固定铅门技术在鼻咽癌容积旋转调强中的剂量学研究

张武哲　张基永　张秀莲　黄宝添　陈创珍

(汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科，广东　汕头　515031)

随着放射治疗技术的发展，IMRT和VMAT等调强放疗技术越来越多地应用于鼻咽癌放射治疗。鼻咽癌靶区较大且形状不规则，常规VMAT计划包含全部靶区的最大射野一般在22～28 cm，由于Varian直线加速器多叶准直器(MLC)运动范围的限制(同侧叶片最大相对运动范围小于15 cm)〔1〕，如果X方向铅门设置过大，就会降低MLC对靶区和危及器官(OAR)的调制能力，可能导致靶区剂量分布变差的同时失去对OAR的保护优势〔2〕。固定铅门技术(FJT)是近年来临床应用于治疗大体积肿瘤新的调强实施方式，在鼻咽癌、宫颈癌和直肠癌等肿瘤的IMRT治疗均有相关报道〔3，4〕，但目前国内尚无FJT-VMAT技术应用在鼻咽癌放射治疗方面的报道，本研究主要比较VMAT和FJT-VMAT两种计划的靶区和OAR之间的剂量学差异。

1　资料与方法

1.1一般资料选取2015年1月至2016年6月汕头大学医学院附属肿瘤医院收治的经病理和MRI确诊为无远处转移的15例鼻咽癌患者的CT数据，其中男9例，女6例，中位年龄48(21～66)岁。病理类型分为低分化非角化性鳞癌7例，未分化非角化性鳞癌8例。临床分期依据美国癌症联合委员会分期系统(第7版)，Ⅲ期6例，Ⅳ期9例。

1.2靶区及OAR勾画各种靶区定义如下：鼻咽肿瘤大体肿瘤区(GTVnx)、转移淋巴结大体肿瘤区(GTVnd)、高危临床肿瘤区(CTV1)、低危临床肿瘤区(CTV2)，其中CTV1包含GTVnx和GTVnd；在上述各靶区的基础上外扩3 mm形成相应的计划靶区PGTVnx、PGTVnd、PTV1和PTV2。OAR包括脊髓(SC)、脑干(Bstem)、腮腺、口腔、喉等，并在相应的器官外扩3～5 mm形成PRVBstem、PRVsc。正常组织低剂量体积(B-P)定义为患者体表轮廓区域(BODY)减去PTV(PTV1+PTV2)。

1.3体位固定及CT扫描患者取仰卧位，用头颈肩热塑膜固定体位，双手自然放于体侧。采用Philips Brilliance 大孔径螺旋CT模拟机下行平扫+增强定位扫描，范围从头顶至锁骨下10 cm，层厚及层间距均为3 mm。获得的CT图像通过DICOM 3.0传输到瓦里安Eclipse (Version 10.0)三维放射治疗计划系统。

1.4治疗计划设计与剂量限制采用美国瓦里安Eclipse (Version 10.0) 三维放射治疗计划系统，TrumBeam直线加速器6MV X射线对所有病例制定VMAT和FJT-VMAT两种计划。VMAT计划采用共面双弧照射(顺时间方向自181°旋转至179°，逆时间方向自179°旋转至181°)，准直器角度的设置以包括全部靶区，X方向数值最小为准，治疗床角度均为0°，最大剂量率600 MU/min，机架旋转速率为每圈60～72 s；FJT-VMAT计划在VMAT计划的基础上，限制二级准直器X方向射野宽度为15 cm，两种计划均使用相同的物理参数和条件进行优化设计。为方便比较，两种计划进行归一化处理，均使95% 靶区体积满足相应的处方剂量，靶区处方剂量：PGTVnx 70.4 Gy、PGTVnd 68 Gy、PTV1 60 Gy、PTV2 54 Gy，分32次。SC计划区和Bstem计划区剂量限值：PRVsc最大值(Dmax)45 Gy，或允许超过50 Gy的体积即V50小于1 ml；PRVBstem最大值小于54 Gy，或允许超过60 Gy的体积即V60小于1 ml。腮腺剂量尽可能低，以不牺牲靶区剂量覆盖为准，尽可能使超过30 Gy的体积即V30小于50%。剂量计算采用AAA模型，计算矩阵为0.2 cm。

1.5评估指标

1.5.1计划评估指标评估参数按照国际辐射单位和测量委员会(ICRU)83号报告〔5〕建议：①平均剂量Dmean。②V93代表≥93%处方剂量的相应靶体积百分数。③适形度指数(CI)=(VT，ref/VT)×(VT，ref/Vref)，参考取值VT为靶体积，VT，ref为处方剂量线所包绕的靶体积，Vref为处方剂量线所包绕的所有区域的体积。CI取值在0～1，越靠近1说明靶区适合度越好。④剂量均匀性指数(HI)：HI=(D2-D98)/D50，D2、D98和D50分别是靶区2%高剂量区剂量和其他98%、50%区域的剂量。HI值越接近0，说明该计划的剂量分布均匀性越好。

1.5.2OAR评估指标①最大值Dmax。②平均剂量Dmean。③应用V60评价PRVBstem受相应剂量照射的体积。④应用V50评价PRVsc受相应剂量照射的体积。⑤应用V30评价腮腺受相应剂量照射的体积。⑥应用V5、V10、V20、V30评价B-P。

1.5.3治疗相关评估指标①机器跳数(MU)。②治疗时间(TT)。

1.6统计学处理应用SPSS19.0软件进行配对t检验。

2　结　果

2.1两种计划靶区的剂量参数比较两种计划中PGTVnx靶区剂量等参数差异无统计学意义(P>0.05)；FJT-VMAT计划PGTVnd、PTV1和PTV2的Dmean相对于VMAT计划分别低1%、1%、1%(P<0.05)。PGTVnd和PTV1的Dmax FJT-VMAT计划较VMAT计划明显减低，PTV1的Dmin FJT-VMAT计划较VMAT计划明显增高(P<0.01,P<0.05)。见表1。

2.2两种计划OAR和B-P剂量参数比较两种计划的口腔，喉的剂量分布相似，差异无统计学意义(P>0.05)；Bstem计划区和SC计划区的Dmax FJT-VMAT计划较VMAT计划分别低1.8%，1.4%(P<0.01,P<0.05)；左侧腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT计划较VMAT计划分别低4.1%，9.8%(P<0.01,P<0.05)；右侧腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT计划较VMAT计划分别低3%，8%(P<0.05)；B-P的V20、V30 FJT-VMAT计划较VMAT计划分别低5%，8%(P<0.01)。见表2。

2.3两种计划MU和TT比较MU：FJT-VMAT计划(683±87)较VMAT计划(559±62)增加了22%(P<0.05)；TT：两种计划单次平均治疗时间均约为2 min。

表1　两种计划中靶区剂量参数的比较

与VMAT比较：1)P<0.01，2)P<0.05；下表同

表2　两种计划中OAR和正常组织低剂量区的参数比较

3　讨　论

容积旋转调强是近年来放疗领域发展起来的一种新的治疗技术，是一种在机架连续旋转过程中通过动态多叶准直器连续运动不断改变射野大小和形状的锥形束IMRT实施方式，通过机架单弧或多弧的旋转，实现在不同射野方向上射束强度的调节。瓦里安加速器由于其MLC设计原理是执行计划的过程中铅门保持不变，提高了执行效率，降低加速器的治疗时间，缺点是如果铅门大小设置不合理，会对靶区和OAR的受照剂量造成损失〔6〕。应用VMAT技术照射大体积靶区时就带来了一些限制，如鼻咽癌的靶区X方向一般都超过20 cm，而MLC运动范围只能过中心轴15 cm，势必导致射野内部分靶区和OAR的遮挡不足。国内外已有IMRT运用FJT和分野技术(SFT)在鼻咽癌放疗中的剂量学研究等相关报道〔7～9〕，这两种技术均能获得较好的靶区剂量分布和基本一致的OAR受照剂量，采用FJT技术能有效降低MU，减少TT。本研究结果与Huang等〔10〕运用FJT-VMAT技术在宫颈癌调强放疗中的研究结果相似。考虑原因为VMAT计划X方向铅门设置过大，超过MLC的运动范围，导致射野内MLC无法包含全部靶区，而FJT-VMAT计划限制的铅门宽度使得MLC在射野内有足够的运动空间。相对于靶区来说，射野内MLC的调制能力更好，射野外的部分漏照靶区可以通过其他旋转角度的射野补偿，因此容易满足各靶区剂量的要求；相对于OAR和B-P来说，VMAT计划由于MLC运动范围的限制，射野内MLC遮挡不全，而FJT-VMAT计划射野内不仅能够完全遮挡且射野外部分OAR由于铅门的高阻挡率大大减少了MLC的漏射〔11〕，在不影响靶区剂量分布的情况下能够降低部分OAR和正常组织的剂量体积，特别是低剂量区域，从而起到更好的保护作用。由于FJT-VMAT技术的应用使得各靶区容易达到处方剂量的要求，甚至能够改进剂量分布，其低剂量区域亦更紧密贴近靶区，也正因此需要输出更多的MU以满足靶区剂量要求。本研究中由于两种计划的转速均为恒定速度且治疗弧数一致，所以TT无明显差别。

综上，FJT-VMAT计划较VMAT计划提供了更优的部分靶区剂量分布，且对部分OAR和B-P的保护有一定优势，虽MU略高但TT两者间无明显差别，患者能否从临床疗效中获益，有待进一步验证。

1Jeraj M，Robar V.Multileaf collimator in radiotherapy〔J〕.Radiol Oncol，2004；38(3)：235-40.

2庞廷田，杨波，刘楠，等.固定铅门尺寸技术在宫颈癌容积调强计划设计中的应用〔J〕.协和医学杂志，2014；(2)：184-8.

3朱小杨，余光伟，王连聪，等.固定铅门技术在鼻咽癌调强放疗中的应用〔J〕.中华放射医学与防护杂志，2013；33(6)：636-7.

4杨波，庞廷田，孙显松，等.直肠癌调强放疗中固定铅门技术和分野技术的剂量学比较〔J〕.中华放射医学与防护杂志，2012；32(5)：509-12.

5Hodapp N.The ICRU report 83：prescribing，recording and reporting photon-beam intensity-modulated radiation therapy(IMRT)〔J〕.Strahlenther Onkol，2012；188(1)：97-9.

6Cahlon O，Hunt M，Zelefsky MJ.Intensity-modulated radiation therapy：supportive data for prostate cancer〔J〕.Semin Radiat Oncol，2008；18(1)：48-57.

7吴丽丽，陆佳扬，陈志坚，等.鼻咽癌静态调强放疗计划中采用非分裂射野的研究〔J〕.中国肿瘤，2010；19(8)：507-10.

8Srivastava SP，Das IJ，Kumar A，etal.Dosimetry comparision of split field and fixed jaw techniques for large IMRT target volumes in the head and neck〔J〕.Med Dosim，2011；36(1)：6-9.

9门阔，章众.一种减少瓦里安直线加速器静态调强分野数的方法〔J〕.中国医学物理学杂志，2013；30(3)：4104-7.

10Huang B，Fang Z，Huang Y，etal.A dosimetric analysis of volumetric-modulated arc radiotherapy with jaw width restriction vs 7 field intensity-modulated radiotherapy for definitive treatment of cervical cancer〔J〕.Br J Radiol，2014；87(1039)：20140183.

11傅益谋，孙云川，黄良，等.铅门在IMRT计划中的应用〔J〕.现代医药卫生，2010；26(1)：26-9.