肺癌脑转移瘤全脑照射中铅门固定、铅门跟随及联合使用技术的剂量学比较研究

梁宇棋 唐钒 李晏宁 李霞 刘书朋

(南方医科大学南方医院放疗科，广州 510515)

肺癌是发生脑转移最常见的恶性肿瘤之一，预后极差[1]，在完全不治疗的情况下其中位生存期仅1 个月[2-3]。目前，脑转移瘤的主要治疗方法有全脑放射治疗(whole brain radiation therapy,WBRT)，立体定向放射治疗(stereotatic radiotherapy,SRT)，SRT联合WBRT 和化疗等，其中WBRT 为肺癌脑转移瘤的基本治疗方式[4]。由于正常脑组织、晶体、视神经、脑干等重要器官都有其放射治疗的耐受剂量，因此，目前更多会采用同步推量(simultaneous integrated boost,SIB)的方式进行全脑放射治疗[5-6]，但即便如此，对于患者正常组织依然会有所损伤。因此，如何能在保证疗效的情况下，更好地保护正常组织，一直是放疗计划发展的方向。加速器设备在21 世纪早期已发展为使用多叶准直器(multileaf collimators,MLC)替代铅块的方式来进行调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)[7]。但MLC 由于自身结构影响，具有0.7%～0.9%的漏射率，而加速器铅门(Jaw)结构具有更低的漏射率，据研究[8-10]表明，可达到0.1%以下。因此，目前的加速器中提供了铅门跟随MLC 移动的铅门跟随技术(jaw tracking,JT)，铅门固定不动，MLC 在射野中移动的铅门固定技术(fixed jaw,FJ)及同时使用两种技术(JT+FJ)这3 种方式进行放疗计划的制作。Feng 等[11]曾报道，铅门跟随技术在IMRT 中可有效降低MLC 漏射剂量。而Chen 等[12]在研究中发现，铅门固定有时能够更好地保护腹盆部的危及器官。

对于全脑放疗的患者，由于漏射剂量导致其危及器官尤其是视功能的放射损伤，在临床上尤为常见[13]。本文基于全脑加同步推量放疗IMRT 技术，研究比较不同铅门技术的选择在靶区剂量覆盖和危及器官保护上的剂量学优劣，从而为临床上提供更好的计划方式和方法参考[14]。

1 对象和方法

1.1 病例选择

本研究回顾性分析2017～2019 年在我院行放射治疗的48 例肺癌脑转移患者，其中男34 例，女14 例，年龄48～76 岁。转移灶数量≤5 的共26 例，＞5 的共22 例，脑转移瘤未行外科手术及立体定向放疗等治疗，无颅外其他部位转移。所有患者均采用头部热塑膜材料固定体位，同时采用飞利浦大孔径CT 扫描，扫描层厚3mm，层距3mm。扫描结束后，图像传输至瓦里安Eclipse 计划系统。

1.2 靶区勾画及危及器官勾画

CT 扫描下的转移灶定义为肿瘤靶区GTV，靶区剂量56Gy/28F,全脑定义为临床靶区CTV，靶区剂量为40Gy/28F。同时，危及器官使用柏视医疗勾画系统进行自动勾画后传输至瓦里安Eclipse 系统。

1.3 放疗计划设计方法

放疗计划使用瓦里安Vital Beam 直线加速器的机器参数，射线能量为6MV，MLC120 片，运动方式为滑窗模式(Sliding Window)。同时选择瓦里安公司目前最新的Eclipse 计划系统，版本为15.5.12，采用AAA 算法，计算网格为3mm，无控制点数目限制，优化完成后靶区GTV 归一满足98%的处方剂量覆盖。

所有计划使用8 野进行优化，其中7 野(0°，52°，104°，156°，204°，256°，308°)为共面野，1野（45°，床转角90°）为非共面野。同时对所有患者分别使用FJ、JT 和FJ+JT 3 种方式进行计划优化，并保证所有计划都在同一参数条件下进行优化。

在制定FJ 和FJ+JT 计划时，非共面射野优先通过锁野方式避开晶体，同时，共面野在优先保证覆盖CTV 靶区情况下，尽量避免照射到其他危及器官，两种计划之间的差别主要在于FJ 计划铅门基于初始设置的大小固定不变，而FJ+JT 计划在FJ 计划的基础上铅门跟随MLC 实时开口大小进行运动，其运动范围限定在初始设置范围内。JT 计划设计时，由于铅门会根据优化条件自动调节，因此不作处理。3 种技术的非共面射野情况如图1 所示。

1.4 计划评估

所有计划根据标准剂量体积直方图进行评估，靶区评价指标为肿瘤靶区GTV 覆盖最小剂量D98%和最大剂量D2%，临床靶区CTV 覆盖最小剂量D98%和最大剂量D2%，其中D98%、D2%分别为98%、2%靶区体积所受到的照射剂量。危及器官评价指标有左右晶体的全局最大量Dmax及平均量Dmean，左右视神经的全局最大量Dmax及平均量Dmean，脑干的全局最大量Dmax。

1.5 计划验证

使用IBA 的剂量验证工具Matrixx 对48 例患者共144 个放疗计划进行计划验证。验证采用（3mm，3%）的γ 通过率标准，最终验证通过率全部＞95%，满足临床要求。

1.6 统计方法

使用SPSS 26.0 软件对3 组放疗计划进行统计分析，所有统计参数使用均值±标准差表示，对数据结果进行配对样本t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量学比较

图1 3种技术非共面射野设置及剂量计算方式

48 例患者在分别使用JT、FJ 及FJ+JT 3 种计划设计方式后的靶区GTV、CTV 剂量学参数如表1 所示。3 种不同技术在肿瘤靶区GTV 处方剂量归一到98%后，两靶区均能达到处方剂量要求。这说明在优化参数一致的情况下，3 种技术对于靶区的影响也基本一致，不会导致靶区欠量。而对于GTV 的高剂量区，在使用铅门跟随技术下的JT 与JT+FJ两种计划方式得到的D2%分别比FJ 方式设计的计划低16.33、18.8cGy，差异有统计学意义(P＜0.05)。

2.2 危及器官受照剂量比较

3 种技术的危及器官受照剂量结果如表2 所示。将不同的危及器官(organ at risk,OAR)参数两两比对，得到3 种技术在不同器官上的统计学差异性。从表2 中可以看到，对于不同的危及器官，3 种技术下的器官受量差异不尽相同，这说明3 种技术对于危及器官的影响并不一致，具有差异性。JT+FJ 计划晶体受量最低，JT 计划视神经Dmean最低，对于脑干Dmax，JT 计划和JT+FJ 优势相当，均比FJ 计划低。其中JT+FJ 相对于JT、FJ 计划，左侧晶体Dmax分别降低16.4、78.85cGy，Dmean减少19.67、70.98cGy，右侧晶体Dmax分别降低14.03、82.76cGy，Dmean减少15.02、75.98cGy，差异均有统计学意义(P均＜0.05)。对于左侧视神经Dmean，JT比FJ、JT+FJ 计划分别减少90.23、90.85cGy，右侧视神经Dmean减少89.12、110.85cGy，差异均有统计学意义(P均＜0.05)。JT 与JT+FJ 计划在脑干Dmax表现上相当，差异无统计学意义(P＞0.05)，但两种计划方式均比FJ 计划分别降低20.54、27.36cGy，差异有统计学意义(P均＜0.05)。

3 讨论

对于肺癌脑转移瘤患者，全脑放疗仍是目前比较普遍采用的治疗方案。Liu 等[15]通过比较铅门跟随和铅门固定技术在基于容积旋转调强(volumetric modulated arc therapy,VMAT)技术的立体定向放射外科计划中的作用，得出铅门跟随技术在VMAT 计划中危及器官的低剂量体积更有优势，但在WBRT中，CTV 照射剂量要求达到V40＞95%，高剂量范围较大，危及器官受照剂量会大大增加。

本研究基于所有计划都在同一优化条件计算下，将GTV 处方剂量归一到98%，着重观察在不同技术下，危及器官的剂量学结果。研究结果显示，JT、FJ 和FJ+JT 计划在靶区GTV、CTV 的剂量学参数均满足临床要求，而JT 与JT+FJ 两种计划的GTV D2%均比FJ 计划低，这说明在铅门跟随技术作用下，靶区高剂量体积区域能得到更好的控制。但本研究结果也显示，3 种技术之间的差异性在不同危及器官下的表现有较大的区别。由于本次研究特地将靶区外的器官通过固定铅门方式进行分割，因此，在比较中也将危及器官分成了靶区内和靶区外两种情况。

对于靶区外的危及器官，JT 和FJ+JT 计划均对晶体的保护较好，FJ+JT 计划表现更优，铅门跟随技术能有效减少照射过程中晶体处于仅有MLC 屏蔽下的时间，再加上本次计划设计中FJ 与FJ+JT 计划对铅门位置进行设置时，在保证靶区覆盖的情况下尽量避开靶区外器官，因而表现出该剂量学差异。对于贴近靶区的器官，JT 计划下双侧视神经Dmean最低，其原因在于双侧视神经位于晶体侧，且贴近靶区，在使用铅门固定技术时为了尽量避开晶体射野，该侧铅门会紧贴靶区，导致靶区边缘侧向散射减少，要使该区域达到同样的处方剂量，需要更高的机器跳数，从而使邻近的器官受量增加。对于靶区内的危及器官，JT 和FJ+JT 计划在脑干的高剂量点Dmax优势相当，均比FJ 计划低，与靶区GTV 高剂量区D2%的比较结果相同，这说明铅门跟随技术能够更有效控制受照射体积内的高剂量。Wu 等[16]曾在报告中指出，JT 技术在多靶区和大射野计划中的剂量学优势更加明显，但当时研究并没有结合联合使用技术进行分析。本研究中，全脑放疗同样具备多靶区的大射野特征，结果呈现出铅门跟随和联合使用技术互有优势的情况。

表1 3 种铅门技术选择下靶区GTV、CTV 的剂量学参数比较(cGy,±s)

表1 3 种铅门技术选择下靶区GTV、CTV 的剂量学参数比较(cGy,±s)

注：a)为JT 方法与FJ 方法靶区参数的比较；b)为JT 方法与JT+FJ 方法靶区参数的比较；c)为FJ 方法与JT+FJ 方法靶区参数的比较

表2 3 种铅门技术选择下危及器官的剂量学参数比较(cGy,±s)

表2 3 种铅门技术选择下危及器官的剂量学参数比较(cGy,±s)

注：a)为JT 方法与FJ 方法危及器官参数的比较；b)为JT 方法与JT+FJ 方法危及器官参数的比较；c)为FJ 方法与JT+FJ 方法危及器官参数的比较

本次研究可以看出，铅门跟随和联合使用技术对于危及器官的保护比铅门固定技术更有优势，其原因可能是由于MLC 本身漏射率过高，导致危及器官的均量和高量较高，与Zhang 等[17]得出的结论一致,而铅门跟随技术能够有效降低叶片的透射和漏射[18]。而对于靶区来说，3 种技术都可以满足要求，同时在剂量传递过程中的准确性上也并没有差异，计划验证Gamma 通过率均大于95%。

由于肺癌脑转移瘤患者的危及器官较多为串联器官，因此，对于危及器官高剂量点的要求需要更为严格，从而避免发生放射性损伤。本研究结果表明，联合使用技术对于Dmax的保护比铅门跟随技术更好，尤其在晶体的保护上可以达到3%或更高。这可能是由于联合使用技术中固定铅门所起到的作用，导致了这种结果。

综上所述，对于肺癌脑转移瘤需要进行全脑照射加同步推量的患者，联合使用技术可以使危及器官得到更好的保护，从而保护患者尽量避免放射性损伤。因此，在设计放疗计划时，应在临床实践中予以充分考虑该项技术。