陸佳揚(yáng)　張基永　張武哲　彭　遜　李　梅　吳麗麗　謝文佳　謝良喜

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東　汕頭　515041)

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局部復(fù)發(fā)鼻咽癌旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)與固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的劑量學(xué)比較

陸佳揚(yáng)張基永張武哲彭遜李梅吳麗麗謝文佳謝良喜

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭515041)

〔摘要〕目的比較旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療(VMAT)技術(shù)與固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)技術(shù)在復(fù)發(fā)鼻咽癌應(yīng)用中的劑量學(xué)差異。方法選取11例局部復(fù)發(fā)鼻咽癌患者，分別設(shè)計(jì)雙弧VMAT與七野IMRT兩組計(jì)劃，比較兩組計(jì)劃的靶區(qū)(PTV)劑量參數(shù)、適形指數(shù)(CI)和均勻指數(shù)(HI)，以及危及器官(OAR)劑量參數(shù)、機(jī)器監(jiān)測(cè)跳數(shù)(MU)、投照時(shí)間。結(jié)果VMAT的PTV D98%略低于IMRT(P<0.05)，CI高于IMRT(P<0.05)，HI與IMRT無顯著差異(P>0.05)。VMAT中雙側(cè)顳葉的Dmean與周圍正常組織的Dmean均比IMRT低(P<0.05)，腦干的Dmean略高于IMRT(P<0.05)，在其他危及器官兩者無顯著差異(P>0.05)。VMAT的MV(672 ± 112)明顯少于IMRT(917 ± 206)，幅度約(25±13)%(P<0.05)，VMAT投照時(shí)間〔(2.3±0.1)min〕比IMRT〔(5.1±0.4)min〕減少(54±3)%。結(jié)論局部復(fù)發(fā)鼻咽癌VMAT計(jì)劃可以達(dá)到或略優(yōu)于IMRT計(jì)劃的靶區(qū)劑量分布，能更好地保護(hù)雙側(cè)顳葉，有效減少M(fèi)U和投照時(shí)間。

〔關(guān)鍵詞〕局部復(fù)發(fā)鼻咽癌；旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)；放射治療；劑量學(xué)比較

放射治療是鼻咽癌的主要治療手段〔1〕。盡管近幾年鼻咽癌的局部控制率有所提高，但是鼻咽癌局部復(fù)發(fā)仍然是一個(gè)令人困擾的問題〔2〕，其復(fù)發(fā)率高達(dá)10%～36%〔3〕。再程放療作為局部復(fù)發(fā)鼻咽癌的治療手段之一，有其重要的臨床價(jià)值〔4〕，但是再程放療存在較大的挑戰(zhàn)性。為了達(dá)到腫瘤局部控制，處方劑量通常要求大于60 Gy〔5,6〕。然而，首程放療已經(jīng)對(duì)周圍危及器官(OAR)造成了一定的放射損傷，再程放療會(huì)繼續(xù)增加這些損傷并且可能會(huì)超出危及器官的耐受閾值，從而引起嚴(yán)重的并發(fā)癥。尤其老年患者人群，體質(zhì)較弱，可能更容易引起并發(fā)癥。調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于復(fù)發(fā)鼻咽癌放射治療〔7〕，在提高局部控制率的同時(shí)降低了毒副作用〔4〕。但I(xiàn)MRT實(shí)際治療時(shí)間較長(zhǎng)，增加了治療的不確定因素，進(jìn)而可能影響治療效果〔8〕。旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)(VMAT)是近年來新出現(xiàn)的先進(jìn)放療技術(shù)，具有快速、靈活精準(zhǔn)、優(yōu)劑量分布等特點(diǎn)〔9,10〕。本文擬探討兩種技術(shù)的劑量學(xué)特性，為臨床應(yīng)用及技術(shù)選擇提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1臨床資料選擇2012年8月至2014年10月在汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院接受放射治療的11例局部復(fù)發(fā)鼻咽癌患者。年齡58～73歲，中位年齡67歲。根據(jù)美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)(AJCC)(2010年第7版)腫瘤TNM分期標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分期：T1 1例，T2 3例，T3 5例，T4 2例，全部病例為N0、M0。

1.2CT模擬定位患者于CT模擬定位前口服造影劑及靜脈注射造影，采用仰臥體位，固定。采用Philips Brilliance 85 cm大孔徑CT進(jìn)行掃描，層厚及層間距均為3 mm，掃描范圍自頭部至胸鎖關(guān)節(jié)下緣2 cm。獲取的CT圖像通過DICOM 3.0傳輸至瓦里安Eclipse V10.0放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

1.3靶區(qū)及危及器官的勾畫由腫瘤放療醫(yī)師勾畫：國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)(ICRU)83號(hào)定義的大體腫瘤靶區(qū)(GTV)和計(jì)劃靶區(qū)(PTV)。GTV包括復(fù)發(fā)的鼻咽腫物病變，由CT、MR、PET影像及內(nèi)窺鏡檢查進(jìn)行確定。PTV由GTV根據(jù)與周圍危及器官的相鄰程度外擴(kuò)3～10 mm。GTV的平均體積為(10.6 ± 11.9)cm3，PTV的平均體積為(30.8±24.0)cm3。危及器官的勾畫，包括脊髓、腦干、視神經(jīng)、視交叉、顳頜關(guān)節(jié)、口腔、腮腺和顳葉。根據(jù)ICRU 83號(hào)報(bào)告，對(duì)脊髓和腦干分別增加5 mm和3 mm邊界形成脊髓計(jì)劃區(qū)(PRV)和腦干計(jì)劃區(qū)。周圍正常組織定義為整個(gè)Body輪廓減去PTV。

1.4治療計(jì)劃設(shè)計(jì)在Eclipse V10.0分別對(duì)每個(gè)患者設(shè)計(jì)VMAT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃。直線加速器采用瓦里安TrueBeam。VMAT計(jì)劃：兩弧設(shè)計(jì)，機(jī)架角度分別為順時(shí)針181° 至179°和逆時(shí)針179°至181°，準(zhǔn)直器角度分別為30°和330°，采用6 mV能量光子射線。IMRT計(jì)劃：七野共面均分布野設(shè)計(jì)，機(jī)架間隔50°，根據(jù)GTV與腦干脊髓的相對(duì)位置適當(dāng)調(diào)整機(jī)架位置。采用6 mV能量光子射線。PTV處方設(shè)為69.9 Gy，分30次，每次2.33 Gy，每周5次。兩組計(jì)劃使用同樣的歸一方式，即100%的處方劑量剛好覆蓋95%的PTV體積。VMAT優(yōu)化算法為PRO(V10.0.28)；IMRT優(yōu)化算法為DVO(V10.0.28)，最終劑量計(jì)算算法為AAA(V10.0.28)，加入虛擬治療床板Exact IGRT Couch top(thin)計(jì)算，計(jì)算網(wǎng)格尺寸為2.5 mm，多葉準(zhǔn)直器(MLC)運(yùn)動(dòng)采用滑窗(sliding window)方式。靶區(qū)及危及器官的劑量限值如表1所示。Dx%表示x%體積達(dá)到或超過的劑量，Dmax代表最大劑量，Dmean代表平均劑量。

表1靶區(qū)和危及器官劑量限值

器官計(jì)劃設(shè)計(jì)限值PTVD95%=69.9Gy,Dmax<76.89Gy脊髓D2%<10Gy,Dmean盡量低脊髓計(jì)劃區(qū)D2%<15Gy,Dmean盡量低腦干D2%<15Gy,Dmean盡量低腦干計(jì)劃區(qū)D2%<20Gy,Dmean盡量低眼晶體D2%<4Gy視神經(jīng)D2%<10Gy視交叉D2%<10Gy顳頜關(guān)節(jié)D2%<30Gy顳葉Dmean<12Gy口腔Dmean<20Gy腮腺Dmean<20Gy周圍正常組織Dmean盡量低

1.5評(píng)估指標(biāo)評(píng)估靶區(qū)劑量分布指標(biāo)：近似最高劑量D2%；近似最低劑量D98%；中位劑量D50%；適形指數(shù)(CI)〔11〕=(TVRI/TV)×(TVRI/VRI)，TV為靶區(qū)體積，TVRI為處方等劑量線包繞的靶體積，VRI為處方等劑量線包繞的體積，CI取值0～1，越接近1說明靶區(qū)適形性越好；靶區(qū)劑量均勻指數(shù)(HI)，采用ICRU 83號(hào)報(bào)告〔12〕的定義：HI=(D2%-D98%)/D50%，HI值越小說明靶區(qū)劑量分布越均勻。評(píng)估危及器官劑量分布指標(biāo)：脊髓與腦干(計(jì)劃區(qū))采用D2%和Dmean，晶體、視交叉、視神經(jīng)，顳頜關(guān)節(jié)采用D2%，顳葉、口腔、腮腺、周圍正常組織采用Dmean。計(jì)劃實(shí)施相關(guān)參數(shù)指標(biāo)：機(jī)器監(jiān)測(cè)跳數(shù)(MU)、投照時(shí)間(從機(jī)器開始出射束至全部出束完畢，包括過程中機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間)。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS V19進(jìn)行雙尾配對(duì)Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)分析處理。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)劑量VMAT與IMRT計(jì)劃的劑量分布均能滿足靶區(qū)處方劑量要求。VMAT計(jì)劃的靶區(qū)劑量適形度較好，其CI明顯高于IMRT計(jì)劃(P<0.05)，其近似最低劑量D98%略低于IMRT(P<0.05)，而在近似最高劑量D2%、中位劑量D50%和HI方面均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見表2。

2.2危及器官劑量?jī)山M計(jì)劃危及器官受照劑量均能滿足危及器官劑量限制要求。見表3。VMAT計(jì)劃的雙側(cè)顳葉與周圍正常組織的受照劑量明顯低于IMRT(P<0.05)，而VMAT計(jì)劃的腦干平均劑量略高于IMRT計(jì)劃(P<0.05)。兩組計(jì)劃其他危及器官受照劑量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

表2VMAT與IMRT計(jì)劃的靶區(qū)劑量參數(shù)(x±s)

參數(shù)VMATIMRTP值D2%(cGy)7340±487354±780.859D98%(cGy)6906±156929±350.046D50%(cGy)7172±317179±420.859HI0.061±0.0080.059±0.0120.929CI0.850±0.0670.750±0.0570.003

表3VMAT與IMRT計(jì)劃的危及器官劑量參數(shù)(x±s)

器官參數(shù)(cGy)VMATIMRTP值脊髓D2%440±216423±2290.169Dmean142±132140±1320.450脊髓計(jì)劃區(qū)D2%587±280610±3340.534Dmean152±136154±1430.657腦干D2%925±238955±3000.657Dmean397±187364±1690.041腦干計(jì)劃區(qū)D2%1234±2521379±4190.091Dmean429±189412±1780.328左側(cè)視神經(jīng)D2%219±244259±3490.213右側(cè)視神經(jīng)D2%205±180204±1500.594視交叉D2%362±379335±3100.859左側(cè)晶體D2%120±88117±810.062右側(cè)晶體D2%104±73109±840.091左側(cè)顳頜關(guān)節(jié)D2%2180±10552184±10120.657右側(cè)顳頜關(guān)節(jié)D2%2095±9912278±9920.286口腔Dmean851±881859±8350.424左側(cè)腮腺Dmean1329±11671244±10000.534右側(cè)腮腺Dmean1123±5471183±4970.424左側(cè)顳葉Dmean693±885803±9540.010右側(cè)顳葉Dmean509±569580±5810.016周圍正常組織Dmean301±98343±1140.003

2.3計(jì)劃實(shí)施相關(guān)參數(shù)VMAT計(jì)劃的(672±112)明顯比IMRT計(jì)劃(917±206)少(P<0.05)，幅度為(25±13)%。VMAT計(jì)劃投照時(shí)間〔(2.3±0.1)min〕明顯比IMRT計(jì)劃〔(5.1±0.4)min〕少(P<0.05)，幅度為(54±3)%。

3討論

原發(fā)鼻咽癌對(duì)放射線相對(duì)敏感，而對(duì)于復(fù)發(fā)的鼻咽癌，也有相當(dāng)比例具有較好的放射敏感性，因此，放射治療仍是復(fù)發(fā)鼻咽癌再治療的主要手段。放射治療的主要原則是在最大程度殺滅腫瘤的同時(shí)，最大限度保護(hù)周圍重要器官和組織。隨著精確放射治療的出現(xiàn)，如IMRT，在提高腫瘤靶區(qū)劑量的同時(shí)，比常規(guī)放療技術(shù)能更好地保護(hù)鼻咽周圍重要器官，從而更具優(yōu)勢(shì)。近幾年來，常規(guī)二維放療技術(shù)已不再被推薦，普通三維適形放療技術(shù)也很少提及。復(fù)發(fā)鼻咽癌放療的報(bào)道主要以IMRT治療為主，或同時(shí)結(jié)合其他放療技術(shù)(如立體定向放療、近距離治療)以及綜合其他局部治療方式(如外科手術(shù))〔13〕。VMAT實(shí)際上是一種更為高級(jí)的IMRT形式，其特點(diǎn)是機(jī)架在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的過程中完成治療，并且機(jī)架轉(zhuǎn)速可變，劑量率可變，MLC持續(xù)運(yùn)動(dòng)〔10〕。本研究結(jié)果顯示，VMAT相比IMRT在靶區(qū)劑量適形性方面有一定優(yōu)勢(shì)，這與吳府容等〔14〕和張矛等〔15〕的研究結(jié)果一致，意味著VMAT可以更好地保護(hù)周圍鄰近器官。由于初次放療周圍鄰近器官已經(jīng)接近或達(dá)到劑量閾值，因此保護(hù)周圍鄰近器官顯得尤為重要。VMAT在顳葉的保護(hù)方面好于IMRT，幅度約1 Gy。顳葉的損傷是復(fù)發(fā)鼻咽癌放療常見的并發(fā)癥，例如Zeng等〔16〕報(bào)道789個(gè)患者中顳葉損傷的發(fā)生率為7.5%；Tian等〔17〕報(bào)道三級(jí)以上/五級(jí)顳葉損傷的發(fā)生率分別是21.6%/6.7%。而顳葉壞死可以導(dǎo)致嚴(yán)重的頭痛、記憶改變、嗜睡等〔18〕。因此很有必要降低顳葉的受照劑量，而在這方面VMAT相對(duì)于IMRT有優(yōu)勢(shì)。

Hall等〔19〕研究表明，由于機(jī)頭漏射，過多的mV會(huì)增加全身的照射，而周圍正常組織的低劑量照射與全身低劑量照射是引發(fā)二次原發(fā)癌的因素。本研究顯示VMAT在周圍正常組織的受照劑量明顯低于IMRT，并且mV明顯少于IMRT，理論上VMAT可以減少二次致癌的風(fēng)險(xiǎn)。分析VMAT需要較少機(jī)器監(jiān)測(cè)跳數(shù)的可能原因，主要包括VMAT在投照方向上的自由度較高，射線的利用率較高〔20〕。IMRT與普通三維適形放療技術(shù)相比存在投照時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)〔15〕，可能導(dǎo)致腫瘤生物效應(yīng)降低〔21〕，并且有可能導(dǎo)致治療過程中患者體位產(chǎn)生移動(dòng)誤差，降低治療精度。尤其老年患者體質(zhì)弱，長(zhǎng)時(shí)間放療過程中控制力差，容易引起體位變化，進(jìn)而影響治療效果。本研究顯示，VMAT投照時(shí)間僅為IMRT的一半，這將有助于提高腫瘤生物效應(yīng)，減少不確定因素對(duì)放療精度的影響，并可減輕患者不適感，增加其治療依從性，同時(shí)還能提高直線加速器的治療效率。張矛等〔15〕單弧VMAT投照時(shí)間為(2.25±0.21)min，七野IMRT投照時(shí)間為(6.54±0.52)min，兩種技術(shù)的投照時(shí)間均比本研究的投照時(shí)間長(zhǎng)?？赡茉虬ǎ罕狙芯坎捎玫氖峭呃锇补镜男滦椭本€加速器TrueBeam，其機(jī)架最大旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)每秒6°，機(jī)架以最大速度旋轉(zhuǎn)一周只需1 min〔8〕，而張矛等〔15〕采用的是Eleckta公司的Synergy；IMRT方面，本研究采用的是Eclipse系統(tǒng)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，張矛等〔15〕采用的是Pinnacle系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，而靜態(tài)調(diào)強(qiáng)各個(gè)控制點(diǎn)之間停留時(shí)間較長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)各個(gè)控制點(diǎn)之間無需停留。綜上，復(fù)發(fā)鼻咽癌VMAT技術(shù)具有與IMRT技術(shù)相當(dāng)或略優(yōu)的劑量分布，在MV和投照時(shí)間上，VMAT技術(shù)占明顯優(yōu)勢(shì)。

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〔2015-04-15修回〕

(編輯曲莉)

Dosimetric comparison between volumetric modulated arc radiotherapy and intensity-modulated radiotherapy for locally recurrent nasopharyngeal carcinoma

LU Jia-Yang,ZHANG Ji-Yong,ZHANG Wu-Zhe,et al.

Department of Radiation Oncology,Cancer Hospital of Shantou University Medical College,Shantou 515041,Guangdong,China

【Abstract】ObjectiveTo compare volumetric modulated arc radiotherapy(VMAT)technique with fixed-gantry intensity-modulated radiotherapy(IMRT)technique based on dynamic multi-leaf collimator for locally recurrent nasopharyngeal carcinoma.MethodsCT data from eleven nasopharyngeal-carcinoma patients were included.Dual-arc VMAT and 7-field IMRT plans were created for each case and were compared in terms of conformity index(CI),homogeneity index(HI)of the planning target volume(PTV),organ-at-risk(OAR)sparing,monitor unit(MU)and delivery time.ResultsThe D98%(near-minimal dose)of PTV in the VMAT plans was slightly lower than that of the IMRT plans(P<0.05),while the CI was higher than that of the IMRT plans(P<0.05).There was no significant difference in HI between the two plans(P>0.05).Compared with the IMRT plans,the VMAT plans demonstrated lower mean doses of the bilateral temporal lobes and the whole surrounding normal tissue(P<0.05),but slightly higher Dmean(mean dose)of brainstem(P<0.05).In terms of the other OARs,there were no significant differences found(P>0.05).The MU of VMAT plans(672±112)was significantly less than that of the IMRT plans(917±206),by 25%±13%(P<0.05).The delivery time of the VMAT plans(2.3±0.1)min was less than that of the IMRT plans(5.1±0.4)min,by 54%±3%.ConclusionsFor locally recurrent nasopharyngeal carcinoma,the VMAT technique could achieve equivalent or superior dose distribution of the target and better protect the bilateral temporal lobes,compared to the IMRT technique.Moreover,it could reduce the MU and delivery time effectively.

【Key words】Locally recurrent nasopharyngeal carcinoma;Volumetric modulated arc radiotherapy;Radiation therapy;Dosimetric comparison

〔中圖分類號(hào)〕R739.63；R730.55

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)08-1875-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.08.041

通訊作者：謝良喜(1972-)，男，主任醫(yī)師，主要從事腫瘤基礎(chǔ)和放射治療臨床研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81171994)；汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床提升計(jì)劃項(xiàng)目(201425)

第一作者：陸佳揚(yáng)(1985-)，男，工程師，主要從事放射治療質(zhì)量控制和腫瘤放療計(jì)劃劑量學(xué)研究。