劉茹佳，唐 浩，陳 穎，彭 冰，焦 楊，鄭 剛，鐘志鵬*

（1.荊門市第二人民醫(yī)院腫瘤防治中心，湖北荊門 448000；2.醫(yī)科達（上海）醫(yī)療器械有限公司，上海 200122）

0 引言

晚期惡性腫瘤患者常常受到椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤引起的劇烈疼痛的困擾[1-2]。固定野調(diào)強放療（fixedfields intensity-modulated radiation therapy，ff-IMRT）技術(shù)在椎體轉(zhuǎn)移瘤治療中占重要地位，可以局部有效控制腫瘤、緩解疼痛、降低并發(fā)癥發(fā)生率[3-4]。對于多部位同時接受ff-IMRT的椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤患者而言，放療過程中長時間保持固定體位可能引起患者不適并導(dǎo)致其依從性變差，從而影響放療療效。因此，盡量縮短單次放療時間（擺位時間和出束時間）對椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤患者非常重要。

在設(shè)計多靶區(qū)ff-IMRT計劃時，單中心是縮短單次放療時間的有效手段[5]，采用單中心共射野技術(shù)可減少出束時間，進一步縮短單次放療時間。筆者在臨床工作中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用多葉準直器（multi-leaf collimator，MLC）插指功能，可通過MLC遮擋靶區(qū)的間隔部分形成孤島野。然而部分直線加速器不具備MLC插指功能，設(shè)計單中心共射野ff-IMRT計劃時，必須禁用該功能，以數(shù)目較多且位置分散的子野替代孤島野的方式，避免靶區(qū)的間隔部分受到照射?；诖耍狙芯恳孕刈刀喟l(fā)轉(zhuǎn)移瘤為研究對象，通過比較單中心非共射野ff-IMRT計劃和禁用MLC插指功能后單中心共射野ff-IMRT計劃在胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療中應(yīng)用的差異，為放療物理師設(shè)計椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療計劃提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取10例于2020年6月至2021年5月在本院接受ff-IMRT的胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤患者，其中男性6例、女性4例，年齡46～75歲，中位年齡63歲。經(jīng)影像學(xué)手段診斷，所選患者均為惡性腫瘤胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移，胸椎部具有明顯的疼痛感。納入標準：（1）包括2個椎體轉(zhuǎn)移瘤，且其靶區(qū)遠端距離＜25 cm；（2）放療前接受鎮(zhèn)痛治療后，可保持一定時間（＞15 min）的體位固定。排除標準：（1）心肺功能遭到嚴重損傷；（2）處于精神病發(fā)作期；（3）鄰近胸椎轉(zhuǎn)移瘤處有既往放療史。

1.2 CT模擬定位方式和靶區(qū)、危及器官（organ at risk，OAR）勾畫

10例患者在平穩(wěn)呼吸狀態(tài)下平躺于碳纖維平板體架，雙手自然地放在身體兩側(cè)或頭頂，以熱塑體膜或真空墊固定體位。采用Philips Brilliance Big Bore CT，采集患者從環(huán)狀軟骨上緣5 cm至肝臟下緣5 cm的平掃CT圖像（層厚0.5 cm），再以DICOM格式將獲取的CT圖像發(fā)送至Monaco計劃系統(tǒng)（5.11.03版本）。由高年資醫(yī)師參考ICRU 62號文件進行2段臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）的勾畫，計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）由CTV外擴0.5 cm并內(nèi)縮至皮膚下0.3 cm得到，并勾畫雙側(cè)肺臟、心臟、脊髓、氣管和食管等OAR。

1.3 ff-IMRT計劃設(shè)計

利用Monaco計劃系統(tǒng)及醫(yī)科達Precise直線加速器（含40對MLC，所有葉片厚度均為1 cm），以40 Gy/20f為處方劑量，分別對每例患者設(shè)計2種ff-IMRT計劃：plan-1為單中心非共射野ff-IMRT計劃，plan-2為禁用MLC插指功能后單中心共射野ff-IMRT計劃。2種ff-IMRT計劃均采用蒙特卡羅算法（Monte Carlo algorithm，MCA），劑量率、計算網(wǎng)格、子野個數(shù)限值、最小子野面積和最小機器跳數(shù)分別設(shè)置為600 MU/min、0.3 cm、80個、2 cm2和5 MU。

2種ff-IMRT計劃設(shè)計時須注意：（1）將2種ff-IMRT計劃等中心定在PTV整體的幾何中心；（2）plan-1中對2段PTV分別設(shè)置180°、160°、140°、220°、200°射野，設(shè)置準直器角度為90°；（3）plan-2中對PTV整體設(shè)置180°、160°、140°、220°、200°射野，設(shè)置準直器角度為0°；（4）2種ff-IMRT計劃射野鉛門的適形方式為自動（Auto）；（5）plan-2在優(yōu)化子野前通過勾選優(yōu)化參數(shù)中的“Park Leaf Gap Under Jaw”選項禁用MLC插指功能，plan-1則不勾選該選項；（6）其他目標函數(shù)均相同。

1.4 ff-IMRT計劃評估

為了方便醫(yī)師和物理師評估計劃，按照95%歸一化處理PTV處方劑量覆蓋率。依據(jù)ICRU 83號報告，評估PTV以下劑量學(xué)參數(shù)：D2、Dmean、D98、均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）和適形性指數(shù)（conformity index，CI）。其中HI和CI計算公式如下：

式中，VPTV，40、VPTV和Vref，40分別為40 Gy等劑量線所覆蓋PTV的體積、PTV體積和40 Gy等劑量線所覆蓋的體積。CI值越大代表等劑量線與靶區(qū)的適形性越優(yōu)，HI值越小代表劑量分布越均勻。

評估OAR及正常組織（掃描范圍內(nèi)的外輪廓扣除PTV之后的體積）的劑量學(xué)參數(shù)：OAR評估雙側(cè)肺臟V5（5 Gy劑量線所覆蓋的體積，依此類推）、V20、Dmean；心臟、氣管和食管的Dmean；脊髓Dmax。正常組織評估V5、V10、V20和V30。

評估劑量驗證γ通過率：利用Mapcheck測試2種ff-IMRT計劃的劑量驗證γ通過率（3%/3 mm標準），γ通過率滿足臨床要求（≥95%）的前提下才進行模擬出束。

評估以下治療參數(shù)：子野個數(shù)、機器跳數(shù)和出束時間（機架、準直器和MLC運動時間）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

通過SPSS 20.0軟件完成各計量數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗及方差齊性檢驗，計量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且方差齊以均值±標準差（±s）表示，進行配對樣本t檢驗，計量數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布或方差不齊進行曼-惠特尼U檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PTV劑量學(xué)參數(shù)比較

由表1可知，2種ff-IMRT計劃的PTVD2、Dmean、D98、CI和HI均符合臨床要求，且差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。此結(jié)果說明對于胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤ff-IMRT計劃而言，單中心非共射野方式和單中心共射野方式可獲得相似的PTV劑量學(xué)參數(shù)。

表1 2種ff-IMRT計劃的PTV劑量學(xué)參數(shù)比較

2.2 OAR劑量學(xué)參數(shù)比較

由表2可知，2種ff-IMRT計劃的OAR劑量學(xué)參數(shù)均符合臨床要求，且差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。此結(jié)果說明2種ff-IMRT計劃亦未對OAR劑量學(xué)參數(shù)產(chǎn)生影響。

表2 2種ff-IMRT計劃的OAR劑量學(xué)參數(shù)比較

2.3 正常組織劑量學(xué)參數(shù)比較

由表3可知，除plan-2正常組織的V5高于plan-1，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）之外，2種ff-IMRT計劃的正常組織其他劑量學(xué)參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。此結(jié)果說明對于胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤ff-IMRT計劃而言，單中心共射野方式較單中心非共射野方式會增大正常組織的V5，但不會明顯改變正常組織的V10、V20和V30。

表3 2種ff-IMRT計劃的正常組織劑量學(xué)參數(shù)比較單位：%

2.4 劑量驗證γ通過率和治療參數(shù)比較

由表4可知，plan-2的機器跳數(shù)多于plan-1，但出束時間短于plan-1，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），2種ff-IMRT計劃的γ通過率和子野個數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。此結(jié)果說明對于胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤ff-IMRT計劃而言，單中心共射野方式較單中心非共射野方式會增加機器跳數(shù)、縮短出束時間，但不會明顯改變γ通過率和子野個數(shù)。

表4 2種ff-IMRT計劃的劑量驗證γ通過率和治療參數(shù)比較

2.5 PTV冠狀面劑量分布

為更直觀地體現(xiàn)劑量分布的特點，繪制某例患者2種ff-IMRT計劃的PTV冠狀面劑量分布圖，如圖1所示，其具體特點如2.1～2.3章節(jié)所述。

圖1 某例患者2種ff-IMRT計劃的PTV冠狀面劑量分布圖

2.6 部分子野形狀比較

2種ff-IMRT計劃180°射野的部分子野形狀如圖2所示，由圖2可知：對于胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤而言，基于單中心非共射野方式的ff-IMRT計劃以獨立的射野和獨立的子野分別照射2段PTV，通過將MLC轉(zhuǎn)動90°，利用MLC和鉛門遮擋靶區(qū)間隔部分；基于單中心共射野方式的ff-IMRT計劃以共同的射野和位置分散的子野分別照射2段PTV，利用MLC遮擋靶區(qū)間隔部分，但因Y方向的鉛門不能跨過中心，靶區(qū)間隔部分留有一條窄縫[如圖2（b）中紅色方框所示]。

圖2 某例患者2種ff-IMRT計劃180°射野的部分子野形狀

3 討論

椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移是晚期惡性腫瘤患者常見的臨床表現(xiàn)，其放療目的一般是鎮(zhèn)痛為主的姑息性放療[6]。對于身體虛弱、疼痛難忍的惡性腫瘤患者而言，長時間保持固定體位接受放療是對依從性的巨大挑戰(zhàn)。因此，盡量縮短單次放療時間與確保劑量分布滿足臨床要求同樣重要。陳穎等[5]指出在椎體多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療中應(yīng)用單中心技術(shù)相對于多中心技術(shù)縮短了擺位時間，但仍存在射野數(shù)目較多、出束時間較長的問題。本研究分析胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤單中心非共射野ff-IMRT計劃和禁用MLC插指功能后單中心共射野ff-IMRT計劃的差異，將PTV處方劑量覆蓋率歸一至95%后，PTV、OAR和正常組織劑量學(xué)參數(shù)均滿足臨床要求。其中，2種ff-IMRT計劃正常組織V5、機器跳數(shù)和出束時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其他各劑量學(xué)參數(shù)、γ通過率和子野個數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

楊海芳等[7]探索在脊柱多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療中應(yīng)用固定鉛門技術(shù)時發(fā)現(xiàn)，單中心共射野方式較單中心非共射野方式D2更低、HI更優(yōu)，雙肺V5，心臟、氣管、食管Dmean和正常組織V10更高，與本研究結(jié)果不符。分析其原因，可能有以下3點：（1）對于單中心非共射野ff-IMRT計劃的射野設(shè)置不同。楊海芳等[7]的研究以離軸射野照射靶區(qū)，本研究以近似于半野方式照射靶區(qū)，這2種方式下射野輸出因子對PTV劑量學(xué)參數(shù)造成的影響不可忽略[8]。（2）病例入組標準不同。楊海芳等[7]的研究靶區(qū)最遠端距離較本研究遠，這在一定程度上加劇了射野輸出因子下降對PTV劑量學(xué)參數(shù)造成的影響。（3）基于不同的設(shè)備設(shè)計ff-IMRT計劃。楊海芳等[7]的研究不具備鉛門跟隨功能，MLC之間的漏射線導(dǎo)致OAR和正常組織受照劑量增加[9-11]。除此之外，本研究中2種ff-IMRT計劃機器跳數(shù)的比較與楊海芳等[7]報道的結(jié)果亦不同，其原因可能是本研究所用設(shè)備不具備MLC插指功能，需更多機器跳數(shù)與數(shù)目較多且位置分散的子野匹配。

有研究表明，正常組織受到大范圍低劑量照射會導(dǎo)致二次致癌風(fēng)險增加，降低正常組織受照劑量具備臨床必要性[12-13]。本研究所采用設(shè)備Y方向的鉛門不能跨過中心[14-15]，plan-2僅能利用MLC遮擋靶區(qū)間隔部分，對側(cè)MLC和相鄰MLC之間的漏射線使靶區(qū)間隔部分受到額外的低劑量照射，從而導(dǎo)致plan-2正常組織V5高于plan-1，這與臨床要求相悖。但從另外的角度來看，胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療屬于姑息性放療，處方劑量一般較低，plan-2不會因正常組織的V5較plan-1高而在短時間內(nèi)引發(fā)嚴重的副反應(yīng)，且單中心共射野技術(shù)較單中心非共射野技術(shù)出束時間短，從而緩解了患者長時間保持固定體位帶來的不適感。綜合評估2種技術(shù)的優(yōu)劣可知，單中心共射野技術(shù)在胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療中是可以被接受的。

本研究中2種ff-IMRT計劃的劑量驗證γ通過率均滿足臨床要求且二者未呈現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)差異，這可能與本研究射野范圍未偏離等中心過遠，射野輸出因子變化對劑量準確性的影響較小有關(guān)[16]。本研究的不足是未分析單中心共射野技術(shù)在2段PTV遠端距離較遠時應(yīng)用的劑量準確性和可行性，有待后續(xù)的深入研究。

在放療計劃的劑量學(xué)參數(shù)、劑量準確性、治療參數(shù)、患者的舒適度和社會效益之間找到平衡點，是放療物理師設(shè)計放療計劃的重要抓手。本研究中的2種單中心技術(shù)均滿足胸椎多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤放療的臨床要求，其中，單中心非共射野技術(shù)在降低正常組織V5和減少機器跳數(shù)方面較優(yōu)，單中心共射野技術(shù)在縮短出束時間方面較優(yōu)。因此，基于條件受限的已有設(shè)備設(shè)計其他類型多靶區(qū)放療計劃時，從縮短出束時間、提高治療效率的角度考慮，亦可嘗試采取禁用MLC插指功能后的單中心共射野技術(shù)。