高分级脑胶质瘤4种同步加量调强放射治疗的剂量学分析

郭飞宝

福建医科大学附属第一医院放疗科，福建福州350005

前言

脑胶质瘤起源于脑部神经胶质细胞，是最常见的原发性颅内恶性肿瘤，约占所有颅内肿瘤的50%，恶性胶质瘤呈浸润性生长，手术经常无法完整切除，且术后的复发率很高，预后也是中枢神经系统肿瘤中最差的［1-2］。调强放射治疗是目前放射治疗的一种先进技术，容积旋转调强（VMAT）目前得到广泛的应用，相比于常规的静态调强（IMRT），其在达到临床处方剂量要求和保护正常脑组织及危及器官的同时，有着更好的适形度指数（CI）。同步加量技术能够实现对不同靶区照射不同的剂量。本文通过对21例脑胶质瘤术后患者两种调强技术（VMAT 和IMRT）二级、三级同步加量进行比较，探讨4 种治疗方法的剂量学特点并予以评价，为临床放疗方法选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

随机选取2016～2017年于福建医科大学附属第一医院放疗科进行放射治疗的脑胶质瘤术后患者21例，男13 例、女8 例，年龄18～64 岁，平均年龄（44.8±12.3）岁，TNM分期为2～4期。

1.2 方法

对患者进行体位固定及CT 图像采集，设备：西门子大孔径定位CT（Definition AS 128）；激光定位系统（Gammex 3000）；深圳克莱瑞迪的固定体架以及头颈肩模。通过网络直接将在大孔径CT 扫描的患者CT 图像传送至TPS 计划系统中，由临床医生进行靶区勾画：可见病灶的计划靶区（PTV-G）、高危计划靶区（PTV-1）和低危计划靶区（PTV-2），同时勾画正常脑组织All Brain、PTV-2 外扩1 cm 减去PTV-2 的环（Ring1）、PTV-2 外扩2 cm 减去PTV-2 外扩1 cm 的环（Ring2）、PTV-2 外扩3 cm 减去PTV-2 外扩2 cm 的环（Ring3）。并开计划申请单，二级同步加量调强放疗计划PTV-1、PTV-2的处方剂量分别为60 Gy和51 Gy，25 f，5 周，进行三级同步加量调强放疗计划的设计，PTV-G、PTV-1、PTV-2 的 处 方 剂 量 分 别 为69 Gy、60 Gy 和51 Gy，25 f，5 周。设备：Raystation 计划系统（Raysearch,Sweden），软件版本4.7。

由物理师根据临床医生开的计划申请单对21 例患者进行计划设计，每个患者设计4 种计划，用同样的物理限制条件进行计划的设计，包括：二级同步加量静态调强计划（IMRT2）、二级同步加量容积调强计划（VMAT2）、三级同步加量静态调强计划（IMRT3）、三级同步加量容积调强计划（VMAT3）。要求4 种计划都能够满足临床要求。设备：Raystation 计划系统（Raysearch,Sweden），软件版本4.7。

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0 统计学软件进行数据处理，采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4组调强放疗计划靶区CI值情况分析

4组调强放疗计划靶区都能达到临床处方剂量要求的情况下，VMAT计划的CI不论在二级同步加量还是三级同步加量的情况下都比同分级的IMRT计划要好。在二级同步加量的计划中，VMAT2计划的CI值与IMRT2计划的CI值有显著差异（t=3.917,P＜0.001）；在三级同步加量计划中，VMAT3计划的CI值与IMRT3计划的CI值有显著差异（t=10.147,P＜0.001），见图1。

图1 患者二级和三级同步加量计划CI值比较分析Fig.1 Comparison of conformity index of the two-and three-stage simultaneous integrated boost plans

2.2 不同调强方式对正常脑组织剂量影响分析

正常脑组织：同级别同步加量不同调强计划，分析All Brain 的V10、V20、V30、V40和Dmean的实际受量，发现VMAT 计划的V10相对于IMRT 计划较高，而V20、V30、V40VMAT 计 划 低 于IMRT 计 划。对 于Ring1、Ring2、Ring3 的Dmean，尽管部分分析值P值小于0.05，但仅能说明在对比实验中，该两组数据存在差异，并不能说明VMAT组优于IMRT组。

对同样调强技术的二级同步加量和三级同步加量计划进行对比，分析All Brain 及Ring1、Ring2、Ring3 的V10、V20、V30、V40和Dmean。IMRT2与IMRT3计划相比较，Ring1 和Ring2 的V10和V20差异有统计学意义（P＜0.05），Ring3和All Brain的V10差异有统计学意义（P＜0.05），其他参数差异无统计学意义（表1），这说明在二级同步加量基础上进行三级同步加量会增加IMRT 计划中靶区周围正常脑组织V10的体积，甚至增加靶区周围0～2 cm 处V20的体积。VMAT2与VMAT3计划相比较，Ring1 的V10、V20、V30和Ring2 的V10、Dmean差异有统计学意义（P＜0.05），其它参数差异无统计学意义（表2），这说明在二级同步加量基础上进行三级同步加量会增加VMAT 计划中靶区周围0～1 cm 处正常脑组织V10、V20、V30的体积以及1～2 cm 处正常脑组织V10的体积和Dmean。

表1 IMRT2与IMRT3中脑组织受量比较差异性分析Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of brain tissues between IMRT2 and IMRT3

表2 VMAT2与VMAT3中脑组织受量比较差异性分析Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of brain tissues between VMAT2 and VMAT3

2.3 患者VMAT计划与IMRT计划机器跳数（MU）

VMAT计划相对于IMRT计划MU无统计学意义，IMRT3、VMAT3两组计划平均MU值为362.89，相对于IMRT2、VMAT2两组计划的平均MU值（307.84）增加了17.88%，分别对比IMRT2与VMAT2、IMRT3与VMAT3两组计划，差异无统计学意义（t=0.69、1.70,P=0.67、0.12）。

3 讨论

高分级脑胶质瘤是临床上常见的难治性中枢神经系统肿瘤，因为脑胶质瘤无包膜且具有浸润性生长的生物学特性，所以其与周边正常组织无明确边界，肿瘤切除术后原发部位仍有肿瘤残存，单一手术治疗很难达到治疗目的，临床上多采用常规手术后联合放疗治疗以提高患者生存率［3］。恶性胶质瘤具有原位复发的特点，90%以上的患者复发在距原发灶2 cm以内的范围［4］。

随着放疗技术的发展，VMAT技术相比于传统IMRT技术、适形放射治疗技术等更能显现出其优势。同步加量的调强放射治疗技术通过分次剂量的不同，同时给以不同靶区不同剂量，在肿瘤区及周围组织形成剂量梯度，肿瘤区的生物剂量因分次剂量提高而总剂量得以提高，从而缩短总治疗时间，提高等效生物剂量，减少正常脑组织受量［5］。Nakamatsu等［6］报道了13例Ⅲ～Ⅳ级脑胶质瘤患者采用同步加量技术，认为此种放疗方法安全有效，但是统计结果无生存优势。Panet-Raymond 等［7］报道同步加量放射治疗技术治疗35 例Ⅳ级脑胶质瘤患者的结果，平均总生存时间为14.4个月，平均无复发生存时间为7.7个月。患者均无出现晚期副反应，表明该方案毒性反应较小，且较常规放疗能缩短2周的放疗时间，生存预期与常规放疗相似。在肿瘤区及周围组织形成剂量梯度，肿瘤区因分次剂量提高而总剂量得以提高，从而缩短总治疗时间，提高等效生物剂量，减少正常脑组织受量［7-8］。

本研究在随机选取的21例病例中，制定了4个调强计划，在满足医生的处方剂量要求情况下，进行数据分析对比之后，发现相同级别的同步加量情况下，VMAT相对于传统的IMRT计划有着更好的CI；VMAT计划的正常脑组织的低量区相对于IMRT来说增加，高量区则相反；同样调强技术的二级和三级同步加量计划进行比较，其正常脑组织的受量基本没有增加，只是肿瘤附近的正常脑组织V10及部分V20是有区别的，V30和Dmean同步加量后剂量没有明显增加，这样为临床对于高分级脑胶质瘤的计划处方剂量提量提供了依据。另外三级加量治疗高分级胶质瘤的时候，其MU相对于二级加量治疗是增加的，但是因为目前的直线加速器剂量率已经很高，整体的治疗出束时间对于患者单次的治疗时间来说影响不大，不会造成患者体位的改变以及舒适度的降低，所有的患者都能满足治疗的要求，且三级加量的方式，提高了分次剂量，提高了肿瘤区的生物剂量。

目前脑胶质瘤的复发也从一定程度上表明常规放射剂量的不足［10-13］，上述21例患者的计划中，三级同步加量调强技术相对于二级同步加量在没有明显增加正常脑组织受量的情况下，可以增加肿瘤靶区的处方剂量，对于肿瘤局部控制率、生存率有怎样的影响，需要在临床随访方面作进一步的研究讨论。另外靶区勾画的磁共振影像的获取也是脑胶质瘤放射治疗的一个研究方向［15-17］，精确放射治疗的基础是精确的靶区定位，超过50%的患者接受术后的MRI检查，这些资料为临床进行二级、三级同步加量治疗提供了影像基础，越来越多的MRI定位系统应用也为脑胶质瘤的治疗提供更多的保障。