容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃遮擋技術(shù)應(yīng)用于早期鼻腔NK/T細(xì)胞淋巴瘤的劑量學(xué)研究

徐婷婷，靳富，楊含

1.重慶市豐都縣人民醫(yī)院放射科，重慶 408299；2.重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院/重慶市腫瘤研究所/重慶市腫瘤醫(yī)院腫瘤放射治療中心，重慶 400030

前言

鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤是一種非霍奇金淋巴瘤（NHL），占該類型淋巴瘤的5%～12%［1］。具有地理分布特征，歐洲較少見，亞洲和拉美較多見，因此我國(guó)的鼻腔NK/T細(xì)胞淋巴瘤發(fā)病率相對(duì)較高［2］。對(duì)于早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤，放射治療能取得很好的局部控制效果，是早期患者的主要根治性手段［3-5］。對(duì)于能獲得長(zhǎng)期生存的患者，我們應(yīng)該更多地重視其放療毒副反應(yīng)。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）技術(shù)是新型的放射治療技術(shù)，可通過劑量率、動(dòng)態(tài)多葉準(zhǔn)直器（Multi-Leaf Collimator,MLC）、可變的機(jī)架轉(zhuǎn)速、單弧或多弧等參數(shù)實(shí)現(xiàn)劑量?jī)?yōu)化分布，比調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的劑量分布更均勻，對(duì)于正常器官的保護(hù)有更明顯的優(yōu)勢(shì)［6-7］。研究表明VMAT 技術(shù)在頭頸部腫瘤、宮頸癌、前列腺癌、直腸癌等惡性腫瘤上有較明顯的優(yōu)勢(shì)，能更好地保護(hù)危及器官（OARs）［8-9］。早期鼻腔NK/T細(xì)胞淋巴瘤的靶區(qū)主要原發(fā)于鼻腔、鼻咽及其面部中線結(jié)構(gòu)，鄰近OARs 晶體的劑量限值較低、體積較小，要求靶區(qū)與晶體之間劑量跌落較快，傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)技術(shù)因?yàn)槿肷浣嵌鹊南拗?，容易?dǎo)致兩側(cè)眼球區(qū)域出現(xiàn)高劑量。而VMAT 技術(shù)比調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)對(duì)于正常器官的保護(hù)有更明顯的優(yōu)勢(shì)［10］。

有研究表明在食管癌和肺癌的螺旋斷層放療（Tomotherapy, TOMO）計(jì)劃中使用Block 功能，將勾畫保護(hù)區(qū)域肺定義為Block 進(jìn)行優(yōu)化，雖然會(huì)增加治療時(shí)間，但是能夠有效地減少正常肺組織的照射劑量［11-12］。相較于TOMO，常規(guī)加速器的VMAT計(jì)劃受到計(jì)劃系統(tǒng)功能限制未有類似研究。目前Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)15.5 及以上的版本在優(yōu)化函數(shù)中也增加了相似的功能，可對(duì)需要保護(hù)的區(qū)域或結(jié)構(gòu)使用遮擋（Avoidance）功能，將需要遮擋的結(jié)構(gòu)定義為遮擋組織，遮擋功能具有兩種模式：Entry 和Entry+Exit，Entry 模式對(duì)該組織進(jìn)行半遮擋，禁止射線從該結(jié)構(gòu)穿入到達(dá)靶區(qū)，但允許射線先到達(dá)靶區(qū)再穿過該結(jié)構(gòu)。Entry+Exit 模式對(duì)該組織進(jìn)行全遮擋，禁止射線從該結(jié)構(gòu)穿入和穿出，進(jìn)而降低其輻射劑量。本文采用Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)的遮擋功能比較無晶體遮擋（VMAT-OFF）計(jì)劃、晶體半遮擋（VMAT-E）計(jì)劃、晶體全遮擋（VMAT-E&E）計(jì)劃的劑量學(xué)差異，探討VMAT 遮擋功能在早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤放射治療中的劑量學(xué)特性，進(jìn)而為早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤放療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2010年9月～2013年6月于重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受放射治療的20例經(jīng)病理及免疫組化確診為早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤患者，既往無頭頸部腫瘤放療史和臨床禁忌癥。

1.2 放療定位與靶區(qū)勾畫

患者仰臥位，雙手放置于身體兩側(cè)，采用頭頸肩熱塑面膜固定。采用荷蘭Philips BrillianceTM大孔徑CT進(jìn)行增強(qiáng)掃描，掃描范圍上界到顱頂，下界至鎖骨頭下緣2 cm 處，掃描范圍包括鼻腔、鼻咽、鼻旁竇及頸部等鄰近正常器官組織，掃描層厚0.3 cm。所獲CT 影像以DICOM 格式經(jīng)Aria 網(wǎng)絡(luò)傳輸至瓦里安Eclipse（Version 15.6）治療計(jì)劃系統(tǒng)。圖像經(jīng)同一醫(yī)師在CT 圖像上勾畫大體腫瘤體積（GTV），臨床靶區(qū)體積（CTV）為預(yù)防性照射區(qū)，CTV 外擴(kuò)0.3 cm 為計(jì)劃靶區(qū)體積（PTV），并由高年資醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)審核，晶體、視交叉、視神經(jīng)、腦干、脊髓、腮腺等OARs參考ICRU83報(bào)告［13］進(jìn)行定義及勾畫。

1.3 放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

計(jì)劃統(tǒng)一設(shè)定PTV 處方劑量DT：50 Gy/25 F，添加0.5 cm 補(bǔ)償膜。要求100%處方劑量至少覆蓋95%的靶區(qū)體積。

在Eclipse15.6 治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行放射治療的計(jì)劃設(shè)計(jì)，使用Varian EDGE（速鋒刀）直線加速器，配備的是60 對(duì)MLC，中間葉片32 對(duì)，寬度為0.25 cm，兩邊葉片寬度為0.5 cm，采用劑量率為600 MU/min的6 MV-X線實(shí)施放射治療。分別對(duì)20例患者制定3種計(jì)劃：第1 組未對(duì)晶體添加遮擋功能（VMAT-OFF計(jì)劃），第2 組對(duì)雙側(cè)晶體均添加了遮擋功能Entry（VMAT-E計(jì)劃），第3組VMAT-E&E計(jì)劃對(duì)雙側(cè)晶體均添加了遮擋功能Entry+Exit。3 組計(jì)劃均設(shè)計(jì)共面2 個(gè)弧，機(jī)架旋轉(zhuǎn)范圍分別為179°～181°和181°～179°，為了減少M(fèi)LC漏射線對(duì)實(shí)際劑量分布的影響，分別設(shè)置小機(jī)頭（Collimator）角度為45°和315°。3組計(jì)劃均使用了Smart Leafs Motion Calculate（LMC）葉片運(yùn)動(dòng)的鉛門跟隨功能，劑量計(jì)算均采用Acuros XB（AXB）算法，計(jì)算網(wǎng)格為0.25 cm。

1.4 評(píng)估指標(biāo)

為方便對(duì)比研究，將所有計(jì)劃的D95%歸一為處方劑量50 Gy，所有計(jì)劃根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)劑量體積直方圖（Dose Volume Histogram, DVH）進(jìn)行評(píng)估，靶區(qū)所受的最小劑量為Dmin（D98%），靶區(qū)所受的最大劑量為Dmax（D2%）。靶區(qū)適形度指數(shù)（Conformity Index, CI）的計(jì)算公式如下：

其中，Vt,95%是95%等劑量線所包繞的靶區(qū)體積，Vt是靶區(qū)體積，V95%是95%等劑量線所包繞的總體積。CI值介于0～1 之間，CI 值越接近1，則表示靶區(qū)的適形度越好。靶區(qū)均勻性指數(shù)（Homogeneity Index, HI）的計(jì)算公式如下：

其中，D2%、D50%和D98%分別為2%、50%和98%靶區(qū)體積所受的照射劑量，HI 值介于0～1 之間，HI 值越接近0，說明劑量曲線坡度越陡，劑量分布越均勻。OARs的評(píng)價(jià)參數(shù)主要包括晶體、眼球、視交叉、視神經(jīng)、腦干、脊髓、腮腺的最大劑量Dmax和平均劑量Dmean。

最后將3 組計(jì)劃分別傳輸至SCIMOCA（2020年8月安裝完成的中國(guó)首臺(tái)SCIMOCA），該系統(tǒng)采用放療劑量計(jì)算的金標(biāo)準(zhǔn)-蒙特卡羅算法對(duì)計(jì)劃進(jìn)行獨(dú)立的二次劑量驗(yàn)算［14］，檢測(cè)靶區(qū)及OARs 的DVH 偏差，分別統(tǒng)計(jì)3 組計(jì)劃兩側(cè)晶體、靶區(qū)和計(jì)劃的Gamma通過率（3%/2 mm），計(jì)劃的通過率大于95%認(rèn)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)［15］，比較3 組計(jì)劃通過率是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS19.0軟件對(duì)3組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，經(jīng)Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，因此本文所有數(shù)據(jù)均用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）［M（IQR）］表示，采用多樣本非參數(shù)秩和檢驗(yàn)，進(jìn)行Kruskal-Wallis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)劑量分布及機(jī)器跳數(shù)

如表1所示，VMAT-OFF、VMAT-E 和VMATE&E 計(jì)劃相互比較，計(jì)劃的D98%、D2%、V95%、HI、CI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。3 種 計(jì) 劃 的MU 值VMAT-OFF＜VMAT-E＜VMAT-E&E（P＜0.05）。VMATE&E計(jì)劃的MU平均值458.11 比VMAT-OFF（357.33）和VMAT-E（397.30）分別增加了28% 和15%，VMAT-E 計(jì)劃的MU 平均值比VMAT-OFF 計(jì)劃增加了11%。

表1 早期鼻腔NT/K細(xì)胞淋巴瘤3種VMAT計(jì)劃下計(jì)劃靶區(qū)的劑量學(xué)比較［M（IQR）,Gy］Table 1 Dosimetric comparison of planning target areas in 3 kinds of VMAT plans of early-stage nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,Gy］

2.2 OARs劑量分布

如表2所示，3 種計(jì)劃的左側(cè)眼球、右側(cè)眼球、左視神經(jīng)、右視神經(jīng)、視交叉、腦干、脊髓、腮腺的Dmax和Dmean差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。VMAT-E&E 計(jì)劃分別和VMAT-OFF、VMAT-E 計(jì)劃相比，雙側(cè)眼晶體的Dmax和Dmean均有顯著性降低（P＜0.05）。VMAT-OFF 和VMAT-E 計(jì)劃相比，雙側(cè)眼晶體的Dmax和Dmean差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。圖1為其中某個(gè)病例3種計(jì)劃的橫斷面劑量曲線分布示意圖，由圖1可見VMATE&E計(jì)劃的低劑量分布明顯優(yōu)于另外兩種計(jì)劃。

圖1 3種計(jì)劃?rùn)M斷面等劑量曲線分布比較Figure 1 Comparison of transverse isodose distributions in 3 kinds of plans

表2 早期鼻腔NT/K細(xì)胞淋巴瘤3種VMAT計(jì)劃下OARs的劑量學(xué)比較［M（IQR）,%］Table 2 Dosimetric comparison of organs-at-risk in 3 kinds of VMAT plans of early-stage nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,%］

2.3 SCIMOCA通過率

統(tǒng)計(jì)3 組計(jì)劃兩側(cè)晶體、靶區(qū)和計(jì)劃的Gamma通過率，Gamma分析以3%/2 mm的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃通過率達(dá)到95%以上視為通過，如表3所示，3組計(jì)劃的雙側(cè)晶體的通過率均為100%，靶區(qū)通過率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。VMAT-OFF、VMAT-E 和VMAT-E&E 計(jì)劃的SCIMOCA 計(jì)劃總通過率（3%/2 mm）分別為97.60%（0.88%）、97.55%（1.20%）和97.60%（1.18%），計(jì)劃通過率均高于95%且差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 鼻腔NT/K細(xì)胞淋巴瘤3種VMAT計(jì)劃下SCIMOCA通過率（3%/2 mm）比較［M（IQR）,%］Table 3 Comparison of SCIMOCA passing rate(3%/2 mm)of 3 kinds of VMAT plans of nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,%］

3 討論

本研究在VMAT 計(jì)劃基礎(chǔ)上對(duì)晶體增加了Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)15.5 及以上的版本才有的遮擋功能，主要比較VMAT-OFF、VMAT-E、VMAT-E&E計(jì)劃的劑量學(xué)差異，探討VMAT遮擋功能在早期鼻腔NK/T細(xì)胞淋巴瘤放射治療中的劑量學(xué)特性。

本研究結(jié)果顯示，3 組計(jì)劃均能滿足臨床上對(duì)于靶區(qū)覆蓋的要求，D98%、D2%、V95%、HI和CI均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。3 組計(jì)劃相互比較，MU 值VMAT-OFF＜VMAT-E＜VMAT-E&E（P＜0.05）。該結(jié)果提示，遮擋功能的加入及復(fù)雜程度的提高，增加了機(jī)器的跳數(shù)。

3 組計(jì)劃的OARs 雙側(cè)眼球、雙側(cè)視神經(jīng)、視交叉、腦干、脊髓和腮腺的Dmax和Dmean比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。VMAT-E&E計(jì)劃分別和VMAT-OFF、VMAT-E計(jì)劃相比，雙側(cè)晶體的Dmax和Dmean均顯著性降低（P＜0.05）。VMAT-E 計(jì)劃和VMAT-OFF 計(jì)劃相比，雙側(cè)晶體的Dmax和Dmean差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤的根治性照射劑量為50～55 Gy［16］，本文采用常規(guī)分割，處方劑量為50 Gy，眼球、視神經(jīng)、視交叉、腦干、脊髓和腮腺等OARs 的劑量限制很容易達(dá)到，能否提高患者的生存質(zhì)量，關(guān)鍵在于對(duì)晶體輻射致白內(nèi)障的發(fā)生率的控制，當(dāng)晶體的Dmax大于5 Gy，即有晶狀體渾濁的情況發(fā)生，其發(fā)病率與接受的劑量嚴(yán)重程度相關(guān)［17］。本研究結(jié)果顯示VMAT-E 與VMAT-OFF 計(jì)劃相比，MU 增加，雙側(cè)晶體的Dmax和Dmean雖然有降低的趨勢(shì)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此Entry 模式不占優(yōu)勢(shì)。VMAT-E&E 計(jì)劃使用Entry+Exit 模式，將晶體定義為全遮擋組織，通過對(duì)MLC 運(yùn)動(dòng)、機(jī)器轉(zhuǎn)速、劑量率等參數(shù)的調(diào)制，增加MU，在保證靶區(qū)劑量分布及其它OARs 不受影響的前提下，更好地保護(hù)了晶體，一定程度上也提示了該功能模式的優(yōu)越性。

由于早期鼻腔NK/T 細(xì)胞淋巴瘤的靶區(qū)主要原發(fā)于鼻腔、鼻咽及其面部中線，已有研究顯示使用AXB 算法相較于AAA 算法對(duì)空腔及骨的計(jì)算能更準(zhǔn)確地代表真實(shí)的劑量分布［18-19］。Varian EDGE直線加速器配備了鉛門跟隨技術(shù)，有研究表明，鉛門與MLC 結(jié)合相比于僅用MLC 遮擋，對(duì)于非照射區(qū)域，可以降低0.9%～4.4%的射線（6 MV 光子）［20］，該技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低OARs受量［21-22］。本研究3 組計(jì)劃均采用AXB 算法，并且使用了Varian EDGE 直線加速器的鉛門跟隨技術(shù)。Swinnen 等［23］通過試驗(yàn)評(píng)估了鉛門跟隨技術(shù)對(duì)小野VMAT技術(shù)使用AXB算法準(zhǔn)確度的影響，結(jié)果表明對(duì)于小于3 cm×3 cm的野，將鉛門固定在3 cm×3 cm 結(jié)合高走位精度的MLC 比使用鉛門跟隨的劑量計(jì)算準(zhǔn)確度高。因鼻腔NK/T細(xì)胞淋巴瘤在部分橫斷面上靶區(qū)較小，并且本文在以上技術(shù)的基礎(chǔ)上還使用了遮擋功能，為了進(jìn)一步驗(yàn)證計(jì)劃的計(jì)算準(zhǔn)確度，筆者采用放療劑量計(jì)算的金標(biāo)準(zhǔn)-蒙特卡羅算法對(duì)計(jì)劃進(jìn)行獨(dú)立的二次劑量驗(yàn)算。SCIMOCA 通過率的結(jié)果顯示，3 組計(jì)劃的雙側(cè)晶體通過率均為100%，靶區(qū)通過率均大于95%且差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），3 組計(jì)劃的計(jì)劃通過率均大于95%且差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。因此3 組計(jì)劃都能通過SCIMOCA 的二次驗(yàn)證，提示3 組計(jì)劃計(jì)算準(zhǔn)確，可以滿足臨床治療需求。

本文的VMAT 計(jì)劃均采用兩個(gè)共面VMAT 全弧，已有研究對(duì)不同旋轉(zhuǎn)弧數(shù)量的VMAT 計(jì)劃進(jìn)行了劑量學(xué)比較，結(jié)果顯示3 個(gè)弧較2 個(gè)弧和單弧可以獲得更優(yōu)的劑量分布，可以更好地保護(hù)OARs［24-25］。提示我們可以在VMAT-E&E計(jì)劃的基礎(chǔ)上增加旋轉(zhuǎn)弧數(shù)量，以期獲得更優(yōu)的劑量分布，更好地保護(hù)OARs，有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

綜上，VMAT-E&E 計(jì)劃在保證靶區(qū)劑量分布及其它OARs 不受影響的前提下，可以更好地保護(hù)晶體。雖然VMAT-E&E 計(jì)劃跳數(shù)會(huì)增加，但由于VMAT技術(shù)劑量率較高，跳數(shù)增加導(dǎo)致的出束時(shí)間的相對(duì)延長(zhǎng)對(duì)于治療效率影響較小。為了使患者在治療后有更好的生存質(zhì)量，可采用全遮擋功能降低OARs 的毒副反應(yīng)，對(duì)于其他部位放射治療中OARs的保護(hù)也可以嘗試該功能，特別是限量較低且鄰近靶區(qū)的OARs，比如卵巢、腦干等。