静态调强放疗等中心点对鼻咽癌剂量学的影响

桑勇，单国平，祝成龙，徐敏

浙江省肿瘤医院放射物理室/浙江省放射肿瘤重点实验室，浙江杭州310022

前言

鼻咽癌是一种鼻咽上皮组织肿瘤，解剖学分布复杂，在所有癌症中，其所占有百分比大概为0.7%，鼻咽癌大部分患者来自于东南亚［1-3］。由于鼻咽癌对放射治疗的敏感性高，放射治疗是鼻咽癌的重要治疗手段［4］。调强放射治疗（Intensity-Modulated Radiotherapy, IMRT）因其剂量学优势而广泛应用于鼻咽癌治疗［5-7］。计划等中心点位置的选择可能会使鼻咽癌放疗计划产生比较大的差异，从而影响治疗效果和正常组织的放疗并发症概率（Normal Tissue Complication Probability, NTCP）。本研究选择17 例接受IMRT 的初治鼻咽癌病例，分别以靶区PGTVnx和PTV的中心点作为治疗计划的等中心点设计放疗计划，并观察这两种计划的差异，旨在为鼻咽癌IMRT计划设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 一般临床资料

随机选取2017年1月～7月在浙江省肿瘤医院接受IMRT 的17 例鼻咽癌患者，其中男9 例，女8 例，年龄28～63岁，中位年龄43岁；T1期2例，T2期4例，T3期7例，T4期4例。

1.2 靶区及危及器官的勾画

鼻咽GTVnx和颈部GTVnd根据CT和MRI显示与临床检查可见的原发肿瘤、咽后淋巴结以及颈部转移淋巴结边界进行勾画，PGTVnx和PGTVnd根据摆位误差在大体靶区（GTV）基础上各方向均匀外放1～2 mm［8］。PTVnx包括PGTVnx外放5～10 mm、整个鼻咽腔粘膜及粘膜下5～8 mm、翼突和破裂孔；PTVna包括PGTVnd和淋巴引流间隙、上界IIA区上缘、下届IIA区下缘或PGTVnd下2 cm。计划靶区（PTV）包括PTVnx外放5～10 mm、PTVna外放2～5 mm以及需预防照射的双侧颈部淋巴引流间隙。靶区勾画中需特别注意上下层之间的延续性和连贯性以及轮廓线的圆滑性。PGTVnx、PGTVnd、PTVnx、PTVna、PTV 处方剂量分别为70.5、69.0、63.0、60.0、54.0 Gy，分30 次同期完成照射。危及器官参考ICRU 83 号报告进行定义和勾画，其限制剂量参考常规照射正常组织耐受剂量［9］。

1.3 等中心点的选择

选取比较有代表性的PGTVnx的几何中心点（以AP 表示）和PTV 的几何中心点（以BP 表示）为治疗计划的等中心点，分别设计放射治疗计划。

1.4 治疗计划设计

选择ELEKTA带有40对多叶光栅的直线加速器PRECISE机器模型，利用Philips Pinnacle3®V9.2计划软件的逆向调强系统的分布照射（Step and Shoot）技术，设计鼻咽癌静态IMRT计划。所有计划均采用同步加量技术（分30次同期完成治疗）和等中心照射技术，并采用共面的9 野均分的6 MV 光子照射。采用直接子野优化算法进行优化，子野数设置为70个，每个子野的最小面积为5 cm2，每个子野的最小跳数为5 MU，每对叶片间的最小距离为0.5 cm。计算中，容许铅门移动。计算卷积的次数为30 次，总共迭代的次数为100，两次迭代间差值小于10-5即停止优化。各靶区与危及器官的计划剂量约束条件如下：靶区的处方剂量覆盖95%的靶区体积，同时要逐层评价处方剂量的等剂量曲线覆盖的靶区范围，以满足临床需求；危及器官以达到0.03 cm3体积的最大剂量作为相关危及器官的最大剂量［10］，需满足脊髓D0.03cm3（0.03 cm3体积接受的最大剂量）＜40 Gy，脑干D0.03cm3＜54 Gy，眼晶体D0.03cm3＜8 Gy，视神经和视交叉D0.03cm3＜54 Gy，颞叶V＞65Gy（大于65 Gy的体积）≤1.0 cm3；腮腺V＞30Gy（大于30 Gy的体积比）≤50%。计划优化过程中，危及器官的优化目标函数和权重完全一致；靶区优化目标函数有微小的差异（为满足95%体积剂量为处方剂量），但权重完全一致。

1.5 计划质量评估

本研究采用适形度指数（Conformity Index, CI）和均匀性指数（Homogeneity Index, HI）评估靶区的剂量分布，其中CI=（VPTV×VTV）/（TVPV×TVPV），VPTV表示对应的治疗靶区的体积，VTV表示处方的等剂量曲线覆盖的总共体积，TVPV表示PTV包含在VTV里面的体积；HI=D5%/D95%，D5%表示达到5%的靶区体积的最小剂量，D95%表示达到95%靶区体积的最小剂量。CI越大，靶区剂量的适形性越好［11-13］；HI越低，靶区的均匀性越好［14-15］。采用D0.03cm3评估脑干、脊髓、晶体、视神经和视交叉，V＞60Gy评价颞叶，R30Gy评价腮腺，V＜30Gy评价正常组织。其中，V＞60Gy表示大于60 Gy的体积，以cm3为单位；R30Gy表示大于30 Gy 的体积比；V＜30Gy表示小于30 Gy的体积，以cm3为单位。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19 软件对每个分析指标做配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量分布

对于所选取的17 例病例，AP 组和BP 组的靶区剂量分布均能满足临床治疗要求。AP 组和BP 组的CI和HI比较，差异无统计学意义（表1）。

2.2 危及器官和正常组织剂量分布

AP组和BP组的危及器官和正常组织剂量分布均达到了临床基本要求。相比于AP组的视交叉最大剂量（D0.03cm3），BP组的视交叉最大剂量（D0.03cm3）增加了5.8%，差异具有统计学意义（t=-3.070,P=0.007）；相比于BP的正常组织V＜30Gy，AP组增加了1.0%，差异具有统计学意义（t=3.799,P=0.002）；其余参数差异无统计学意义（表2）。

3 讨论

IMRT 技术程序复杂，要求医生靶区勾画精细，其目的是在满足靶区剂量要求的情况下，尽可能地保护邻近的危及器官和正常组织，减少远期放疗并发症的发生率，提高病人放疗后的生存质量。对于IMRT 技术，放疗计划制定时所设定的照射野的个数、照射野的角度分布、照射使用的射线能量、多叶光栅对数、多叶光栅的叶片宽度和子野数目等都会对IMRT计划的剂量分布产生一定的影响。

表1 靶区的CI、HI参数Tab.1 Conformity index and homogeneity index of target areas

表2 危及器官剂量学分析Tab.2 Dosimetric analysis of organs-at-risk

目前，直线加速器都是采用等中心照射技术，而对于常规治疗一般使用一个等中心点，因为对于款式比较老的加速器如果要使用多中心技术，需要操作员进入机房移动治疗床和旋转机架，非常的不方便。相比之下，伽马刀等中心点的移动操作方便，会更多采用多中心照射技术。也有一些文献报道了伽马刀关于等中心点的不同带来的剂量学差异［16-17］。关于直线加速器放疗计划设计中多个等中心点技术的使用带来的剂量学差异也有一些文献报道［18-19］。但是关于鼻咽癌IMRT 等中心点选择带来的剂量学差异，国内外文献少有报道。一个合适放疗计划等中心点的选择，可以减少物理师设计计划的时间，从而为整个放疗流程缩短时间，并且可以降低NTCP，提高病人的生活质量。

本研究的结果显示采用AP 和BP 这两种等中心点的治疗计划均能达到临床要求。而且两组计划的CI 和HI 没有统计学差异。从靶区来看，不能说明哪组等中心点更适合鼻咽癌IMRT 治疗。但是从危及器官和正常组织的保护来看，相比BP 组计划，AP 组在视交叉的保护方面优于BP，而且在保护正常组织方面，AP 组相比于BP 组也有明显的优势，原因有可能是相比于BP，AP的等中心点更靠近视交叉和高剂量靶区，而计划在优化过程中，子野会优先在中心点附近展开，这样使得得到的计划更可能会优先满足中心点附近的危及器官和高剂量的靶区要求，使得AP 组对视交叉和正常组织的保护更好。选择AP 能够降低正常组织的高剂量体积，从而降低NTCP，给病人带来更好的放疗后生活质量［20］。

4 结论

采用AP 和BP 都能达到临床要求的剂量分布质量。AP 组和BP 组在靶区的剂量体积百分比、CI 和HI没有统计学差异。但是在危及器官和正常组织方面，AP组对视交叉和正常组织的保护更好，因此笔者建议鼻咽癌病例的放疗计划等中心点应放在原发肿瘤和咽后淋巴结临床治疗靶区PGTVnx中心，这样能明显降低视交叉的受照剂量，并且减少病人的正常组织高剂量体积，从而减少病人的NTCP，提高病人的生活质量。