鼻咽癌海马组织勾画后VMAT与IMRT技术的剂量学研究

刘跃华 王佳浩 赵鹏军 郑如珍 邓清华

鼻咽癌海马组织勾画后VMAT与IMRT技术的剂量学研究

刘跃华 王佳浩 赵鹏军 郑如珍 邓清华

目的 比较在鼻咽癌勾画海马组织作为危及器官后容积旋转调强放疗（VMAT）与适形调强放疗（IMRT）技术的剂量学差异，评估VMAT技术在鼻咽癌海马组织勾画后的临床应用价值。方法 选取10例鼻咽癌患者作为研究对象，均制定双弧VMAT与7野IMRT两种计划。在满足临床治疗要求的条件下，新增海马组织作为危及器官进行优化计算，比较两种技术的靶区均匀指数、适形指数、危及器官剂量分布、监测单元与治疗时间等。结果 两种技术均能满足临床的治疗要求。VMAT技术较IMRT技术具有更好的靶区均匀性与适形性（均P＜0.05）；VMAT技术较IMRT技术在海马组织的最大剂量、平均剂量上分别减少31.7%、42.7%（均P＜0.05），10Gy剂量体积、5Gy剂量体积分别减少46.3%、27.2%（均P＜0.05）；在晶状体的最大剂量上减少38.7%（P＜0.05）；在监测单元与治疗时间上，VMAT技术较IMRT技术也均减少（均P＜0.05）。结论 在鼻咽癌患者放疗中进行海马组织勾画后，VMAT技术较IMRT技术有明显的剂量学优势，值得在临床上推广应用。

鼻咽癌 海马 VMATIMRT剂量学

鼻咽癌在我国华南地区高发，放疗是非转移性鼻咽癌首选的治疗方法[1]，目前适形调强放疗（IMRT）已成为靶区精确定位放疗的主流方法。正常组织勾画和剂量给量是放疗成功的关键[2-3]。随着放疗技术不断改进，如容积旋转调强放疗（VMAT）的应用，鼻咽癌放疗后疗效较好，患者5年生存率不断提高[4]。但鼻咽癌患者放疗时射线照射到部分脑组织，尤其是双侧颞叶、海马，因此放疗后患者学习、记忆等神经认知功能是否受到损害及损害程度如何已成为临床关注的焦点。本研究比较VMAT与IMRT技术在鼻咽癌患者放疗中对海马组织勾画后的剂量学差异，以期为临床放疗技术的选择提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 2012年8至12月在杭州市肿瘤医院治疗的鼻咽癌患者10例，均采用双弧VMAT与7野IMRT两种技术制定放疗方案，其中男8例，女2例，年龄33～75岁，中位年龄51岁。临床TNM分期Ⅰ期1例，Ⅱ期3例，Ⅲ期3例，Ⅳ期3例。

1.2 CT-MRI图像扫描与融合 患者均采用大孔径CT模拟定位机（美国飞利浦公司）扫描，患者取仰卧位，头颈肩热塑网膜固定，扫描范围从头颅顶端至锁骨头下2cm，扫描层厚为3 mm，精确定位后图像传输至Pinnacle治疗计划系统（美国飞利浦公司）。在CT扫描后1周内患者均接受GE 1.5T超导型MRI扫描机 (美国GE公司)扫描，MRI扫描前头面部标记激光复位，保证与CT扫描一致体位，使用头颈联合线圈，采用自旋回波序列，行T1、T2加权序列及FLAIR序列扫描，层厚3mm，层距1mm，图像同样传输至Pinnacle治疗计划系统，临床医师利用图像配准软件（Pinnacle V9.2）行CT-MRI图像融合。

1.3 靶区与危及器官勾画 结合CT-MRI融合图像确定原发灶肿瘤区（GTV），并依据肿瘤的大小、部位、分期、分化程度、复发规律等生物学特点和临床资料确定临床靶体积（CTV），其中CTV1主要为原发灶外放5～10 mm范围，CTV2包括鼻咽腔、翼腭窝、咽旁间隙和颅底、前1/3斜坡、上颌窦及鼻腔后1/3、蝶窦下部、后组筛窦、海绵窦、咽后间隙(颅底到C2颈椎水平)，以及RTOG/EORTG推荐的颈部引流区（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区）勾画。对于肿瘤晚期患者（T3、T4期，侵犯鼻咽顶部的大病灶），整个蝶窦和海绵窦被包括在高危区域。以上提到的CTV的最外界为GTV外扩10mm，当斜坡完全受侵的时，靶区与脑干的位置太接近，CTV1与GTV的边界可减少至1mm[5-7]，计划靶体积（PTV）范围多在各个靶体积基础上外放3mm，各个方向上允许外放差异。危及器官主要包括脑干、脊髓、腮腺、视神经、晶状体、垂体、颞叶、海马。

1.4 海马组织边界勾画 根据RTOG 0933，利用CTMRI图像融合，在MRI T1WI横断面图像上进行勾画，如图1（插页）。海马结构主要由灰质信号构成，位于T1低信号的颞角内侧、环池外侧，以及T1稍高信号的海马旁回的内上方和海马伞内下方。其由新月形颞角层面（杏仁体后方）的海马头开始，沿着侧脑室三角颞角内缘向后向上逐层勾画海马体，内前方T1低信号的弧形勾画海马尾。海马组织的勾画终止于四叠体池外侧、穹窿脚出现之前。辨认侧脑室、杏仁体、环池、尾状核尾、穹隆及胼胝体等毗邻结构有助于海马组织的边界勾画。

1.5 治疗计划设计 以同步推量方法给予靶区处方剂量，计划原发肿瘤靶区（PGTV）70.5 Gy/30次，计划转移淋巴结靶区（PGTV-Nd）69 Gy/30次，计划高危靶区（PCTV1）60 Gy/30次，计划低危靶区（PCTV2）54 Gy/ 30次。采用AXESSE直线加速器（瑞典医科达公司）6MV X射线进行治疗，计划设计采样Oncentra治疗计划系统（荷兰核通公司）制定VMAT与IMRT两种计划。VMAT技术采用双全弧设计，每3°进行采样计算，最大剂量率为600MU/min；IMRT技术采用7野共面设计，角度依次为210°、260°、310°、0°、50°、100°、150°，总子野数目为60个。两种技术在靶区与危及器官剂量限制完全一样的情况下，采样卷积算法进行逆向优化计算。

1.6 评估方法 靶区评估主要对PCTV1采用均匀指数（HI）[8]、适形指数（CI）[9]及接受相应处方剂量水平照射体积百分比（V95、V110）。HI值越大说明技术的剂量分布均匀性越差。CT取值为0～1，越接近1说明靶区适形性越好。危及器官评估为海马组织的最大受照剂量（Dmax）、平均受照剂量（Dmean）、V10、V5，晶状体Dmax、监测单元与治疗时间等。

1.7 统计学处理 采用SPSS 18.0统计软件，计量资料以表示，组间比较采用配对t检验。

2 结果

2.1 某例患者VMAT与IMRT技术横断面剂量分布图 见图2（插页）。

2.2 VMAT与IMRT技术PCTV1剂量指标的比较 见表1。

表1 VMAT与IMRT技术PCTV1剂量指标的比较

由表1可见，VMAT技术较IMRT技术在靶区的均匀性、适形性上均有提高；VMAT技术较IMRT技术表现出更好的靶区覆盖率与更少的高剂量区域。

2.3 VMAT与IMRT技术在海马组织剂量指标的比较 见表2。

表2 VMAT与IMRT技术在海马组织剂量指标的比较

由表2可见，VMAT技术较IMRT技术在海马组织的Dmax、Dmean、V10、V5均有减少。

2.4 VMAT与IMRT技术在晶状体Dmax、监测单元与治疗时间的比较 见表3。

由表3可见，VMAT技术较IMRT技术在晶状体Dmax、监测单元与治疗时间上均减少。

表3 VMAT与IMRT技术在晶状体Dmax、监测单元与治疗时间的比较

3 讨论

鼻咽癌患者受肿瘤解剖部位、病理类型、生物学行为等的特殊性，放疗成为其主要的治疗手段，照射技术的优劣直接关系到患者疗效与生存质量的好坏。从放射所致认知功能损伤的机制可知，海马是主要认知功能的关键部位，因此如能保护海马免受照射，那么就有可能保护患者认知功能。吴晨彬等[10]分析了59例鼻咽癌患者调强放疗时海马结构剂量分布情况，结果显示海马结构平均Dmax＞50Gy，Dmean接近20Gy。Seher等[11]的研究在没有限定海马剂量时，有76.7%患者出现了认知功能障碍。

本研究在对鼻咽癌患者有效勾画海马组织后，使用VMAT与IMRT两种技术方案对其进行放疗设计，结果显示即使对靶区周边海马组织进行较为严格的剂量限制后，VMAT技术在靶区的剂量覆盖率V95较IMRT技术有较为明显的提高，且差异具有统计学意义，这对提高患者的肿瘤控制概率与长期存活上是至关重要的，同时VMAT技术减少了高剂量区域V110，以及有效提高了靶区的均匀性与适形性；在对海马组织的保护上，VMAT技术较IMRT技术在海马组织的Dmax减少31.7%（VMAT为14.56Gy），Dmean减少42.7%（VMAT为6.62Gy），在V10与V5分别减少46.3%与27.2%，差异均有统计学意义，VMAT技术在海马组织的保护上（Dmax与Dmean）与RTOG 0933所推荐的剂量限制相似，并且对于放疗效果较好、长期生存的鼻咽癌患者，应该对海马组织进行更低的剂量限制，VMAT正是提供这种技术方法的有效途径；在其它危及器官如晶状体的保护上，VMAT技术也优于IMRT技术，VMAT减少了监测单元与治疗时间。

综上所述，本研究将海马组织单独勾画作为危及器官进行剂量限制后，结果显示海马组织受照剂量控制在安全范围的放疗技术是可行的，并且VMAT技术较IMRT具有更加明显的剂量学优势，值得在临床上推广。

[1]Han A T,Teo P M,Johnson P J.Nasopharyngeal carcinoma[J]. Ann Oncol,2002,13(7):1007-1015.

[2]kram B,Mishra U B,Strong E W,et al.Patterns of failure in carcinoma of the nasopharynx:I Failure at the primary site[J].Int J Radiat OncolBiolPhys,1985,11(8):1455-1459.

[3]Arks J E,Bedwinek J M,Lee F,et al.Dose-response analysis for nasopharyngeal carcinoma:an historical perspective[J].Cancer, 1982,50(6):1042-1050.

[4]Joseph S K,Law C K,Foo W,et al.In depth evaluation 0f the AJCC/UICC l997 Staging system of nasopharyngeal carcinoma. Prognostic homogeneity and proposed refinements[J].Int J Radiat Oncol BiolPhys,2003,56:413-426.

[5]Lee S W,Back G M,YiB Y,et al.Preliminary results of a phase I/II study of simultaneous modulated accelerated radiotherapy for nondisseminated nasopharyngealcarcinoma[J].Int J Radiat OncolBiolPhys,2006,65(1):152-160.

[6]Lee N Y,Zhang Q,Pfister D G,et al.Addition of bevacizumab to standard chemoradiation for localregionally advanced nasopharyngealcarcinoma (RTOG 0615):a phase 2 multi-institutionaltrial [J].Lancet Oncol,2012,13(2):172-180.

[7]Lee N,Harris J,Garden A S,et al.Intensity-modulated radiation therapy with or without chemotherapy for nasopharyngeal carcinoma:radiation therapy oncology group phase II trial0225[J].Clin Oncol,2009,27(22):3684-3690.

[8]Wang X,Zhang X,Dong L,et al.Effectiveness of noncoplanar IMRT planning using a parallelized multiresolution beam angle optimization method for paranasal sinus carcinoma[J].Int J Radiat OncolBiolPhys,2005,63(2):594-601.

[9]Van't Riet A,Mak AC,Moerland MA,et al.Aconformation number to quantify the degree ofconformity in brachytherapy and external beam irradiation:application to the prostate[J].Int J Radiat Oncol BiolPhys,1997,37(3):731-736.

[10]吴晨彬,吴君心,徐鹭英,等.鼻咽癌调强放疗对海马结构的剂量影响分析[J].中华放射医学与防护杂志,2012,32(3):297-300.

[11]Seher A I,Xu Y,Korf E S,et al.Hippocampal shape analysis in Alzheimer's disease:a population-based study[J].Neuroimage, 2007,36(1):8-18.

Dosimetric comparison of VMAT and IMRT in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma

LIU Yuehua,WANG Jiahao,ZHAO Pengjun,et al. Department of Radiation Oncology,Hangzhou Cancer Hospital,Hangzhou 310002,China

【 Abstract】 Objective To analyze the dosimetric characteristics and clinical application of VMAT technique in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma. Methods Ten patients with nasopharyngeal carcinoma were included in the study.The therapy was designed as two plans:two-arc VMAT and 7-field IMRT.According to clinical requirement,the hippocampus was added as a new OAR for recalculating,and the target homogeneity,conformity,OARs dose distribution,MU and treatment time were compared between two techniques. Results Both plans met the clinical requirement. VMAT plan had better target homogeneity and conformity than IMRT plan(all P＜0.05).Compared with IMRT plan,VMAT plan reduced HPC max dose and mean dose by 31.7%and 42.7%(P＜0.05),reduced HPC 10Gy dose-volume(V10)and 5Gy dose-volume(V5)by 46.3%and 27.2%(P＜0.05);VMAT reduced the lens max dose by 38.7%(P＜0.05),and reduced MU and treatment time(P＜0.05). Conclusion VMAT is superior to IMRT in dosimetric characteristics for nasopharyngeal carcinoma with hippocampus delineation.

Nasopharyngealcarcinoma Hippocampus VMAT IMRT Dosimetry

2014-12-30）

（本文编辑：李媚）

310002 杭州市肿瘤医院放疗科

王佳浩，E-mail：992096475@qq.com