一种Eclipse系统计划优化方法在胸腺瘤术后调强放疗中的应用

张武哲 黄宝添 林 珠 彭 逊

(汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科，广东 汕头 515031)

胸腺瘤为常见纵隔肿瘤，首选外科手术切除治疗。放射治疗主要用于术后，降低纵隔复发风险〔1〕，也可应用于各种原因无法手术的胸腺肿瘤患者。针对手术完整切除的胸腺瘤患者，单个靶区照射的剂量分布结果往往不理想，存在优化收敛误差(OCE)，产生较多的剂量热点和冷点〔2〕，热点容易使神经、黏膜和骨组织等出现急性毒性反应，冷点容易局部剂量不足导致肿瘤复发〔3〕。本研究通过基底剂量补偿计划功能(BDP)补偿OCE比较IMRT和BDP-IMRT两组计划的靶区和危及器官(OAR)之间的剂量学差异，研究进一步提高靶区剂量的可能性。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取汕头大学医学院附属肿瘤医院2016年10月至2017年4月收治的经病理诊断的10例胸腺瘤术后患者的CT数据，病理检查均证实无完整包膜，且手术已完整切除肿瘤，其中男8例，女2例，中位年龄52(36～64)岁。

1.2靶区及OAR勾画 根据ICRU62号报告勾画靶区，胸腺瘤瘤床为临床靶区(CTV)，在其三维方向上外扩5 mm形成计划靶区(PTV)。OAR包括脊髓、脊髓计划区、肺、心脏等，脊髓计划区由脊髓三维方向外扩5 mm生成。

1.3固定体位及CT扫描 患者取仰卧位，以头颈肩热塑膜固定体位，双手自然垂放于体外侧。采用Philips CT模拟机行平扫+增强定位扫描，范围由胸廓入口至膈肌，层厚和层间距均为3 mm。获取的CT图像通过DICOM 3.0传输到Eclipse治疗计划系统。

1.4计划设计 运用Eclipse(Version 10.0)系统对每例患者分别制定IMRT和BDP-IMRT两组计划，采用TrueBeam直线加速器6 MV X射线，共面五野照射，机架角度为290°、325°、0°、35°、70°。以95% 靶区获得100% 处方剂量进行归一，处方剂量为50 Gy/25次。OAR剂量限值：脊髓Dmax<40 Gy，脊髓计划区Dmax<45 Gy，肺V20≤30%、V30≤20%，心脏V30≤40%、V40≤30%；计划设计在射野角度、处方剂量、优化条件等全部不变的情况下，分为两组：①IMRT计划。②BDP-IMRT计划：复制IMRT计划将治疗分割数改为13，即26 Gy/13次，得到一个基底剂量计划；继续复制该基底剂量计划，治疗分割数改为12，即24 Gy/12次，利用优化程序中的base dose plan功能将基底剂量计划引入并关联，进而继续优化，计算最终剂量结果后将治疗分割数重置为25，即50 Gy/25次，生成BDP-IMRT计划。剂量计算采用AAA模型，计算矩阵为0.25 cm。

1.5评估指标 ①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体积。CI值在0～1，越靠近1说明靶区适合度越好。②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，说明其剂量均匀性越好。③其他剂量参数：Dmean为平均剂量，Vx为器官受相应剂量照射的体积百分比，机器跳数(MU)。

1.6统计学处理 应用SPSS19.0软件进行配对Wilcoxon符号秩检验。

2 结 果

2.1两种计划靶区剂量参数比较 与IMRT计划相比，BDP-IMRT计划的靶区Dmean、D2、D50、HI明显减少，D98、CI明显增加，差异均有统计学意义(均P<0.01)。见表1。

2.2两种计划OAR剂量参数和相关指标比较 两种计划脊髓和脊髓计划区剂量分布相似；肺的V5 BDP-IMRT计划较IMRT计划低1%(P<0.05)；心脏的Dmean、V20、V30、V40 BDP-IMRT计划较IMRT计划分别低3.4%，3.4%，3.6%，3.4%(P<0.05)；MU:BDP-IMRT计划较IMRT计划增加了13%(P<0.01)。见表2。

表1 两组计划的靶区剂量学参数比较

与BDP-IMRT比较:1)P<0.01,2)P<0.05;下表同

表2 两组计划的OAR参数与MU比较

3 讨 论

胸腺瘤术后放疗疗效明显，可以加强局部治疗效果〔4〕。已有研究结果示逆向调强治疗能提高胸腺瘤术后的剂量分布和减少临床并发症〔5，6〕，但由于该技术受诸多因素影响，如靶区与空腔组织交界处剂量不足等，可能导致肿瘤局部控制率下降。因此，为了提高胸腺瘤术后的整体剂量分布，有必要进一步改进和完善IMRT技术。

调强是通过优化得到一个理想的通量图，再转换为MLC叶片运动序列进行剂量计算，获得的实际剂量和理想通量图存在一定的OCE。BDP是把引入的计划作为基底计划，进而继续优化，由于引入的基底计划是转换MLC后的实际剂量，即已考虑了MLC的叶片运动序列，所以最终获取的实际剂量能有效减少OCE，剂量分布得到明显改善〔7〕。

本研究结果显示，BDP-IMRT计划较IMRT计划提高了50%的靶区剂量均匀性，很好地解决了IMRT计划存在的剂量热点和冷点，剂量分布相对较差问题。BDP-IMRT计划同时提高了9%的靶区适形度，使得高度适形的IMRT技术得到进一步的发挥与完善。

本研究中在低剂量区的保护上BDP-IMRT计划表现出了优势，有效地降低放射性肺炎的发生率。由于心脏毒性是后期放射损伤，而胸腺肿瘤放疗后长期生存率较高，因此减少心脏耐受剂量具有重要意义〔8〕。心脏受照剂量和体积是损伤的重要因素，当V40>60%时，就有5%以上的患者损伤，如心包炎等；V30是辐射诱导心脏损伤的重要预测因素，V30>46%心包积液发生率为73%而V30<46%其发生率为13%〔9〕，本研究中两组计划剂量参数均远低于以上指标，BDP-IMRT计划较IMRT计划保护得更好。BDP-IMRT计划比IMRT计划略为增加了MU，虽可能增加二次致癌的概率〔10〕，但MU值完全在可接受范围内。

综上所述，BDP-IMRT计划较IMRT计划提供了更优的靶区剂量分布，更好地保护了部分OAR，且提高了工作效率与质量。因此，BDP计划功能技术明显改善了靶区的剂量分布，提高了增加靶区剂量的可能性，将使得胸腺瘤术后患者从临床疗效中获益。

4 参考文献

1殷蔚伯,谷铣之,余子豪,等.肿瘤放射治疗学〔M〕.第4版.北京：中国协和医科大学出版社,2008:615-26.

2Suss P,Bortz M,Kufer KH,etal.The critical spot eraser-a method to interactively control the correction of local hot and cold spots in IMRT planning〔J〕.Phys Med Biol,2013;58(6):1855-67.

3Vineberg KA,Eisbruch A,Coselmon MM,etal.Is uniform target dose possible in IMRT plans in the head and neck〔J〕?Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002;52(5):1159-72.

4Chen YD,Feng QF,Lu HZ,etal.Role of adjuvant radiotherapy for stageⅡ thymoma after complete tumor resection〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010;78(5):1400-6.

5宋宇哲,杨 旭,李长远,等.手术完整切除的浸润性胸腺瘤术后三种放疗技术的剂量学比较〔J〕.中国老年学杂志,2014;34(19):5401-3.

6刘 路,杨瑞杰,李金娜,等.胸腺瘤术后调强放射治疗和容积弧形调强放射治疗剂量学分析〔J〕.生物医学工程与临床,2014;18(1):22-6.

7Lu JY,Wu LL,Zhang JY,etal.Improving target dose coverage and organ-at-risk sparing in intensity-modulated radiotherapy of advanced laryngeal cancer by a simple optimization technique〔J〕.Br J Radiol,2015;88(1046):20140654.

8顾恒乐,王长禄,吕长兴.胸腺肿瘤常规适形与调强放疗的剂量学比较〔J〕.中国医学物理学杂志,2010;27(1):1603-6.

9Wei X,Liu HH,Tucker SL,etal.Risk factors for pericardial effusion in inoperable esophageal cancer patients treated with definitive chemoradiation therapy〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008;70(3):707-14.

10Hall EJ,Wuu CS.Radiation-induced second cancers:the impact of 3D-CRT and IMRT〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2003;56(1):83-8.