王勇 徐玲玲 陳衛(wèi)軍 胡煒

鼻咽癌多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的劑量學(xué)研究

王勇 徐玲玲 陳衛(wèi)軍 胡煒

目的 評(píng)價(jià)多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃在鼻咽癌放療中靶區(qū)及危及器官的劑量限值能否滿足RTOG0615的要求。方法對(duì)24例接受調(diào)強(qiáng)放療的鼻咽癌患者，利用Pinnacl6．2適形治療計(jì)劃系統(tǒng)，根據(jù)劑量分布，調(diào)整照射野的方向和處方劑量數(shù)，各計(jì)劃融合后得到優(yōu)化的正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃。其中前期的6例鼻咽癌患者的正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃分別與各自在CORVUS6．3計(jì)劃上優(yōu)化得到的逆向治療計(jì)劃比較，后期18例直接根據(jù)等劑量曲線和DVH圖確定。統(tǒng)計(jì)計(jì)劃腫瘤區(qū)（PGTV）和計(jì)劃臨床靶區(qū)（PCTV1）劑量分布、危及器官劑量分布和PCTV1的適形度。結(jié)果根據(jù)RTOG0615要求，（1）前期的6例鼻咽癌患者，PGTV和危及器官劑量分布符合處方劑量要求，95%PGTV體積的劑量為69．8～70．8Gy，95%PCTV1體積的劑量為54～55．6Gy。正向調(diào)強(qiáng)與逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃適形度（CI）兩者差別不大，中位值分別為0．51和0．5。（2）后期的18例鼻咽癌患者，PGTV和危及器官劑量分布符合處方劑量要求，95%PGTV體積的劑量為69．5～70．8Gy，95%PCTV1體積的劑量為59．42～61．06Gy。完成一個(gè)正向計(jì)劃的時(shí)間約為2．5h。結(jié)論多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的靶區(qū)和危及器官劑量分布符合要求，適用與鼻咽癌的治療，計(jì)劃優(yōu)化和治療實(shí)施時(shí)間縮短。

鼻咽腫瘤/放射療法 劑量學(xué) 正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃 逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃

調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃包括正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃和逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，目前逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃是鼻咽癌放療的主要?jiǎng)┝績(jī)?yōu)化方法。但是逆向調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的優(yōu)化非常復(fù)雜，也很費(fèi)時(shí)，而且國(guó)內(nèi)仍有一些放療單位沒(méi)有配備逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)。

筆者在適形計(jì)劃系統(tǒng)中，應(yīng)用多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)來(lái)實(shí)施計(jì)劃的優(yōu)化，研究其靶區(qū)和主要危及器官的劑量限值在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中的可行性，并探討該方法的適用范圍，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 系本院2009-04—2011-07收治的24例采用全程調(diào)強(qiáng)放療的鼻咽癌患者，其中男15例，女9例；年齡45～65歲，平均（50±6）歲；腫瘤TNM分期T1N0M06例，T1N1M02例，T2N1M03例，T2N2M04例，T3N0M01例T3N1M01例，T3N2M04例，T3N3M01例，T4N0M01例，T4N2M01例。

1.2 靶區(qū)勾畫(huà)和治療計(jì)劃設(shè)計(jì) 根據(jù)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院鼻咽調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)勾畫(huà)方法[1]和2010年（福州）鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)及劑量設(shè)計(jì)指引定義影像學(xué)及臨床檢查可見(jiàn)原發(fā)腫瘤部位及其侵犯范圍（GTVnx）、咽后轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（GTVrpn）、頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（GTVnd）和包括（GTVnx+GTVrpn）+5～10mm+整個(gè)鼻咽腔黏膜及黏膜下5mm（CTV1），GTVnx、GTVrpn、GTVnd和CTV1外放5mm分別得到PGTVnx、PGTVrpn、PGTVnd和PCTV1。并由有經(jīng)驗(yàn)的腫瘤放療醫(yī)生和放射科醫(yī)生一起勾畫(huà)相應(yīng)靶區(qū)、正常組織和危及器官。所有患者下頸鎖骨上區(qū)（PCTV2）均行頸部切線野預(yù)防照射，下頸鎖骨上區(qū)野和中上頸野在皮膚表面間隔3～5mm銜接，劑量為50Gy，處方劑量視下頸鎖骨上區(qū)淋巴結(jié)情況局部加量至66Gy。24例患者的處方劑量 PGTVnx、PGTVrpn、PGTVnd和 PCTV1分別為 70、70、66和 60或54Gy，參考RTOG0615的計(jì)劃要求[2]，由物理師設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，比較等劑量曲線和劑量體積直方圖（DVH）進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化，并經(jīng)高年資醫(yī)生和物理師確認(rèn)，得到多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃。前期6例患者再運(yùn)用CORVUS6.3調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)，2cm模式，270°弧，調(diào)強(qiáng)適形放射治療系統(tǒng)（MIMIC）實(shí)施治療。應(yīng)用計(jì)劃系統(tǒng)中ActiveRx劑量線和DVH曲線拖移的功能進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化，得到逆向調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃；后期18例直接運(yùn)用Pinnacle6.2適形放療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化，并經(jīng)高年資醫(yī)師和物理師確認(rèn)。

1.3 調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的射野設(shè)置和處方劑量分配 上述24例患者的CT定位圖像通過(guò)PACS網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)絇innacle6.2適形放療計(jì)劃系統(tǒng)，由物理師根據(jù)臨床醫(yī)師勾畫(huà)的靶區(qū)設(shè)計(jì)多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃。每例患者計(jì)劃設(shè)一個(gè)主計(jì)劃，根據(jù)劑量分布情況設(shè)3～4個(gè)子計(jì)劃補(bǔ)量，共4～5個(gè)計(jì)劃分別給予不同的處方劑量，主計(jì)劃的處方劑量為144cGy，8個(gè)照射野的劑量和機(jī)架角多均分。每個(gè)子計(jì)劃的劑量為36～68cGy，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)野，每個(gè)子野的跳數(shù)要求＞10MU。下頸鎖骨上區(qū)設(shè)前后對(duì)穿兩野，與中上頸野的下界在皮下共線，處方劑量為200cGy/F。將這些計(jì)劃融合得到多處方劑量調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，再根據(jù)醫(yī)生處方劑量要求，調(diào)整子野劑量配比，優(yōu)化并經(jīng)高年資醫(yī)師確認(rèn)。

1.4 調(diào)強(qiáng)計(jì)劃射野的平面劑量驗(yàn)證評(píng)估 將把經(jīng)醫(yī)師確認(rèn)的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃通過(guò)Pinnacle6.2適形治療計(jì)劃系統(tǒng)的模擬驗(yàn)證工具移植到已掃描好的模體，大機(jī)架、小機(jī)頭和治療床的角度設(shè)置為零，其它參數(shù)不變，射野深度為5cm（源皮距SSD=95cm），分別計(jì)算出各野的劑量及劑量分布，將計(jì)劃通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街本€加速器，進(jìn)行驗(yàn)證。并將計(jì)劃導(dǎo)入IBA公司的二維電離室矩陣MatriXX的調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證系統(tǒng)。將MatriXX測(cè)量所得的劑量分布曲線與醫(yī)生已確認(rèn)的治療計(jì)劃在治療計(jì)劃系統(tǒng)的模擬驗(yàn)證軟件計(jì)算的劑量分布曲線比較。評(píng)估實(shí)際測(cè)量所得的劑量曲線與計(jì)劃系統(tǒng)的是否符合。

1.5 觀察項(xiàng)目

1.5.1 多處方劑量融合調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中靶區(qū)劑量分布和PCTV1的適形指數(shù)（CI） PCTV1的CI計(jì)算公式為：CI=（VTref/ VT）×（VT ref/Vref），其中VT為靶體積，VTref為參考等劑量線面所包繞的靶區(qū)的體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。本研究中取PCTV1處方劑量95%的等劑量線面作為參考等劑量線面。

1.5.2 多處方劑量融合調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中部分正常危及器官劑量 包括腮腺、腦干、脊髓、晶狀體、視神經(jīng)、內(nèi)耳的劑量。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 劑量限制（根據(jù)RTOG0615要求[2]）（1）≥110%的處方劑量體積要＜20%。（2）93%的處方劑量體積要＜1%。前期6例PGTVnx劑量分布：95%體積接受的最小百分處方劑量（D95）正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃有1例為69.8Gy，余5例均達(dá)到70Gy以上，逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃3例達(dá)到70Gy以上；接受77Gy的體積（V77）正向和逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃均不超過(guò)20%；接受65Gy的體積（V65）在正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中均達(dá)到99%以上，而逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中有1例未達(dá)到99%。PCTV1劑量分布：在正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中D95為54～55.6Gy，逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中為58～60.39Gy。后期18例PGTVnx劑量分布：D95＜70Gy有10例，≥70Gy 8例。V77均不超過(guò)20%，V65均達(dá)到 99%以上。PGTVnd劑量分布：D95＜70Gy10例，≥70Gy 4例。V77均不超過(guò)20%，V65均達(dá)到99%以上。PCTV1劑量分布：頸部淋巴結(jié)陽(yáng)性和陰性的D95分別＞59.4Gy（14例）和54Gy（4例）。本研究的PGTVnx、PGTVnd和PCTV1劑量均能達(dá)到劑量限制要求。多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的部分主要器官的劑量體積直方圖見(jiàn)圖1。多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的靶區(qū)劑量的等劑量線分布圖見(jiàn)圖2、3，多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃與逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃靶區(qū)劑量比較見(jiàn)表1。

2.2 計(jì)劃臨床靶區(qū)的CI 前期6例正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中PCTV1的CI中位值為0.51（0.5～0.56），而在逆向調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃中PCTV1的CI中位值為0.50（0.46～0.54）。后期的18例計(jì)劃臨床靶區(qū)的CI中位值為0.6（0.44～0.72）。

2.3 下頸鎖骨上區(qū)切線野的設(shè)計(jì) 下頸鎖骨上區(qū)切線野預(yù)防照射時(shí)，下頸鎖骨上區(qū)野和中上頸野在皮膚表面間隔3～5mm銜接，照射野如圖4。PCTV2的DVH圖和每一層的等劑量線顯示未見(jiàn)漏野和高劑量熱點(diǎn)?；颊叩念i部皮膚未出現(xiàn)三級(jí)及以上的皮膚反應(yīng)。

2.4 正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中正常危及器官的劑量分布 根據(jù)RTOG0615劑量限制要求[2]，在計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)脊髓等正常的危及器官輪廓均有1mm以上的擴(kuò)邊。脊髓劑量限定為超過(guò)50Gy時(shí)照射野范圍內(nèi)脊髓體積＜1cm3，腦干劑量限定為超過(guò)60Gy時(shí)照射野范圍內(nèi)腦干的體積小于其總體積的1%，腮腺劑量限定為至少有一側(cè)50%的腮腺體積＜30Gy（V30）。本研究正向與逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃腮腺、腦干、脊髓的限定劑量均滿足上述要求，同時(shí)晶狀體、內(nèi)耳、視神經(jīng)、視交叉劑量分布均在限量范圍內(nèi)，詳見(jiàn)表2。

圖1 部分主要器官的劑量體積直方圖

圖2 PGTVnx等劑量線

圖3 PGTVnd和PCTV1等劑量線

圖4 下頸鎖骨上區(qū)野

表1 多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃與逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃靶區(qū)劑量

表2 24例鼻咽癌患者正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中部分正常危及器官的劑量（Gy）

2.5 調(diào)強(qiáng)計(jì)劃射野平面劑量的等劑量線驗(yàn)證結(jié)果 見(jiàn) 圖5。

圖5 調(diào)強(qiáng)計(jì)劃射野平面劑量的等劑量線（左圖為TPS計(jì)算的等劑量線，右圖為二維矩陣實(shí)測(cè)的等劑量線）

3 討論

調(diào)強(qiáng)放療采用多野照射技術(shù)，高劑量區(qū)較好地覆蓋了靶區(qū)，靶區(qū)劑量分布較合理，并能夠做到高劑量區(qū)和低劑量區(qū)的梯度轉(zhuǎn)換，正常危及器官受到較好的保護(hù)。在急、慢性放射損傷方面，不論是急性口干，還是放療后的口干反應(yīng)，都顯示出調(diào)強(qiáng)放療能減輕放射損傷。

調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃包括正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃和逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃與三維適形放療類似，一般應(yīng)用于靶區(qū)范圍比較規(guī)則，周圍危及器官少的病種，如前列腺癌、腹部腫瘤等[3]。鼻咽癌靶區(qū)不規(guī)則，周圍正常危及器官密集，因此正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃難度較大，然而對(duì)此的研究相對(duì)較少。本研究應(yīng)用Pinnacle6.2三維適形計(jì)劃系統(tǒng)，探索正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃能否滿足鼻咽癌放療中的劑量限值。

逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃通過(guò)設(shè)定目標(biāo)函數(shù)值，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，這樣優(yōu)化非常耗時(shí)，而且治療實(shí)施時(shí)間長(zhǎng)。本治療中心已經(jīng)完成了150余例的逆向調(diào)強(qiáng)放療患者的治療，對(duì)應(yīng)用劑量限制模板優(yōu)化調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的技術(shù)做了大量的探索[4]。應(yīng)用劑量限制模板可以縮短計(jì)劃的時(shí)間至0.5～1h，與國(guó)外研究結(jié)果相似[5-6]。放療靶區(qū)的個(gè)體差異很大，部分患者仍不能在短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化。此外，逆向調(diào)強(qiáng)放療治療的子野數(shù)多，治療時(shí)間長(zhǎng)，一般需要半小時(shí)，治療時(shí)間的延長(zhǎng)也影響了治療的精確度[7]。因?yàn)槎嗵幏絼┝咳诤险蛘{(diào)強(qiáng)計(jì)劃的子野有限，所以能減少治療時(shí)間和加速器的跳數(shù)（MU值），從而提高靶區(qū)的生物效應(yīng)和單位時(shí)間治療患者數(shù)[8]。由于MU值的大幅減少，降低了機(jī)頭的散射線，從而理論上降低了2次致癌概率[9]。通過(guò)三維適形放療計(jì)劃系統(tǒng)正向調(diào)強(qiáng)縮短計(jì)劃優(yōu)化時(shí)間，減少治療實(shí)施的時(shí)間和MU值值得研究。目前部分國(guó)內(nèi)放療單位尚無(wú)逆向調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃系統(tǒng)，而不同的三維適形放療計(jì)劃有不同的特點(diǎn)，因此摸索一項(xiàng)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的三維適形放療計(jì)劃多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)來(lái)保證靶區(qū)和正常組織的劑量仍有很大的應(yīng)用空間。正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)一般包括基于射束方向的優(yōu)化和子野優(yōu)化兩個(gè)步驟[10-11]。白彥靈等[12]報(bào)道的應(yīng)用ELEKTA Precise PLAN三維適形計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，靶區(qū)的劑量分布和危及器官的劑量限制能夠滿足要求，計(jì)劃靶區(qū)的適形度約為0.65，總計(jì)劃治療機(jī)跳數(shù)為950MU。結(jié)果比較滿意，而治療的時(shí)間仍然偏長(zhǎng)。

本組前期6例鼻咽癌患者應(yīng)用Pinnacle6.2三維適形放療計(jì)劃系統(tǒng)，通過(guò)多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃結(jié)果顯示，靶區(qū)PGTV的劑量分布與逆向調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃無(wú)明顯差異，正常危及器官劑量限定達(dá)到計(jì)劃要求。同時(shí)正向計(jì)劃優(yōu)化時(shí)間短，平均大約為2h，治療機(jī)器跳數(shù)中位值為300MU，均未用鍥型板，實(shí)施時(shí)間縮短，平均為10min[13]，而相應(yīng)的逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃治療機(jī)器跳數(shù)中位值為3 000MU，實(shí)施時(shí)間平均為25min。

另外本組后期18例鼻咽癌患者也通過(guò)多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，其靶區(qū)PGTV的劑量分布和正常危及器官均達(dá)到RTOG0615劑量限制要求。通過(guò)對(duì)射野方向和子野數(shù)目進(jìn)行再優(yōu)化，CI比前期采用多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的6例有近20%的提高[14]，CI比較接近白彥靈等報(bào)道的0.65，機(jī)器跳數(shù)隨著子野數(shù)目的增加而有所增加，但還是遠(yuǎn)小于白彥靈等報(bào)道的950MU。PCTV1的劑量在頸部無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者能達(dá)到54Gy和59.4Gy。同時(shí)計(jì)劃優(yōu)化時(shí)間短，平均大約為2.5h，射野數(shù)量少，18例鼻咽癌患者的治療機(jī)器跳數(shù)平均為400MU，每個(gè)射野的劑量均＞10MU，各野均未用鍥型板，實(shí)施時(shí)間縮短，大約為12min。

國(guó)內(nèi)外已有很多學(xué)者對(duì)電離室矩陣的特性做了深入的研究，普遍認(rèn)為其特性適合二維劑量分布驗(yàn)證[15-16]。筆者運(yùn)用IBA公司的ImRT MatriXX系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)抽樣驗(yàn)證，結(jié)果比較理想。

總之，本研究的多處方劑量融合正向調(diào)強(qiáng)優(yōu)化的劑量適用于鼻咽癌的調(diào)強(qiáng)放療，該方法能滿足T1N0M0到T4N2M0病例的劑量學(xué)要求。由于本研究受病例數(shù)和時(shí)間的限制，未能將每一期別的病例進(jìn)行對(duì)比設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，該方法是否能在臨床上廣泛采用有待于進(jìn)一步研究。

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Dosimetry study of forward treatment planning with integrated multi-prescription dose for patients with nasopharyngeal carcinoma

ObjectiveTo evaluate whether the dose limit in target area and related organs with integrating multi-prescription dose of forward intensity-modulated treatment plan can meet the requirements of RTOG0615 for patients with nasopharyngeal carcinoma．MethodsTwenty four patients underwent intensity-modulated radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma．The Pinnacl6．2 conformal treatment planning system was applied and the direction of radiation field and prescription dose were adjusted according to the dose distribution．Each plan optimized forward intensity-modulated plan after fusion．In 6 earlier patients the positive intensity-modulated plan was compared with the reverse treatment plan based on CORVUS6．3 TPS．While other 18 cases were observed directly according to the isodose curve and DVH figure．The dose distribution of planned treatment volume for gross tumor volume(PGTV)and clinical target volume(PCTV1),dose distribution of related organs and conformal index of clinical target were analyzed and documented．ResultsIn 6 earlier patients the dose distribution in the planned treatment volume for gross tumor volume(PGTV)and related organs was in accordance with the requirements of the prescribed dose．Dose for 95%PGTVvolume was 69．8～70．8Gy,and dose for 95%PCTV1volume was 54～55．6Gy．Difference of conformal index(CI)between positive intensity modulated plan and reverse intensity modulated plan was not significant．The median value was 0．51 and 0．5 respectively．In other 18 cases,dose distribution of the tumor area and related organs was in accordance with the requirements of the prescribed dose．Dose for 95%PGTVvolume was 69．5～70．8Gy,and dose for 95%PCTV1volume was 59．42～61．06Gy．It took about 2．5h to complete a forward intensity-modulated treatment plan．ConclusionThe forward treatment planning with integrated multi-prescription dose is feasible for target area and related organs,which is in accordance with requirements for treatment of nasopharyngeal carcinoma．．

Nasopharyngeal neoplasm/radiotherapy Dosimetry Forward intensity-modulated planning Inverseintensity modulated planning

2013-03-25）

（本文編輯：沈叔洪）

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技項(xiàng)目（2008B198）

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胡煒，E-mail:huw@tzhospital.com