脑膜瘤容积弧形调强与固定野调强剂量学比较

李红伟 盛晓芳 汪洋 宋婷婷 韩磊 胡小洋 上海伽玛医院 （上海 200235）

内容提要： 目的：研究医科达容积弧形调强（VMAT）与固定野调强（IMRT）两种放疗技术，在脑膜瘤中剂量学差异。方法：应用Oncentra治疗计划系统，对20例脑膜瘤患者分别设计VMAT和IMRT放射治疗计划，采用剂量体积直方图，并比较两种方案中靶区和危及器官的剂量学差异，使用SPSS19.0分析统计差异，并比较两种计划治疗的总跳数（MU）和治疗时间。结果：VMAT和IMRT放疗计划中CTV和PTV的Dmean、Dmin、CI、V100%无明显差异（P＞0.05）；VMAT计划中CTV的Dmax和HI比IMRT计划略高，差异有统计学意义（P＜0.05），脑干的D01、Dmean，左视神经Dmax，垂体Dmax、Dmean比IMRT低，有统计学意义（P＜0.05）。结论：对于脑膜瘤患者，VMAT与IMRT都能同等满足剂量学的要求，但具有减小治疗照射时间和机器总跳数优势。

脑膜瘤（Meningiomas）来源于大脑和脊髓中的蛛网膜帽状细胞，占颅内肿瘤约13%～26%，是比较常见的原发性中枢神经系统肿瘤，典型的脑膜瘤患者生存率超过80%，对于非典型和恶性患者5年生存率低于60%，主要与电离辐射，颅脑损伤，NF2基因缺失，性激素等有关。手术切除仍然是可行的治疗方式，尤其是根治性切除，当脑膜瘤不适合做手术时，在术后残留肿瘤的情况下，或在复发的情况下，放疗是一种好的选择。目前容积弧形调强（VMAT）治疗脑膜瘤相关文献较少，本文通过对20例脑膜瘤病例采用容积弧形调强（VolumetricModulatedArcTherapy，VMAT）与固定野调强（IntensityModulationRadiatedTherapy，IMRT）两种治疗技术，比较两种计划中靶区和危及器官剂量的差异，为脑膜瘤患者提供临床参考计划。

1.资料与方法

1.1 病例选择

选择2016年4月～2018年7月住院放疗的20例WHOⅡ级脑膜瘤患者，年龄21～70岁，平均45岁，男性16例，女性4例。

1.2 体位固定与图像获得

患者使用头部个性化热软化塑料面罩固定，采用仰卧位，使用GECT66064排128层螺旋CT进行2.5mm薄层扫描，相同体位下进行MRI扫描（增强， fl air，T1，T2），将获得的CT和MRI图像传输至Oncentra计划系统进行图像融合，在MRI图像上勾画靶区，参照ICRU83号报告在Oncentra工作站进行靶区和危及器官勾画，影像上可见肿瘤区GTV为增强MRI可见区域，临床靶区CTV为GTV外放2cm，计划靶区PTV为CTV外扩0.3～0.5cm。

1.3 计划设计

在靶区完全相同的情况下，应用Oncentra计划系统，采用GPU简串卷积计算方法，使用医科达Synergy加速器，能量为6MVX射线，Agility机头，80对MLC叶片，叶片等中心宽度0.5cm。IMRT计划设计采用非共面6野等中心布野方式，加速器的最大剂量率为600MU/min；VMAT计划为单弧逆时针（机头角0°，床角0°）等中心旋转治疗，最小子野跳数5MU，计算最小子野面积为2cm2，最大迭代数100，网格间距均为0.2cm，最大子野数量60，最优容差0.001，PTV处方剂量为56Gy/28f，两种放疗计划使用相同的剂量权重与剂量限值，使其达到临床上的剂量要求，晶体最高剂量小于6Gy，脑干、视神经、视交叉最高剂量小于54Gy。

1.4 评估方法

1.4.1 靶区和危及器官（OrganAtRisk，OAR）分析CTV、PTV受照的最大剂量Dmax（D2，2%靶体积剂量）、最小剂量Dmin（D98，98%靶体积剂量）、平均剂量Dmean、100%处剂量所包绕体积V100%。均匀性指数HI，HI数值越小说明靶区剂量分布越均匀，适合度指数CI，CI数值范围0～1，越接近1说明适合度越好[1]。晶体、视神经、视交叉、垂体分析Dmax（D2，2%体积剂量），脑干分析D01（1%的体积受照剂量）。

1.4.2 MU（机器跳数）和治疗时间评估MU为所有射野相加的总和，治疗时间为加速器实际治疗时间T（不包括摆位时间），包括转床时间。

1.4.3 统计学处理

数据利用SPSS19.0进行分析，2种计划剂量学差异采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2.结果

2.1 两种计划剂量学比较

如表1所示，两种治疗计划IMRT和VMAT的剂量分布均能够满足靶区处方和危及器官要求，两种计划CTV和PTV的Dmean、Dmin、CI、V100%无统计学差异（P＞0.05）。VMAT计划中CTV的Dmax和HI比IMRT计划略高，差异有统计学意义（P＜0.05）。可见两种计划对靶区剂量学结果大致相当，两组计划均可满足所有危及器官剂量要求，VMAT计划中脑干的D01、Dmean，左视神经Dmax，垂体Dmax、Dmean比IMRT低，有统计学意义（P＜0.05），其他部分危及器官的Dmax和Dmean数值比较接近，没有统计学意义（P＞0.05）。

2.2 机器跳数和治疗时间

从表2中可以看出，两种计划的机器跳数（MU），计算时间和治疗时间都有统计学意义（P＜0.05），两种计划的平均MU有差别，VMAT平均比IMRT减少了16%，治疗时间也有较大差异，VMAT单弧治疗时间大约是IMRT的1/5，但是VMAT的优化计算时间要比IMRT时间长很多，约是IMRT的2.6倍。

3.讨论

目前关于容积弧形调强与固定野调强的剂量学差异有许多文献进行了研究，对于头部肿瘤的研究，文献[2]和本文得到上面类似的结论，结果显示VMAT的PTV覆盖率、CI和HI与IMRT大致相当，减少MU和放疗时间等。对于危及器官的讨论，文献[1]中指出VMAT对眼角膜，晶体，视神经的平均剂量有较大的降低5%～29%，对晶体，视神经最大剂量降幅为16%～33%，其他危及器官剂量大致相当，这与本文也得到类似的结论，可见合理使用VMAT具有降低部分危及器官剂量作用，VMAT主要有两方面的优势。首先照射速度快，缩短治疗时间，有证据显示生存率不仅与剂量有关，还取决于治疗时间，短的治疗时间有助于提高生存率，改进患者治疗中舒适度和减少移动的风险；另一个优势是VMAT减少机器跳数（MU），由于IMRT子野数多，照射时间长，IMRT的散射线剂量和漏射线剂量都会导致MU升高，可能诱导继发肿瘤发生，VMAT主要缺点是做出计划需要很多时间。从计算复杂性上讲，VMAT计划优化是一个非常难的非凸问题，因为其求解空间大、优化变量多[3]。由于其计划和实际照射的复杂性，VMAT计划系统的质量保证和剂量验证要比IMRT更加严格。因此，可以根据实际情况适当选择VMAT作为临床放疗。

表1. 两种计划靶区与危及器官剂量学指标比较(±s)

表1. 两种计划靶区与危及器官剂量学指标比较(±s)

Item IMRT VMAT P Monitorunits/MU 426.7 360.3 0.017 Optimizingtime/min 325.2±13.2 850.9±18.2 0.049 Treatmenttime/min 468.6±20.4 109.7±11.7 0.000

表2. IMRT和VMAT计划机器跳数、优化时间和治疗时间比较(±s)

表2. IMRT和VMAT计划机器跳数、优化时间和治疗时间比较(±s)

Item IMRT VMAT P CTV(cGy)Dmax 6035.40±18.44 6082.53±53.75 0.025 Dmean 5740.42±11.56 5756.20±9.26 0.058 Dmin 5468.30±17.72 5446.48±27.23 0.446 V100% 95.36±1.25 97.42±1.06 0.229 HI 10.30±1.77 11.80±2.23 0.028 CI 0.49±0.02 0.48±0.01 0.421 PTV(cGy)Dmax 6070.13±19.72 6097.43±15.65 0.206 Dmean 5742.63±8.86 5758.10±7.82 0.062 Dmin 5254.85±26.50 5242.15±30.52 0.456 V100% 90.89±1.65 93.40±0.83 0.065 HI 14.43±0.66 15.38±0.88 0.141 CI 0.81±0.02 0.82±0.02 0.651 OAR(cGy)BrainstemD01 1490.30±310.60 801.12±356.78 0.006 Dmean 867.23±165.95 305.2±136.60 0.005 LenLDmax 143.6±31.97 142.9±29.62 0.823 Dmean 132.15±30.47 125.22±22.61 0.450 LenRDmax 158.32±30.13 143.75±30.62 0.332 Dmean 124.40±27.36 112.20±25.80 0.085 OPticalnerveLDmax 829.11±425.53 601.13±451.23 0.013 Dmean 575.73±325.80 480.34±342.53 0.150 OPticalnerveRDmax 779.23±420.37 623.28±436.46 0.075 Dmean 572.02±320.78 480.69±323.42 0.156 pituitaryDmax 1183.57±456.43 692.57±461.73 0.016 Dmean 1063.78±403.12 573.63±375.23 0.023