偏分野与均分野在容积调强治疗和调强放疗治疗鼻腔鼻窦癌中的剂量学比较

潘建南，冯惠怡，邓永锦南方医科大学顺德医院放射治疗科，广东 佛山 58308；中山大学附属第一医院放疗科，广东 广州 50080

鼻窦鼻腔癌是一种恶性细胞在鼻窦和鼻腔组织中形成的疾病，约占头颈部肿瘤的5%[1-2]。其解剖位置特殊，位于头颅前侧，临近眼球、视路及脑干等重要器官，鼻腔鼻窦癌的标准治疗是手术治疗和术后放疗[3]。调强放射治疗（IMRT）的高适形度剂量分布及对周围正常组织的保护，已使其成为鼻窦鼻腔癌的主要治疗手段[4-5]。容积调强治疗（VMAT）是在IMRT和影像引导放射治疗的基础上产生的新型IMRT方式，具有更多的入射角度和剂量率控制，适应靶区的剂量分布，并减少周围正常器官组织的受照剂量[6-7]。现有相关研究表明，头颈部肿瘤放射治疗射野布置设计中，通常采用均分布野、容积旋转调强或者非共面[8-10]的布野方式，而偏分野的布野方式尚未见报道。因鼻窦鼻腔癌的解剖位置偏于头颅前侧，均分布野后侧的照射野较前侧而言贡献小、效率低，且对后侧正常组织（如脑干）的照射量加大。因此在射野设计时，在保证靶区覆盖的前提下，取消后侧布野的偏分野方式，对后侧组织进行更多的保护，应成为一种考虑方案。本研究探讨了均分野和偏分野在IMRT和VMAT放射技术中的剂量学差异，以期为临床治疗选择最佳方案提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 基本资料

选取2015年12月～2016年12月中山大学附属第一医院收取治疗的10例鼻窦鼻腔癌病例作为研究对象，其中男性5例，女性5例，年龄22～69岁，中位年龄50岁，病例分期T2N0M0-T4N0M0（AJCC分期标准）。

1.2 定位图采集

用Philips 16排螺旋CT对患者治疗部位进行CT扫描。患者取仰卧位，用头颈肩一体化面模加以固定，扫描层距为1 mm，扫描范围从头顶至锁骨头下2 cm，平扫加增强扫描。CT图像通过美国Varian公司Aria局域网传输到Eclipse调强放射治疗计划系统。

1.3 靶区和危机器官勾画原则

靶区定义参考ICRU50和62号报告文件的原则，其中危及器官勾画包括脊髓、脑干、视神经、视交叉、颞叶、晶体、中耳、内耳、腮腺、下颌骨、颞颌关节等。脊髓、脑干分别外放3 mm，生成PRVs，用于计划设计及评估[11-12]。

1.4 治疗计划设计

1.4.1 处方 计划统一设定为同步加量技术放射治疗技术并归一处方，分别给予PGTV，PTV的处方量为66 Gy和50 Gy，分割次数33次，5次/周。

1.4.2 照射技术 采用Varian Eclipse 13.5治疗计划系统对每例病例分别进行IMRT和VMAT共面计划设计，使用中山大学附属第一医院Varian Novalis-Tx直线加速器实施放射治疗。其中IMRT计划分为5野偏分野（5F-N）（110°、55°、0°、305°、250°）、5野均分野（5F-E）（144°、72°、0°、288°、216°）、7野偏分野（7F-N）（120°、80°、40°、0°、320°、280°、240°）、7野均分野（7FE）（150°、100°、50°、0°、310°、260°、210°），共4组；VMAT计划采用共面2弧设计，分为偏分弧（Arc-N）（120°～240°）和全弧（Arc-E）（179°～181°）两组。采用6 MV的X射线，最大剂量率600 MU/min，计划算法为剂量体积优化算法。

1.4.3 优化条件 靶区和危及器官的优化条件（表1）。

表1 靶区PTVs和危及器官优化条件

1.4.4 计划评估 采用DVH进行计划评估，靶区PGTV和PTV1采用V100%评估覆盖率，Dmax评估高量，根据ICRU83号报告[13]的HI评估均匀性，Van’t Riet公式[14]CI评估其适形性。

D2%和D98%分别表示2%和98%体积对应的靶区剂量，Dmean表示平均剂量，HI值越大表示均匀性越好。

PTV为计划肿瘤靶体积，PTV100%为100%的处方剂量所覆盖的PTV的体积，V100%为100%的处方剂量所包含的总体积，CI值越小表示适形性越好。采用Dmax和Dmean评估正常器官。Dmax用于评估眼球、晶体、视交叉视神经和脑干，Dmean用于评估腮腺，治疗效率由机器跳数MUs进行评估。

1.5 统计学方法

采用SPSS 22.0软件对数据进行统计处理，数据用均数（标准差）表示，组间比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区覆盖率

根据IMRT计划和VMAT计划靶区的平均DVH（图1），IMRT计划及VMAT计划均能满足临床上对靶区覆盖的要求，但VMAT计划的覆盖较IMRT计划略高，且较IMRT中的五野计划差异有统计学意义（P＜0.05），而VMAT的均分弧和全弧的差异无统计学意义（P=0.848）。此外IMRT计划与VMAT计划的Dmax差异无统计学意义（P＞0.05）。

图1 靶区的平均DVH

2.2 靶区的HI和CI对比

对PGTV而言，IMRT计划和VMAT计划的HI和CI差异均无统计学意义（P＞0.05，表2）；而对PTV1的CI而言，VMAT计划更好，包括偏分弧0.885（0.019）和全 弧 0.888（0.020）较 IMRT计 划 的 5野 偏 分 0.828（0.038）、5野均分0.834（0.026）、7野偏分0.865（0.024）及7野均分0.860（0.031），而VMAT计划的偏分弧和全弧则差异无统计学意义（P=0.799）。

表2 靶区的均匀性HI和适形性CI比较

2.3 危及器官受照剂量评估

对于脑干，与IMRT计划相比VMAT计划Dmax和D1%都较低，IMRT Dmax, 平均3987～4366 cGy；VMAT Dmax， Arc-N平 均 3 826 cGy, Arc-E平 均 3 961 cGy，IMRT D1%, 平均3532～3856 cGy；VMAT Dmax，Arc-N平均3 416 cGy，Arc-E平均3 532 cGy），差异具有统计学意义（P=0.008，表3）。对于晶体，VMAT计划相比于IMRT计划有相同或更好的保护效果，Dmax和D1%大部分更低且差异具有统计学意义（P＜0.05）；而VMAT计划的偏分弧和全弧则差异无统计学意义（Len-Ipsilateral，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.137；Len-Contralateral，Dmax，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.667）。对于眼球，VMAT计划与IMRT计划的Dmax和D1%的差异无统计学意义（P＞0.05）。对于同侧视神经，VMAT计划的Dmax要比IMRT计划低，且差异具有统计学意义（P＜0.05）；而D1%上VMAT与IMRT计划相近或更低，部分差异具有统计学意义（P＜0.05）。对于对侧视神经，VMAT和IMRT计划的Dmax和D1%差别无统计学意义（P＞0.05）。对于视交叉，VMAT计划相比IMRT计划Dmax和D1%大部分更低，差异具有统计学意义（P＜0.05）；而偏分弧与全弧则无明显差别（P＞0.05）。对于同侧腮腺，VMAT计划与IMRT计划的Dmean并无明显差别（P＞0.05）。对于对侧腮腺，VMAT计划Dmean较大部分的IMRT计划低且差异具有统计学意义（P＜0.05）。

2.4 机器跳数比较

VMAT计划的平均机器跳数明显较IMRT计划低，约为IMRT计划的1/3左右，且差异具有统计学意义（P=0.000，表4）；而VMAT的偏分弧要比全弧跳数略低（Arc-N平均377.1，Arc-E平均393.4），差异具有统计学意义（P=0.003）。

表3 IMRT计划和VMAT计划中危及器官的剂量分布比较结果

表4 机器跳数比较

3 讨论

在头颈部肿瘤中，鼻窦鼻腔癌的解剖位置较为特殊，主要偏位于头颅前侧，周围紧接近眼球、视神经，后侧毗邻脑干等正常组织[15]，放疗中若采用常规均分布野或者容积旋转调强的射野设计，后侧的照射野较前侧而言贡献小，效率低，且增加了后侧正常组织的照射量。因此本文提出了在保证靶区覆盖的前提下，取消后侧布野，对后侧组织进行更多的保护的偏分野方案，并分别对VMAT和IMRT的均分野和偏分野做了剂量学比较研究。放疗计划的设计中，布野角度的优化设计，需遵循射线穿过尽可能少的正常组织，达到治疗靶区，必要时可按偏分布野的方式，以更好的保护重要危及器官[16]。本研究结果显示，偏分布野可达到与常规均分野一样的靶区覆盖效果，符合临床靶区要求；与常规均分野方案相比，偏分布野方案在眼球、晶体和视路有近似的保护效果，同时明显减少了靶区后正常组织照射量，尤其偏分野脑干的均量、D1%明显比同射野数的常规均分野低。因此偏分布野应可作为鼻窦鼻腔癌放疗射野设计的一种考虑方案。

有文献报道，VMAT与IMRT相比，具有更多的入射角度和剂量率选择，在治疗过程中通过多角度治疗，对机架角度、旋转速度、MLC叶片位置及射线剂量率进行连续变化控制，可获得与IMRT近似或更优的剂量分布，减少周围正常器官组织的受照剂量，并可明显减少机器跳数[17-18]。李润霄等[19]做过副鼻窦肿瘤IMRT和VMAT计划的剂量学比较，发现对于靶区剂量分布而言，VMAT技术较IMRT技术具有更好的覆盖和适形性。本研究也证实，与传统IMRT相比，VMAT可获得更优的靶区剂量分布，PTV的适形性更好；同时VMAT计划对危及器官和正常组织的保护效果更好，晶体、视交叉、脑干等平均受量更低。而机器跳数上，VMAT计划的跳数明显减少，约为IMRT的1/3左右，提高了机器效率[20-22]。因此在实际治疗条件允许的情况下，可优先选用VMAT方式。

有报道研究了部分弧计划在中央型肺癌放疗中的应用[22]，并与常规全弧计划进行比较，发现部分弧技术靶区适形度指数有所下降, 其他剂量学指标均无明显变化，而双肺受量有所下降，尤其V5下降明显，其他危及器官无明显差别，认为部分弧技术对降低肺部受量有优势。本研究显示，偏分弧计划与常规全弧计划相比，靶区覆盖接近，晶体、眼球及视神经的保护效果也接近。而对于脑干而言，偏分弧的Dmean和D1%都比全弧低，差异具有统计学意义（P＜0.05）；另一方面，偏分弧的机器跳数也比全弧机器跳数略少，差异具有统计学意义（P＜0.05），机器效率较全弧更高。据此可证明，鼻窦鼻腔癌放疗射野设计中偏分弧较全弧更有优势。因不同病人靶区位置略有差别，据研究结果可看出，部分病人5野计划中，射野角度刚好避开视神经和腮腺等正常组织。受此影响，该部分病人5野与7野及VMAT相比受量更低，但该结论并不具有统计学意义（P＞0.05）。另外，因受合适的病人样本数量限制，本文只选取了10例病例进行，为避免可能存在的结果偏差，可增加样本数进行进一步研究。

综上所述，在放射治疗中对于鼻窦鼻腔癌病种，因其特殊解剖位置，可考虑偏分布野方案，取消头颅后侧布野，在保证满足靶区覆盖的前提下，对靶区后侧的正常组织提供更好的保护。在放疗技术选择上条件允许时，可优先考虑VMAT技术，尤其可选用偏分弧设计，以获得更优的剂量学分布。