蘇世達(dá)，覃 文，張大偉，張 偉，韋珍珍，葉為鏹

（廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科 廣西 南寧 530021）

引言

IMRT技術(shù)（包括容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)）是目前腫瘤放射治療的主流技術(shù)。IMRT技術(shù)是通過增大射線入射角度范圍，增加子野數(shù)量、改變子野形狀，調(diào)節(jié)劑量率大小來實(shí)現(xiàn)劑量分布的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)靶區(qū)劑量較高的覆蓋率和較好的適形度及均勻性，更好地保護(hù)危及器官和正常組織，有效地提高腫瘤控制率、降低放療副反應(yīng)。與常規(guī)放療技術(shù)和三維適形放療相比，IMRT技術(shù)對劑量分布的調(diào)制能力大大增強(qiáng)，降低了對射線能量大小和射線平坦度、均整性的要求，15MV或更高能量的X射線在IMRT技術(shù)應(yīng)用中不具優(yōu)勢。非均整模式X射線不具平坦性、均整性，但具有射線利用率高、劑量率高、散射和漏射少等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，能提高放療的效率和放射生物學(xué)效應(yīng)。非均整模式X射線在IMRT技術(shù)應(yīng)用中有諸多優(yōu)勢，尤其在立體定向放療中更體現(xiàn)獨(dú)特的優(yōu)勢。非均整模式X射線的劑量學(xué)特性復(fù)雜，其臨床應(yīng)用的研究是目前放療學(xué)科的研究熱點(diǎn)。目前，市場銷售的醫(yī)用直線加速器主要提供6 MV、6 FFF、10 MV、10 FFF四種能量模式的X射線,這四種模式的X射線適合大部分腫瘤的放射治療。本研究分析、比較6 MV、6 FFF、10 MV、10 FFF四種模式下宮頸癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量學(xué)差異，評估X射線能量和均整性對計(jì)劃質(zhì)量的影響，給臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

隨機(jī)選取2018年3至12月在我院放療科收治的宮頸癌患者15例，年齡38～67歲，中位年齡55歲。按FIGO分期標(biāo)準(zhǔn)，患者分期為：ⅡB～ⅣA期，需體外放療加腔內(nèi)近距離后裝放療的根治性放療。

1.2 靶區(qū)勾畫

由經(jīng)驗(yàn)豐富的高級職稱醫(yī)師根據(jù)國際相關(guān)指南，勾畫臨床靶區(qū)CTV和淋巴結(jié)腫瘤靶區(qū)GTVnd。臨床靶區(qū)CTV外擴(kuò)6～8mm，得到計(jì)劃靶區(qū)PTV45；淋巴結(jié)腫瘤靶區(qū)GTVnd外擴(kuò)6～8mm，得到淋巴結(jié)計(jì)劃靶區(qū)PTV60。靶區(qū)處方劑量為PTV60 60Gy/25F,PTV45 45Gy/25F。原發(fā)腫瘤GTV通過腔內(nèi)近距離后裝放療推量。

1.3 射線特性

醫(yī)科達(dá)Versa HD醫(yī)用直線加速器,Agility治療機(jī)頭配備80對多葉準(zhǔn)直器（MLC）,每片葉片在等中心位置的投影寬度為5mm，每片葉片的最大速度6.5cm/s。加速器配備四種能量模式X射線：均整X射線6 MV和10 MV（簡稱6 FF和10 FF）和非均整X射線6 FFF、10 FFF。四種射線6 MV、10 MV、6 FFF、10FFF的劑量率連續(xù)可變，最大劑量率分別為：600、600、1400、2200 MU/min。四種射線6 MV、6 FFF和10 MV、10FFF的射線質(zhì)指數(shù)PDD20/10（10cm×10cm照射野下測量）分別為：0.57、0.57、0.61、0.60。射線6 MV與6 FFF，10 MV與10FFF中心軸的能譜差異很小。

1.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)

使用醫(yī)科達(dá)Versa HD醫(yī)用直線加速器，應(yīng)用Monaco 5.11計(jì)劃系統(tǒng),采用蒙特卡洛算法，以相同的計(jì)劃參數(shù)設(shè)置、相同的優(yōu)化函數(shù)設(shè)置，每位患者分別用四種能量模式設(shè)計(jì)VMAT計(jì)劃。計(jì)劃設(shè)置的參數(shù)是：單弧順時針旋轉(zhuǎn)360°，準(zhǔn)直器角度為0°，最大控制點(diǎn)150。蒙特卡洛算法的統(tǒng)計(jì)不確定度為每個控制點(diǎn)3%，計(jì)算網(wǎng)格3mm。

1.5 評估方法

所有計(jì)劃采用劑量體積直方圖DVH進(jìn)行評估。統(tǒng)計(jì)、比較四組不同能量模式計(jì)劃的參數(shù)：靶區(qū)覆蓋率（target coverage，TC）、平均劑量Dmean、最大劑量Dmax、適形度指數(shù)CI、均勻度指數(shù)HI；危機(jī)器官OARs、正常組織 （normal tissue, NT）的相關(guān)參數(shù)；機(jī)器跳數(shù)MU、計(jì)劃執(zhí)行時間（delivery time, DT）。

正常組織定義為Body減去靶區(qū)和危機(jī)器OAR官剩下的體積。

適形度指數(shù)CI定義為[4]：CI=（PTV100%/PTV）×（PTV100%/V100%），其中PTV為計(jì)劃靶區(qū)體積，PTV100%為100%的處方劑量所覆蓋PTV的體積，V100%為100%的處方劑量所包含的體積。CI介于0～1，越接近于1，表示靶區(qū)的適形性越好。

均勻度指數(shù)HI，依據(jù)ICRU83號報(bào)告[5]，定義為：HI=（D2%-D98%）/D50%，其中D2%是2%靶區(qū)體積接受的劑量，D98%是98%靶區(qū)體積所接受的劑量，D50%是50%靶區(qū)體積所接受的劑量。HI值越接近于0，說明靶區(qū)劑量的分布越均勻。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

通過SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，均數(shù)之間的比較采用配對t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量

四組計(jì)劃的靶區(qū)劑量參數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。四種能量模式下，所有計(jì)劃均能達(dá)到臨床治療對靶區(qū)的覆蓋要求。6 MV與10 MV兩組計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率、平均劑量、最大劑量及適形度指數(shù)、均勻度指數(shù)五個參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異微小，說明6 MV與10 MV這兩種能量對靶區(qū)的劑量學(xué)影響差異不大。比較6 MV與6 FFF計(jì)劃、10 MV與10 FFF計(jì)劃，均整模式計(jì)劃的靶區(qū)PTV60、PTV45劑量學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果略優(yōu)于非均整模式計(jì)劃（除靶區(qū)PTV45的適形度指數(shù)CI外）。一例患者四種不同能量模式VMAT計(jì)劃DVH圖比較，見圖1。

圖1 四種不同能量模式VMAT計(jì)劃DVH圖示例

表1 四組不同能量模式宮頸癌VMAT計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)比較

表2 四組不同能量模式宮頸癌VMAT計(jì)劃的危機(jī)器官劑量學(xué)比較

表3 四組不同能量模式宮頸癌VMAT計(jì)劃的正常組織劑量學(xué)比較

表4 四組不同能量模式宮頸癌VMAT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和執(zhí)行時間比較

2.2 危機(jī)器官劑量

各危機(jī)器官劑量參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2。由表2可知，四組計(jì)劃的脊髓、直腸、膀胱、腎所接受的劑量和照射體積統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異不大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。比較6 MV與6 FFF計(jì)劃、10 MV與10 FFF計(jì)劃，非均整模式計(jì)劃的股骨頭平均劑量Dmean比均整模式低1.2～1.7Gy，劑量體積V30Gy比均整模式低3.3%～4.7%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.3 正常組織劑量

正常組織的平均劑量及低劑量照射體積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。由表3可知，高能量計(jì)劃的平均劑量Dmean和低劑量照射體積V都比低能量計(jì)劃略小。與6 MV計(jì)劃相比，10 MV計(jì)劃的V2Gy、V1Gy分別減少了1.2%、2.7%。非均整模式與均整模式計(jì)劃之間的比較：與6 MV計(jì)劃比較，6 FFF計(jì)劃的平均劑量Dmean和低劑量照射體積V略?。慌c10 MV計(jì)劃比較，10 FFF計(jì)劃的平均劑量Dmean和低劑量照射體積V略?。ǔ齎1Gy、V2Gy、V3Gy外）。

2.4 機(jī)器跳數(shù)和執(zhí)行時間

四組計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)MU和執(zhí)行時間DT見表4。機(jī)器跳數(shù)MU，非均整模式比均整模式高。6 FFF計(jì)劃比6 MV計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)高27.2%，10 FFF計(jì)劃比10 MV計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)高44.2%。6 FFF計(jì)劃比6 MV計(jì)劃的執(zhí)行時間長2.6秒，10 FFF計(jì)劃比10 MV計(jì)劃的執(zhí)行時間長3.9秒。四組計(jì)劃的執(zhí)行時間差異不大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

常規(guī)放療和三維適形放療技術(shù)，在深部腫瘤的治療中，特別是腹部、盆腔腫瘤，選用高能量光子線對計(jì)劃質(zhì)量的提升有明顯的優(yōu)勢[6]。高能量光子線有更強(qiáng)的穿透力，使靶區(qū)覆蓋更好，劑量分布更均勻。高能光子線還有更寬的建成區(qū)，使正常組織低劑量照射體積更小。因此，對于常規(guī)放療和三維適形放療技術(shù)，高能光子線對治療深部腫瘤有一定的優(yōu)勢。IMRT和VMAT技術(shù)增加射線入射角度的范圍，增加照射野的子野數(shù)量，提升射線對計(jì)劃劑量分布的調(diào)制能力，減少了射線能量大小因素對計(jì)劃質(zhì)量的影響[7]。本研究結(jié)果表明，6 MV與10 MV兩組不同能量計(jì)劃的靶區(qū)和危機(jī)器官劑量學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異微小，無顯著差異；對于保護(hù)正常組織NT，10 MV計(jì)劃有微弱的優(yōu)勢，10 MV計(jì)劃組的正常組織接受的平均劑量和低劑量照射體積略小于6 MV計(jì)劃組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。文獻(xiàn)[8-9]研究射線能量對深部腫瘤調(diào)強(qiáng)計(jì)劃質(zhì)量的影響，其研究結(jié)果與本研究結(jié)果相似?？紤]高能X射線帶來的中子污染，對患者及放射治療工作人員產(chǎn)生潛在的輻射危險和健康隱患[10-11]，在IMRT和VMAT技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)優(yōu)先考慮6 MV能量X射線。

均整模式下的6 MV和10 MV計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果略優(yōu)于非均整模式下的6 FFF和10 FFF計(jì)劃（除靶區(qū)PTV45的適形度指數(shù)CI外）,均整模式計(jì)劃略有優(yōu)勢，但差異不顯著。均整與非均整模式下，危機(jī)器官脊髓、直腸、膀胱、腎的劑量學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異不大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。但是，非均整模式的6 FFF和10 FFF計(jì)劃對保護(hù)股骨頭有第一定的優(yōu)勢。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，非均整模式計(jì)劃的股骨頭平均劑量Dmean比均整模式低1.2～1.7Gy，劑量體積V30Gy比均整模式低3.3%～4.7%。在保護(hù)正常組織方面，非均整模式計(jì)劃略有優(yōu)勢：與6 MV計(jì)劃比較，6 FFF計(jì)劃的平均劑量Dmean和低劑量照射體積V略小；與10 MV計(jì)劃比較，10 FFF計(jì)劃的平均劑量Dmean和低劑量照射體積V略?。ǔ齎1Gy、V2Gy、V3Gy外）。

在機(jī)器跳數(shù)方面，非均整組計(jì)劃跳數(shù)比均整組計(jì)劃高，有顯著差異：6 FFF計(jì)劃比6 MV計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)高27.2%，10 FFF計(jì)劃比10 MV計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)高44.2%。在計(jì)劃執(zhí)行時間方面，6 FFF計(jì)劃組比6 MV計(jì)劃組的執(zhí)行時間長2.6秒，10 FFF計(jì)劃組比10 MV計(jì)劃組的執(zhí)行時間長3.9秒。四組計(jì)劃的執(zhí)行時間差異不大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究中計(jì)劃執(zhí)行時間統(tǒng)計(jì)結(jié)果與文獻(xiàn)[12]的結(jié)果相似，與文獻(xiàn)[13]的結(jié)果稍有差異，差異的原因可能與不同品牌加速器的射線劑量學(xué)特性、多葉光柵MLC的特性、不同計(jì)劃系統(tǒng)的優(yōu)化算法之間的差異相關(guān)。