趙超云，夏新舍，王明磊，劉子姍，高文奇，馬輝，王曉東*，夏鶴春

1.寧夏醫(yī)科大學(xué)，銀川 750004

2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院腫瘤醫(yī)院放療科，銀川 750004

3.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，銀川750004

4.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院神經(jīng)外科，銀川 750004

視覺(jué)通路纖維束是顱內(nèi)重要的神經(jīng)傳導(dǎo)通路，視路走行較長(zhǎng)，相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療中可能對(duì)視覺(jué)通路造成放射損傷而導(dǎo)致視覺(jué)功能障礙[1]。目前在膠質(zhì)瘤術(shù)后放療計(jì)劃制定中，眼球、視神經(jīng)、視交叉等前視路被標(biāo)記為常規(guī)串聯(lián)危及器官進(jìn)行保護(hù)。由于視束及視輻射等后視路在常規(guī)CT及常規(guī)MRI上難以顯示，因此無(wú)法限制視束及視輻射所受輻射劑量。隨著功能磁共振技術(shù)的不斷發(fā)展，擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)纖維示蹤技術(shù)可以很好地顯示白質(zhì)纖維束的形態(tài)、位置及其與腫瘤的關(guān)系。在患者術(shù)中保證最大程度切除腫瘤的同時(shí)，避免造成鄰近神經(jīng)纖維損傷，從而提高患者術(shù)后生活質(zhì)量[2]。術(shù)后放療是腦膠質(zhì)瘤患者最主要的輔助治療之一，可明顯提高患者中位生存期，但同時(shí)也存在發(fā)生放射性損傷的風(fēng)險(xiǎn)[3]，尤其是靶區(qū)周?chē)徑闹匾M織結(jié)構(gòu)[4-5]。本研究擬通過(guò)DTI技術(shù)，將視束及視輻射的纖維束信息融入放療定位CT，比較不同常規(guī)放療技術(shù)制定的放療方案中視束及視輻射所受輻射劑量，探究其保護(hù)視束及視輻射并指導(dǎo)放療方案選擇的可行性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究納入2013年8月至2015年3月寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院腫瘤醫(yī)院放療科腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療病例30例，男性18例，女性12例，年齡24～66歲，平均年齡41.3歲，其中膠質(zhì)瘤Ⅱ級(jí)16例，Ⅲ級(jí)7例，Ⅳ級(jí)7例(WHO分級(jí))。病變位于左側(cè)額葉7例，右側(cè)額葉5例，右側(cè)顳葉6例，左側(cè)顳葉1例，左側(cè)頂葉1例，右額顳葉4例，左額顳葉1例，右側(cè)頂枕葉3例，右顳枕葉1例，右顳頂葉1例。所有病例均經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)為膠質(zhì)瘤，患者術(shù)后KPS評(píng)分均≥70分。所有患者檢查前均簽署知情同意書(shū)且無(wú)MRI檢查禁忌癥。

1.2 影像學(xué)檢查

1.2.1 CT定位

患者均采用西門(mén)子公司 Somatom Sensation Open 大孔徑CT機(jī)進(jìn)行定位掃描，仰臥位，熱塑面膜固定頭部，掃描層厚3 mm，層間距0 mm。定位CT對(duì)比劑增強(qiáng)掃描后，圖像傳輸至Pinnacle 3放療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2.2 MRI檢查

患者于定位CT掃描2天后，行常規(guī)MRI平掃、增強(qiáng)及DTI檢查。①掃描設(shè)備及患者體位：掃描儀采用GE Signa ExciteHD 3.0 T MRI，8通道正交頭線圈，患者取仰臥位，頭先進(jìn)。②DTI掃描參數(shù)：掃描序列采用單次激發(fā)平面回波序列(EPI)，擴(kuò)散梯度方向?yàn)?5，TR/TE=10000/98.8 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，NEX=2，b為1000 s/mm2，層厚3 mm，層間距為0 mm。③圖像后處理：DTI原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE ADW4.4工作站，經(jīng)后處理得到彩色FA圖、DCE圖與3DT1解剖圖融合。分別于雙側(cè)視通路的視交叉、視束、外側(cè)膝狀體及視輻射放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，從而實(shí)現(xiàn)視束、視輻射的重建，閾值設(shè)定為0.18(圖1)。分析觀察兩側(cè)視束、視輻射走行、形態(tài)及與術(shù)后病灶殘腔的關(guān)系，綜合彩色FA圖、DCE圖及重建視束及視輻射，在3D T1解剖圖像分別勾畫(huà)患側(cè)及健側(cè)視束、視輻射。3D T1解剖圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入Pinnacle 3放療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)勾畫(huà)

所有患者均由放療科同一名副高以上醫(yī)師結(jié)合定位CT與MR成像勾畫(huà)。大體腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)：術(shù)后殘留腫瘤和/或術(shù)腔，即術(shù)后MR成像中異常信號(hào)區(qū)域。臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)：膠質(zhì)瘤Ⅱ級(jí)CTV為GTV外擴(kuò)1.5～2.0 cm，膠質(zhì)瘤III/IV級(jí)CTV 為GTV及周?chē)[區(qū)外放2.0～3.0 cm。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)：CTV范圍外擴(kuò)0.5 cm。在靶區(qū)勾畫(huà)完成后，勾畫(huà)常規(guī)危及器官(晶體及腦干等)。最后由放射科同一名副高以上醫(yī)師利用CT、MR融合圖及纖維示蹤圖像勾畫(huà)鄰近放療靶區(qū)的視束及視輻射(圖2)。

圖1 患者男，29歲，右額膠質(zhì)瘤Ⅱ級(jí)，A和B分別為重建后視束、視輻射的DTI圖像 圖2 患者女，53歲，膠質(zhì)瘤Ⅲ級(jí)。A：導(dǎo)入放療計(jì)劃系統(tǒng)中CT與MR融合圖像；B：在CT與MR融合圖像上勾畫(huà)的放療靶區(qū)及視輻射。粉色區(qū)域代表GTV，綠色區(qū)域表示CTV，淡藍(lán)色區(qū)域?yàn)镻TV；深藍(lán)色與紫色區(qū)域分別表示患側(cè)、健側(cè)視輻射走行區(qū)域Fig.1 A and B are the reconstructive optic tract and optic radiation of a 29-year-old male patient of cerebral gliomas.Fig.2 A:It was the fused image of CT and MR of a 53-year-old female patient of a WHO Grade III glioma in the radiotherapy planning system; B:GTV,CTV,PTV and the optic radiation were outlined in the fusion image of CT and MR.The pink area represents GTV and the green area is expressed in CTV and the light blue area is for PTV.The dark blue and purple area are expressed as the affected and unaffected optic radiation,respectively.

圖3 患者女，53歲，膠質(zhì)瘤Ⅲ級(jí)。A：藍(lán)色實(shí)線與虛線分別為3D-CRT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃中患側(cè)視輻射所受輻射的劑量曲線。黃色實(shí)線與虛線分別為3D-CRT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃中健側(cè)視輻射所受輻射的劑量曲線。B：粉色實(shí)線與虛線分別為3D-CRT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃中患側(cè)視束所受輻射的劑量曲線。紫色實(shí)線與虛線分別為3D-CRT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃中健側(cè)視束所受輻射的劑量曲線。圖3中IMRT計(jì)劃(虛線)患側(cè)及健側(cè)視束、視輻射所受劑量均低于3D-CRT(實(shí)線)Fig.3 It is a 53-year-old female patient of a WHO Grade III glioma.A:Blue solid line and dotted line are respectively represented the dose curves of 3D-CRT and IMRT plans in the affected side of the optic radiation,and the yellow solid line and dotted line are the dose curves of 3D-CRT and IMRT plans in the unaffected side of the optic radiation.B:Pink solid line and dotted line are respectively represented the dose curves of 3D-CRT and IMRT plans in the affected side of the optic tract,and the purple solid and dashed line are the dose curves of 3D-CRT and IMRT plans in the unaffected side of the optic tract.In fi gure 3,the dose of the optic tract and optic radiation in IMRT plan(dotted line)is lower than that in the 3D-CRT plan(solid line).

1.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)及評(píng)估

每名患者均由同一名高年資物理師在Pinnacle 3放療計(jì)劃系統(tǒng)下分別采用3D-CRT技術(shù)及IMRT技術(shù)制定兩套放療計(jì)劃，制定計(jì)劃中不提供視束、視輻射相關(guān)影像學(xué)信息。所有計(jì)劃均采用6 MV X射線照射，處方劑量為：95% PTV達(dá)到60 Gy/2.0 Gy×30次。危及器官及限制劑量：腦干Dmax＜54 Gy；晶體Dmax＜9 Gy；視交叉Dmax＜54 Gy；視神經(jīng)Dmax＜54 Gy。分別對(duì)每名患者的兩套放療計(jì)劃的劑量體積直方圖(DVH)(圖3)、靶區(qū)適形度與劑量均勻性、等劑量曲線分布等進(jìn)行評(píng)估。靶區(qū)適形度及劑量均勻性參數(shù)為：適形指數(shù)(conformity index，CI)、劑量均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)。視束、視輻射：分別比較兩側(cè)視束、視輻射在不同放療計(jì)劃中所受Dmax及Dmean，評(píng)估兩種計(jì)劃保護(hù)視束、視輻射的有效性。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)3D-CRT和IMRT計(jì)劃中PTV的CI、HI及兩側(cè)視束、視輻射所受Dmax及Dmean進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)均采用±s表示，P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)適形度及劑量均勻性比較

采用IMRT技術(shù)的放療方案的靶區(qū)適形度(CI)優(yōu)于采用3D-CRT技術(shù)的放療方案(P＜0.05)，而劑量均勻性(HI)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 視束、視輻射劑量對(duì)比

采用IMRT技術(shù)的放療計(jì)劃較采用3D-CRT技術(shù)的放療計(jì)劃的患側(cè)、健側(cè)的視束、視輻射的Dmax及Dmean均有不同程度減低(P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表1 靶區(qū)適形度及劑量均勻性比較Tab.1 Comparison between 3D-CRT and IMRT in dose uniformity and conformal degree of target volume

表2 視束、視輻射受照劑量比較Tab.2 Comparison of irradiation dose for optic tract and optic radiation

3 討論

目前腦膠質(zhì)瘤的常規(guī)放射劑量已經(jīng)提高至60 Gy，高劑量照射在提高治療效果的同時(shí)，也易引起放射性損傷[6]。所以，如何在保證靶區(qū)治療劑量的前提下避免對(duì)靶區(qū)周?chē)ＤX組織，尤其是鄰近危及器官的過(guò)度照射，降低發(fā)生放射性損傷的風(fēng)險(xiǎn)已成為國(guó)內(nèi)外努力研究的方向之一。近年來(lái)，3D-CRT、IMRT技術(shù)由于其既能夠提高腫瘤靶區(qū)劑量又可最大限度地減少對(duì)靶區(qū)周?chē)＝M織的輻射劑量，從而在腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療中得到廣泛應(yīng)用。

視覺(jué)通路是一個(gè)連續(xù)且完整的重要神經(jīng)傳導(dǎo)通路，視路走行較長(zhǎng)，相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，視神經(jīng)、視交叉、視束及視輻射其中任何一部分損傷，視覺(jué)通路傳導(dǎo)都將會(huì)受到影響，甚至導(dǎo)致患者視力缺損。目前在膠質(zhì)瘤患者術(shù)后放療計(jì)劃制定中，眼球、視神經(jīng)、視交叉等前視路已被標(biāo)記為常規(guī)危及器官進(jìn)行保護(hù)。由于視束及視輻射等后視路在常規(guī)CT及常規(guī)MRI圖像上難以顯示，因此無(wú)法將視束、視輻射納入危及器官在放療計(jì)劃中進(jìn)行保護(hù)。

隨著功能磁共振成像的不斷發(fā)展，擴(kuò)散張量成像可無(wú)創(chuàng)性顯示活體腦白質(zhì)纖維束的完整性和方向性及其腦腫瘤與鄰近白質(zhì)纖維束的解剖關(guān)系，包括直接壓迫推移、浸潤(rùn)、中斷破壞等異常表現(xiàn)[7-8]。在本課題組前期研究中，利用DTI技術(shù)在神經(jīng)導(dǎo)航下術(shù)前精確定位視輻射走行，術(shù)中對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)，降低術(shù)后致殘率[9]。本研究通過(guò)DTI示蹤視束、視輻射并將其融入到腦膠質(zhì)瘤患者術(shù)后放療計(jì)劃中，對(duì)比不同的放療方案，指導(dǎo)放療優(yōu)化方案的選擇。

本研究結(jié)果表明3D-CRT與IMRT計(jì)劃兩者在劑量均勻性(HI)方面對(duì)比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但采用IMRT技術(shù)在靶區(qū)適形度(CI)方面要優(yōu)于采用3D-CRT技術(shù)的放療計(jì)劃，這與國(guó)內(nèi)外對(duì)比3D-CRT、IMRT兩種技術(shù)的研究結(jié)果一致[10-12]。3D-CRT技術(shù)是將照射野同靶區(qū)形狀在三維方向上的適形技術(shù)，而IMRT技術(shù)除此之外還能夠使放療劑量在三維方向上與靶區(qū)適形，與3D-CRT技術(shù)相比可以使放療劑量梯度在靶區(qū)周?chē)＝M織相對(duì)均勻、快速的降低，因此采用IMRT技術(shù)的放療方案中兩側(cè)視束、視輻射的Dmax及Dmean比采用3D-CRT技術(shù)的放療方案均有不同程度降低，降低了視束、視輻射發(fā)生放射性損傷的風(fēng)險(xiǎn)性。本組患者患側(cè)視束的Dmax及Dmean分別降低了11.2%、10.4%，患側(cè)視輻射的Dmax及Dmean分別降低了10.9%、8.9%；健側(cè)視束的Dmax及Dmean分別降低了20.2%、21.4%，健側(cè)視束的Dmax及Dmean分別降低了22.3%、18.6%，以上數(shù)據(jù)顯示健側(cè)視束、視輻射的輻射劑量降低程度較大。分析認(rèn)為，是由于為了保證放療靶區(qū)的治療劑量，鄰近放療靶區(qū)的患側(cè)視束、視輻射劑量減低程度受到限制，而健側(cè)視束、視輻射與腫瘤靶區(qū)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，劑量限制條件較少。

本研究亦存在一些不足之處：本組患者僅僅是將DTI示蹤視束、視輻射融入腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療，對(duì)兩種常規(guī)放療計(jì)劃中視束、視輻射所受放射劑量進(jìn)行比較，以指導(dǎo)放療方案的選擇。在已經(jīng)將視束、視輻射引入放療計(jì)劃的前提下，能否將視束、視輻射納為危及器官進(jìn)行劑量限制，進(jìn)一步探究保護(hù)視束、視輻射的可行性及其評(píng)價(jià)后期療效，均有待相關(guān)課題開(kāi)展后續(xù)研究。

DTI技術(shù)能夠準(zhǔn)確示蹤視束、視輻射，為腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療計(jì)劃制定提供纖維束影像學(xué)信息，進(jìn)而指導(dǎo)放療方案的選擇，減低視束、視輻射所受放射劑量，降低其后期發(fā)生放射性神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

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