高了患者接受CSI的依從性，也減少患者因治療時(shí)間過長(zhǎng)產(chǎn)生的位移增加所引起的劑量不確定性[10-15]。但是本研究也發(fā)現(xiàn)由于VAMT的低劑量學(xué)輻射區(qū)域明顯大于ss-IMRT,而兒童患者對(duì)于低劑量的放療引起的不良反應(yīng)包括胃腸帶反應(yīng)和骨髓抑制等可能要高于成人[16]，而且低劑量的輻射范圍的增加是否會(huì)增加放射致癌的風(fēng)險(xiǎn)也需進(jìn)一步的研究。所以筆者認(rèn)為在進(jìn)行CSI時(shí)，要根據(jù)患者的年齡、體質(zhì)狀況、體位配合等多種因素綜合考慮，選取合適的CSI照射技術(shù)。