通量平滑度對非小細(xì)胞肺癌調(diào)強(qiáng)放療計劃的影響

王 東，劉 可，明 智

（自貢市第一人民醫(yī)院放療室，四川 自貢 643000）

肺癌（lung cancer）居于全球發(fā)病順位的首位，約占全部惡性腫瘤發(fā)病的21.3%[1]。在我國，肺癌的發(fā)病順位也長期居于第1 位[2]，其中非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占總數(shù)的80%左右。放射治療可以作為非小細(xì)胞肺癌的一種重要治療手段。在調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiotherapy，RT）優(yōu)化系統(tǒng)中，計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）通過逆向優(yōu)化迭代重建算法產(chǎn)生射束（beamlet）的通量，即“最優(yōu)通量圖”。計劃復(fù)雜性可以描述為射束通量分布大小[3，4]。靶區(qū)和危及器官（organs at risk，OARs）越復(fù)雜的幾何形狀決定了更高的靶區(qū)適形度，并且越壓低OAR 劑量，通量圖就越復(fù)雜；反之，對OAR 劑量要求寬松，靶區(qū)適形度變差，通量復(fù)雜度就降低。在臨床工作中，一些復(fù)雜且苛刻的放療計劃會造成放療計劃系統(tǒng)運(yùn)算時間長，執(zhí)行計劃的機(jī)器跳數(shù)增加，給機(jī)器帶來負(fù)擔(dān)。當(dāng)前多種計劃系統(tǒng)自帶通量平滑度選項[5，6]。本研究以非小細(xì)胞肺癌放療為例，基于Eclipse 系統(tǒng)，比較靶區(qū)和OAR 的劑量學(xué)在不同通量平滑參數(shù)時的參數(shù)差異。旨在為臨床放療計劃的通量平滑參數(shù)選取提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析選取2019 年6 月-12 月在自貢市第一人民醫(yī)院腫瘤科治療的25 例非小細(xì)胞肺癌患者，使用碳纖維板、熱塑膜聯(lián)合枕頭固定患者，統(tǒng)一取仰臥位，在飛利浦CT 模擬定位機(jī)下增強(qiáng)掃描。按照ICRU83 報告靶區(qū)和左右肺、心臟、脊髓等OAR。

1.2 方法

1.2.1 計劃設(shè)計 對每個患者制定6 組逆向調(diào)強(qiáng)計劃，第一組計劃使用默認(rèn)的通量平滑值Smooth 40 30，即與MLC 平行方向（X）為40，與MLC 垂直的方向（Y）平滑為30。危及器官權(quán)重設(shè)定位100，依據(jù)通量平滑值與危及器官目標(biāo)函數(shù)最大權(quán)重百分比制定其他5 組逆向調(diào)強(qiáng)計劃。其他5 組依次為Smooth 0 0、Smooth 20 10、Smooth 60 50、Smooth 100 80、Smooth 150 120 通量組。每個患者6 組計劃均是設(shè)計固定野調(diào)強(qiáng)，射線均為6MV X 射線，處方劑量均為66 Gy/33F。各組計劃優(yōu)化條件一致，計劃系統(tǒng)為Eclipse v13.6，在Varian Trilogy 加速器上治療。

1.2.2 計劃評估 從放療計劃的劑量-體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）來獲取放療計劃PTV和OAR 的評估指標(biāo)和各參數(shù)計算，參考國際輻射單位與測量委員會83 號報告[7]。靶區(qū)的評估指標(biāo)為：D2、平均劑量Dmean、D98，其中D2、D98分別為包圍PTV體積2%、98%的最低劑量；均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）[8]定義為HI=（D2-D98）/Dmean，HI 值越小，則PTV 劑量越均勻。適形度指數(shù)（conformity index，CI）[9]定義為CI=（VT,r/VT）×（VT,r/Vr），其中VT為PTV 體積，VT,r為處方劑量所包繞的PTV 體積，Vr為處方劑量所包繞的總體積，CI值上限為1，越大說明靶區(qū)越適形。各危及器官的劑量參數(shù)為肺V5、V20、V30；心臟V30、V40、Dmean，脊髓Dmax。此外，評估各計劃的機(jī)器跳數(shù)（monitor unit，MU）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計處理，經(jīng)檢驗符合正態(tài)分布，數(shù)據(jù)以（）表示，對照組Smooth 40 30 與其他組采用配對t檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)結(jié)果 Smooth 0 0、Smooth 20 10通量組D2與Smooth 40 30 通量組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；不同通量組CI和D98比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；Smooth 0 0、Smooth 150 120通量組Dmean比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；Smooth 150 120 通量組HI 與Smooth 40 30 通量組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較（）

表1 靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較（）

注：*表示與Smooth 40 30 通量組比較，P＜0.05

2.2 危及器官劑量學(xué)參數(shù)結(jié)果 通量平滑值在Smooth 40 30 以上，OAR 受量增加；Smooth 100 100通量組危及器官肺V5、V20、V30，心臟V30、V40、Dmean，脊髓Dmax受量均高于Smooth 40 30 通量組（P＜0.05），見表2。

表2 危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較（）

表2 危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較（）

注：*表示與Smooth 40 30 通量組比較，P＜0.05

2.3 MU 參數(shù)結(jié)果 MU 的平均值隨通量平滑變化的趨勢圖見圖1，隨著通量平滑值，MU 顯著減小。Smooth 40 30 通量組與其他通組MU 比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

圖1 MU 隨通量變化趨勢

3 討論

Elipcse 計劃系統(tǒng)的通量平滑值范圍為0～1000，本研究參考Armoogum KS[10]和Niyas P 等[11]的文獻(xiàn)，兩個方向通量范圍選取為0～150。選取不同的通量平滑值，以劑量學(xué)參數(shù)為依據(jù)，選出最佳的通量平滑值。早期有學(xué)者[12]報道了Eclispe 系統(tǒng)通量平滑對前列腺癌和頭頸部腫瘤放療計劃的影響，發(fā)現(xiàn)通量平滑值對葉片因子、劑量學(xué)參數(shù)有影響。Broderick M等[12]報道了通量平滑可以降低機(jī)器跳數(shù)和危及器官的劑量，Matuszak MM 等[13]和Giorgia N 等[14]報道了通量平滑值的增加對劑量投照的準(zhǔn)確性有影響。如今成熟的商用計劃系統(tǒng)自帶了通量平滑[5，14，15]，通量平滑值越大，機(jī)器跳數(shù)越小，機(jī)器跳數(shù)增加反映了計劃的復(fù)雜性變大。Eclipse 計劃系統(tǒng)作為當(dāng)前主流的計劃系統(tǒng)之一。在設(shè)計調(diào)強(qiáng)計劃時，可以設(shè)置的參數(shù)很多，如靶區(qū)、OAR 劑量目標(biāo)值及優(yōu)選度、等效均勻劑量（equivalent uniform dose，EUD）值、正常組織物鏡（normal tissue objective，NTO）值，網(wǎng)格分辨率，通量平滑值等，參數(shù)的設(shè)置直接影響放射治療計劃的質(zhì)量。如何在特定的病例里選擇最優(yōu)的優(yōu)化參數(shù)對臨床有重要意義，且需要臨床劑量學(xué)評估作為依據(jù)[15]。

本研究結(jié)果顯示，與默認(rèn)通量Smooth 40 30 相比，其他組的靶區(qū)適形度指數(shù)都較小，適形度更差，這說明在Smooth 40 30 通量組的靶區(qū)包繞最好[16]；與默認(rèn)通量Smooth 40 30 相比，只有Smooth 150 120組的均勻性指數(shù)更差，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其他組的靶區(qū)劑量均勻性比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）[17]。賈曉斌等[18]報道了不同通量平滑值下頭頸部腫瘤放療劑量學(xué)影響，結(jié)果顯示通量平滑太大，靶區(qū)覆蓋率會受影響并且危及器官劑量提高。本研究結(jié)論與該研究一致。本研究OAR 在Smooth 60 50及以上時，OAR 受量增加。潘香等[19]比較了Monaco計劃系統(tǒng)低、中、高三種通量平滑在左側(cè)乳腺調(diào)強(qiáng)放療中的劑量學(xué)，通量平滑度增加會減少機(jī)器跳數(shù)，這些結(jié)論與本研究基本一致。MU 在Smooth 40 30 及以下時較高，給臨床工作帶來負(fù)擔(dān)。此外，Smooth 150 120 時OAR 受量較高，靶區(qū)均勻性較差，臨床實用性較差，因此，本研究沒有考慮Smooth 150 120以上的通量平滑值。

綜上所述，基于臨床需求和硬件條件，考慮劑量學(xué)及機(jī)器跳數(shù)，在非小細(xì)胞肺癌固定野調(diào)強(qiáng)放療計劃中建議選取通量平滑值為Smooth 40 30。