Avoidance Structure 在鼻咽癌VMAT放療計劃中的應(yīng)用

馬愷麗，胡中友*，查琳

（1.銅陵市人民醫(yī)院 腫瘤放療技術(shù)部,安徽 銅陵 244000；2.銅陵市人民醫(yī)院 腫瘤二科,安徽 銅陵 244000）

0 引言

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我國常見的頭頸部惡性腫瘤之一[1]。放射治療是頭頸部腫瘤，尤其是鼻咽癌的首選治療手段[2]。由于鼻咽癌患者放射治療的療效較好，生存期長，對生存質(zhì)量要求較高，故而在不降低局部控制率的前提下，最大限度的降低腫瘤周圍正常組織的受照劑量顯得更加重要[3]。Eclipse15.5版本新增加了Avoidance Structure工具，該工具通過阻擋目標(biāo)結(jié)構(gòu)前方或后方的輻射光束來保護需要避開的正常組織。在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（VMAT）計劃中[4]，Avoidance Structure工具通過移動目標(biāo)結(jié)構(gòu)前方或后方的MLC葉片來阻擋葉片方向的所有輻射。該工具為進一步降低晶體等正常組織受照劑量帶來可能，但目前對于其臨床應(yīng)用方法和效果尚無相關(guān)報道。為此，本研究擬將Avoidance Structure工具應(yīng)用在鼻咽癌單弧VMAT放療計劃中的晶體結(jié)構(gòu)上，使用完全相同的計劃參數(shù)，從劑量學(xué)的角度評價靶區(qū)均勻性指數(shù)（HI）、適形指數(shù)（CI）、靶區(qū)覆蓋率（TC）、機器跳數(shù)（MU）、晶體、脊髓、腦干及左右腮腺的劑量分布，以期為Avoidance Structure工具進一步深入應(yīng)用于臨床治療提供參考數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2020年1月至2020年12月我院收治的20例鼻咽癌患者做回顧性研究，其中男性14名，女性6名，年齡41～79歲，中位年齡為61.8歲，所有患者采用仰臥位、熱塑頸肩模固定，入組患者均無放療禁忌證。應(yīng)用Eclipse15.5計劃系統(tǒng)設(shè)計單弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療計劃。

1.2 儀器設(shè)備

患者定位均采用GE CT模擬定位機定位，以3mm螺距進行平掃，范圍從顱底到鎖骨下3cm，重建層厚為3mm。定位圖像經(jīng)Deepview智能勾畫系統(tǒng)勾畫正常器官后傳至Eclipse15.5計劃系統(tǒng)，治療機器為Varian Clinical iX 2300電子直線加速器。

1.3 靶區(qū)勾畫與處方劑量

所有靶區(qū)及OAR依據(jù)國際輻射單位及測量委員會（ICRU）第50號、第62號報告原則，由同一名醫(yī)師進行勾畫和確認(rèn)。大體腫瘤體積（GTVnx）和頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（GTVnd）依據(jù)影像學(xué)顯示的原發(fā)腫瘤部位及頸部淋巴結(jié)邊界勾畫，高危臨床靶體積（CTV1）包括整個鼻咽、咽后淋巴結(jié)區(qū)域、斜坡、顱底、咽旁間隙、鼻腔、上頜竇后1/3及高危淋巴引流區(qū)，低位臨床靶區(qū)（CTV2）為頸部淋巴結(jié)預(yù)防照射區(qū)。計劃靶體積（PTV）：PGTVnx，PGTVnd，PTV1，PTV2分別為GTVnx，GTVnd，CTV1，CTV2外擴3～5mm構(gòu)成，PGTV由PGTVnx和PGTVnd組成。靶區(qū)周圍危及器官（OARs）主要勾畫腦干、脊髓、視神經(jīng)、視交叉、眼球、晶體、垂體、顳葉、腮腺、顳頜關(guān)節(jié)、喉及氣管等。PGTV、PTV1、PTV2的處方劑量分別為6996cGy/33次，6006cGy/33次、6006cGy/33次。危及器官劑量限制參照鼻咽癌調(diào)強放療靶區(qū)及劑量設(shè)計指引專家共識[5]。

1.4 計劃設(shè)計

所有計劃均由同一名高年資物理師制定。采用Eclipse15.5計劃系統(tǒng)中的Acuros External Beam Algorithm算法，簡稱Acuros XB或AXB算法進行計算；X射線能量選擇6MV；劑量率選擇600MU/min；2.5mm計算網(wǎng)格；射野均選用順時針單弧動態(tài)拉弧，拉弧角度設(shè)置為順時針180.1°～179.9°；準(zhǔn)直器角度均為10°。每位患者制定兩組放射治療計劃，兩組計劃的優(yōu)化參數(shù)和約束條件完全一致，第一組未應(yīng)用Avoidance Structure限制雙側(cè)晶體劑量，第二組應(yīng)用Avoidance Structure工具限制雙側(cè)晶體劑量，分別命名為P0和Pas組；靶區(qū)均按照PGTV95%的體積不低于6996cGy歸一。

1.5 計劃評價指標(biāo)

采用劑量體積直方圖分析靶區(qū)（PGTV、PTV）的D2、D50、D95、D98、均勻指數(shù)（Homogenization Index，HI）、適形指數(shù)（Conformation Index，CI）、靶區(qū)覆蓋率（Taget Coverage，TC）、危及器官（Organ At Risk，OAR）包括腦干、脊髓、兩側(cè)晶體的最大劑量（Dmax）及平均劑量（Dmean），雙側(cè)腮腺的V30、機器跳數(shù)。

適形指數(shù)CI定義如下：

CI=（VPTV95/VT）＊（VPTV95/VPTV）

其中，VPTV代表計劃靶區(qū)體積，VPTV95代表95%處方劑量線所包繞的計劃靶區(qū)體積，VT為95%處方劑量包繞的總體積[6]。CI值越接近1，表示靶區(qū)的適形度越好。

均勻指數(shù)HI定義如下：

HI=（D2%-D98%）/D50%

其中，D2、D50、D95、D98分別表示2%、50%、95%、98%的靶區(qū)體積受到的照射劑量，HI越接近于0，表示均勻性越好。

靶區(qū)覆蓋率TC定義如下：

TC=（VPTV95/VT）＊100%

其中，VPTV代表95%處方劑量包繞的總體積，VT為計劃靶區(qū)體積。完美的靶區(qū)覆蓋，TC=100%[7]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 23.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，分組配對樣本t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病例參數(shù)

20例患者PGTV的平均體積為54.09cm3，PTV1的平均體積為365.12cm3，PTV2的平均體積為162.49cm3，左側(cè)眼球的平均體積為7.98cm3，右側(cè)眼球的平均體積為8.21cm3，左側(cè)晶體平均體積為0.19cm3，右側(cè)晶體的平均體積為0.17cm3。

2.2 靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)

本研究中P0組和Pas組均實施了2組計劃，所有計劃均實現(xiàn)了對靶區(qū)較好的劑量覆蓋。PGTV處方劑量下，Pas組HI略高于P0組，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。在PTV1和PTV2處方劑量下，Pas組CI、HI和TC與P0組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，如表1所示。

表1 計劃靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較(,n=20)

表1 計劃靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較(,n=20)

2.3 OARs劑量學(xué)參數(shù)

通過比較P0組和PAS組不同器官的劑量學(xué)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PAS組和P0組在脊髓、腦干劑量Dmax參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），在左、右側(cè)腮腺的D30、D40以及Dmean參數(shù)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），如表2所示。但是在左、右側(cè)眼睛體劑量學(xué)參數(shù)中，P0組左、右側(cè)眼睛體的Dmax和Dmean明顯高于PAS組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05），如表2所示。

表2 不同器官組織中計量參數(shù)比較(,n=20)

表2 不同器官組織中計量參數(shù)比較(,n=20)

2.4 計劃實施效率

使用機器跳數(shù)來評價計劃實施效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pas機器跳數(shù)為（499.15±49.26）MU，P0組機器跳數(shù)為（503.70±48.63）MU，但是兩組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

3 討論

鼻咽癌是指發(fā)生于鼻咽腔頂部和側(cè)壁的惡性腫瘤。是我國高發(fā)惡性腫瘤之一，發(fā)病率為耳鼻咽喉惡性腫瘤之首。鼻咽癌大多對放射治療具有中度敏感性，放射治療是鼻咽癌的首選治療方法[8]。在傳統(tǒng)的放療治療過程中考慮到病灶位于人體頭部，為了降低對眼睛、腦部等部位的照射劑量，需要對患者進行特殊的照射方式。傳統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)強方式存在適形度差、劑量分布較差的缺點[9-10]，隨著技術(shù)的進步，目前臨床逐步使用動態(tài)調(diào)強等精準(zhǔn)放療來進行替代，如容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（VMAT）[11-13]。通過對鼻咽癌患者實施VMAT，可以實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的放療治療[14]。針對鼻咽癌的VMAT，由于對周邊組織仍存在一定的危害性[15-17]，新的系統(tǒng)（Eclipse15.5版本）增加了Avoidance Structure模塊。

Avoidance Structure模塊通過阻擋目標(biāo)結(jié)構(gòu)前方或后方的輻射光束來保護需要避開的正常組織。在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（VMAT）計劃中，Avoidance Structure工具通過移動目標(biāo)結(jié)構(gòu)前方或后方的MLC葉片來阻擋葉片方向的所有輻射。但是，目前臨床尚不明確 Avoidance Structure阻擋輻射的效果。在本研究中發(fā)現(xiàn)，針對20例鼻咽癌放療患者，分別實施了采用 Avoidance Structure的放射治療和不采用 Avoidance Structure的兩種治療方案。首先在靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)上，采用兩種治療方案，不同放療劑量患者的各參數(shù)沒用顯著性差異。說明 Avoidance Structure工具對劑量學(xué)參數(shù)不會產(chǎn)生較為明顯的劑量，使用了 Avoidance Structure工具的患者，仍可以達到未使用該工具的劑量輻射范圍。針對頭部不同器官的OARs劑量學(xué)參數(shù)表明，Avoidance Structure工具對離病灶部位稍遠的腦部、腮腺或者脊髓，沒有明顯的遮擋作用。但是在左、右側(cè)眼晶體劑量學(xué)參數(shù)中，P0組左、右側(cè)眼睛體的Dmax和Dmean明顯高于PAS組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）。說明使用了Avoidance Structure工具后，可以對眼晶體實施有效的保護。但是本研究屬于小樣本的臨床探索研究，仍需要后期大樣本的臨床研究來進一步證明。

綜上所述，在鼻咽癌單弧VMAT放療計劃中，應(yīng)用Avoidance Structure工具可以有效降低晶體的受照劑量，對其他正常組織沒有明顯的阻擋作用，值得臨床推廣使用。