楊靜 白雪 蘇鋒 趙凱

調(diào)強(qiáng)放射治療與快速拉弧照射技術(shù)在鼻咽癌放射治療中的劑量學(xué)研究

楊靜 白雪 蘇鋒 趙凱

目的鉬比較鼻咽癌患者在接受放射治療時(shí)，調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）與快速拉弧照射(RapidArc)技術(shù)之間的劑量學(xué)差異，為臨床放射治療技術(shù)選擇提供參考。方法鉬選取8例鼻咽癌患者，對(duì)每例患者均采取IMRT與RapidArc技術(shù)設(shè)計(jì)放射治療計(jì)劃，采取統(tǒng)一劑量歸一方法（PTVV=95%）比較靶區(qū)及危及器官的受量。 結(jié)果 RapidArc技術(shù)相比IMRT技術(shù)有部分更高的靶區(qū)照射劑量（均P＜0.05）。對(duì)于危及器官，RapidArc技術(shù)將會(huì)使腦干和脊髓受到更高劑量的照射（均P＜0.05），其它正常組織照射劑量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 結(jié)論 RapidArc技術(shù)在劑量學(xué)上相比IMRT技術(shù)沒有明顯優(yōu)勢。

RapidArc IMRT 鼻咽癌 放射治療 劑量學(xué)

【 Abstract】 Objective To compare the dosimetric difference of intensity modulation radiated therapy(IMRT)with RapidArc technique in treatment of early nasopharyngeal carcinoma(NPC). Methods Eight early NPC patients were planned in both IMRT and RapidArc technique with the unified dose and normalization method(PTVV=95%).The received dose of radiation in both targets and organs were compared between two techniques. Results The high dose region for targets in RapidArc was much more than that in IMRT（P＜0.05）.For endanger organs,as brain stem and spinal cord received higher radition by RapidArc（P＜0.05）.There was no statistical difference in other normal tissues between two techniques. Conclusion Compared with IMRT plan RapidArc does not posse any significant advantage.

隨著放射治療（簡稱放療）技術(shù)的發(fā)展，鼻咽癌的放療已逐步從傳統(tǒng)的常規(guī)、二維適形放療過渡到三維適形放療等新技術(shù)[1]。由于頭頸部放療危及器官較多，三維適形技術(shù)已難以滿足臨床放射劑量學(xué)要求,調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）技術(shù)能明顯改善腫瘤靶體積的劑量覆蓋，提高靶體積劑量，縮短治療時(shí)間，增加療效，減少敏感器官的損傷[2]。而考慮到擺位誤差可能對(duì)放療效果帶來的影響以及低劑量散射線可能對(duì)患者帶來的傷害，減少單次放療的時(shí)間成了鼻咽癌放療的新要求?？焖倮≌丈洌≧apidArc）技術(shù)能大大縮短單次放療所需時(shí)間，減少呼吸動(dòng)度對(duì)劑量帶來的影響，也降低患者受到的低劑量散射線造成的輻射。本研究從劑量學(xué)角度比較IMRT與RapidArc技術(shù)在鼻咽癌放療中的劑量學(xué)差異，以期為臨床放療技術(shù)選擇提供參考。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 選取2015年3至4月在我院就診的病理分期為T1～T3的鼻咽癌患者8例，其中男5例，女3例，年齡38～66（中位數(shù)49）歲。

1.2 方法

1.2.1 模擬定位 采用GE high－speed 80 CT模擬機(jī)，患者取仰臥位枕于頭頸肩固定裝置上，保持水平位，利用頭頸部面罩固定。模擬CT掃描層距0.5cm，掃描結(jié)束后，將患者CT圖像與模擬中心點(diǎn)位置傳入PHILIPS Pinnacle3 V9.2治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2.2 處方劑量 臨床處方劑量以及危及器官限量均以“2010鼻咽癌IMRT靶區(qū)及劑量設(shè)計(jì)指引專家共識(shí)”[3]作為標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)之上盡可能地再降低危及器官和正常組織的受量。

1.2.3 放療計(jì)劃設(shè)計(jì) 選用6MV X射線，每例患者分別設(shè)計(jì)IMRT與RapidArc技術(shù)的計(jì)劃，選用美國瓦里安直線加速器。IMRT技術(shù)采取7野均分布野方式，照射野角度分別為0°、52°、104°、156°、208°、260°、312°。最大子野數(shù)限制為80個(gè)。RapidArc技術(shù)采用雙弧，旋轉(zhuǎn)角度從181°至179°，179°至181°。獨(dú)立準(zhǔn)直器角度10°。兩組計(jì)劃目標(biāo)函數(shù)相似，建模物理數(shù)據(jù)相同。兩組計(jì)劃最終計(jì)算均采用有限大小筆束法。計(jì)算結(jié)束后，兩組計(jì)劃均采取計(jì)劃靶區(qū)95%的體積獲得6 900Gy劑量進(jìn)行歸一。

1.2.4 評(píng)估計(jì)劃參數(shù) 通過劑量分布及劑量體積直方圖對(duì)兩組計(jì)劃進(jìn)行比較。包括靶區(qū)的最小劑量（Dmin）、最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、近似最大劑量（D5）和近似最小劑量（D95）。危及器官評(píng)價(jià)采用腦干、脊髓、晶狀體、眼球、視神經(jīng)、視交叉和顳葉的Dmax。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以表示，組間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 IMRT與RapidArc技術(shù)靶區(qū)照射劑量比較 見圖1-2、表1。

圖1 IMRT（左）與RapidArc（右）技術(shù)在靶區(qū)矢狀面上的劑量分布比較

圖2 IMRT（左）與RapidArcl（右）技術(shù)在靶區(qū)橫斷面上的劑量分布比較

表1 IMRT與RapidArc技術(shù)靶區(qū)照射劑量比較（Gy）

圖1-2分別顯示了同一患者采用不同放療技術(shù)時(shí)矢狀面和橫斷面的劑量分布差異。由表1可見，RapidArc技術(shù)中PGTVnx的Dmean、D5，PTV1的Dmax、D5、D95，PTV2的D95均大于IMRT技術(shù)（均P＜0.05），即RapidArc技術(shù)使得腫瘤組織受到更多高劑量的照射。

2.2 IMRT與 RapidArc技術(shù)危及器官照射劑量比較 見表2。

由表2可見，在RapidArc技術(shù)中，腦干與脊髓的照射劑量大于IMRT技術(shù)結(jié)果（均P＜0.05），其它指標(biāo)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，即從危及器官的保護(hù)角度而言，IMRT技術(shù)更具有優(yōu)勢。

3 討論

放射治療中的IMAT技術(shù)在1995年被證實(shí)具有可行性[3]。隨著醫(yī)學(xué)物理的發(fā)展，容積弧形調(diào)強(qiáng)放療（VMAT）技術(shù)誕生，相對(duì)于IMAT更為簡單、高效，并被證明完全適合放射治療的臨床應(yīng)用，而RapidArc技術(shù)即是一種全新的VMAT方式[4]。

表2 IMRT與RapidArc技術(shù)危及器官照射劑量比較（Gy）

在PHILIPS Pinnacle3 V9.2治療計(jì)劃系統(tǒng)提供的RapidArc優(yōu)化技術(shù)中，采用逆向算法計(jì)算多葉光柵的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合可變劑量率、旋轉(zhuǎn)機(jī)架角等因素實(shí)現(xiàn)臨床可行的旋轉(zhuǎn)治療。由于受到機(jī)械性能限制，RapidArc技術(shù)必須使機(jī)架角的旋轉(zhuǎn)速度和劑量率的變化維持在一定的范圍之內(nèi)，這就使得RapidArc技術(shù)相比IMRT技術(shù)失去了照射野角度選擇的優(yōu)勢。為了配合加速器的限制，RapidArc技術(shù)必須在一些并不適合的角度出束，并且不能在比較適合的角度給予足夠的跳數(shù)。同樣的,多葉光柵的運(yùn)動(dòng)也受到機(jī)械性能的限制，這使得子野形狀的變化相比靜態(tài)的IMRT子野有更多的局限，吳昊等[5]的研究正好說明了這一點(diǎn)。

治療計(jì)劃系統(tǒng)在調(diào)強(qiáng)的逆向優(yōu)化過程中，為了減少計(jì)算時(shí)間，適應(yīng)臨床計(jì)劃設(shè)計(jì)的需求，往往會(huì)采取某些近似的方法來提高效率。當(dāng)優(yōu)化結(jié)束之后，再采用較精確的計(jì)算方法正向計(jì)算劑量分布。原則上當(dāng)射野數(shù)目增加時(shí)，可以得到更好的劑量分布。但是如果在逆向優(yōu)化的劑量矩陣中采取了近似的方法，當(dāng)用更精確的計(jì)算方法重新計(jì)算劑量時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)劑量分布的質(zhì)量大大降低，射野數(shù)目的增加并沒有改善劑量分布[6]。

基于上述原因，本研究結(jié)果顯示RapidArc技術(shù)相比于IMRT技術(shù)會(huì)在靶區(qū)中產(chǎn)生更多的熱點(diǎn)，并使危及器官受到更高劑量的照射。因此筆者認(rèn)為，RapidArc技術(shù)在劑量學(xué)上相比IMRT技術(shù)沒有明顯優(yōu)勢。當(dāng)患者靶區(qū)與危及器官比較靠近，危及器官的保護(hù)在RapidArc技術(shù)中難以滿足臨床要求時(shí)，采用IMRT技術(shù)能給予正常組織更好的保護(hù)。

[1] 莊名贊,張拓丹,彭遜,等.晚期鼻咽癌RapidArc與固定野調(diào)強(qiáng)放療的比較研究[J].中國腫瘤臨床,2013,40(3):140-143.

[2] 蘇婷,陳海輝.鼻咽癌調(diào)強(qiáng)適形放射治療的進(jìn)展[J].重慶醫(yī)學(xué),2011,40 (34):3516-3517.

[3] 中國鼻咽癌臨床分期工作委員會(huì).2010鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)及計(jì)量設(shè)計(jì)指引專家共識(shí)[J].中華放療腫瘤學(xué)雜志,2011,20(4):267-269.

[4] Otto K.Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc[J].Med Phys,2008,35(1):310-317.

[5] 吳昊,韓樹奎,孫艷,等.局部進(jìn)展期鼻咽癌快速旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)與固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2010,19(5):410-413.

[6] 李敏,勾成俊,吳章文,等.弧形調(diào)強(qiáng)放射治療對(duì)劑量計(jì)算方法的要求[J].原子核物理評(píng)論,2010,27(2):218-222.

（本文編輯：李媚）

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本刊編輯部

Radiation dosimetric study of IMRT and RapidArc technology in radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma

YANG Jing,BAI Xue,SU Feng,et al.Unit of Radiophysics,Zhejiang Cancer Hospital,Hangzhou 310022,China

RapidArc IMRT Nasopharyngeal carcinoma Radiotherapy Dosimetry

2015-05-04）

310022 杭州，浙江省腫瘤醫(yī)院物理室