全脑全脊髓放疗中静态调强和容积调强的剂量学对比

朱俐颖，胡小洋，孙磊，汪洋，

(1.复旦大学附属华山医院放射治疗中心，上海，200235；2.上海伽玛医院放疗科，上海，200235)

全脑全脊髓照射(craniospinal irradiation, CSI)是一种常用的中枢神经系统肿瘤放疗技术，主要应用于容易沿脑脊液播散的恶性肿瘤，如髓母细胞瘤、生殖细胞肿瘤和播散性的室管膜瘤等。CSI靶区包括全脑和整个脊髓腔，照射范围大，患者容易出现如恶性、呕吐、和骨髓抑制等不良反应。特别是接受CSI的患者大多是青少年和儿童。因而如何在靶区获得足够剂量的前提下，降低CSI带来的的毒副反应，成为临床上关注的热点[1-6]。

近几年随着放射治疗设备和技术的不断进步，调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)，容积旋转调强放射治疗(volumetric modulated arc therapy，VAMT)等先进技术在临床上广泛应用，成为目前放射治疗的主流技术。IMRT技术要求照射野内的射线强度按照一定要求进行调节，以达到更好的靶区适形度。VMAT是通过在机架旋转的同时改变剂量率和多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)的射野形状来实现靶区剂量覆盖的一种动态调强技术。VMAT技术可以通过增加受照正常组织的分散度来减少正常组织的受照量，以期减少放疗后不良反应；并通过多中心计划优化的方式实现对较长靶区进行高度适形照射。本研究通过比较两种技术在CSI的剂量学差异，为临床合理选择照射技术提供依据。

1 资料和方法

1.1 研究对象

回顾性分析2019年在上海伽玛医院放疗中心接受CSI的连续病例20例，其中男性14例，女性6例。病理分类：髓母细胞瘤4例，生殖细胞瘤13例，松果体中间分化型肿瘤3例。其中14岁以下儿童8例：生殖细胞瘤6例，松果体中间分化型肿瘤2例。所有患者均行全脑全脊髓定位扫描，完成临床靶体积(clinical target volume，CTV)和危及器官(organ at risk，OAR)勾画。

1.2 仪器设备

定位采用GE 公司的CT Optima 660定位系统，放疗计划系统是Oncentra治疗计划系统(Elekta，Version 4.1)，治疗机是Elekta公司的Synergy医用电子直线加速器，配置Agility 机头，机头叶片等中心处宽度为5 mm，最大治疗野40 cm×40 cm。加速器的输出剂量每周由物理师进行校准。

1.3 定位方式和靶区勾画

患者采取仰卧位，双手平放于身体两侧，使用热塑料头颈肩膜体位固定,头部使用B号枕。使用CT进行模拟定位，模拟定位时采取头先进，扫描层厚为5 mm。扫描范围为头顶空白处至坐骨结节处下2 cm。由医生在Oncentra 医生工作站上勾画CTV和OAR，CTV外放5 mm定义为计划靶区(planning target volume，PTV)，并将Body体积减去PTV定义为正常组织(normal tissue，NT)。然后由物理师在治疗计划系统上分别设计用于临床治疗的ss-IMRT(step and shoot IMRT)和 VAMT 计划。

1.4 治疗计划的设计

PTV的处方剂量为36 Gy/20次，单次剂量1.8 Gy。由于目前加速器等中心处的最大射野为40 cm×40 cm,根据患者靶区的长度，设置三个治疗中心，对应三个计划。ss-IMRT计划治疗每个中心均采取5野分布方式，照射野角度分别为180°、310°、50°、130°、230°。VAMT计划每个中心采用2个全弧照射(顺时针182°～178°，逆时针178°～182°)，因Onentra治疗计划系统不支持三个中心的计划同时进行优化，为避免射野衔接处出现剂量冷点和热点，相邻中心射野使用Oncentra中的Pre-treated plan功能，此功能是在计划优化时，加入上一个治疗中心已优化完成的计划剂量分布，可以使相邻中心计划的射野衔接处的剂量分布更为理想。

ss-IMRT与VMAT设计时使用相同的三个治疗中心，第一段是全脑照射野，下界设置在颈4锥体水平；第二段照射野的上界衔接全脑照射野的下界，下界设在胸10锥体，第三段照射野上界到胸10锥体，下界包含完整的PTV。三段计划按次序优化，在二、三段计划优化前，分别使用Pre-treated Plan功能，即加入上一段计划的剂量分布，使接野处得到较均匀的剂量分布。ss-IMRT设置每个射野的子野控制点上限为20个，VMAT设置每4°为一个子野控制点，两种计划优化时计算网格大小为2.5 mm×5 mm×2.5 mm，对PTV和OAR使用相同的限制函数和剂量参数进行优化。

1.5 剂量学评估

在2 组计划都能满足临床要求(95%处方剂量线覆盖至少95%的靶区体积)的前提下，利用剂量体积直方图、剂量分布图得出的两种放射治疗计划的靶区适形指数(CI)、剂量均匀指数(HI)、107%处方剂量线所包含的靶区体积(V107)和靶区内最大剂量点剂量值(Dmax)，并进行剂量学差异分析，其中，CI=VP-t2/(VP×Vt)，VP-t代表95%处方剂量线所包绕的靶区体积，VP为靶区体积，Vt是95%处方剂量包含的体积8。CI值越接近1，说明靶区适形性越好。HI=D5/D95，即5% 及95% 靶区体积所接受的照射剂量之比；HI值越大表示靶区剂量的均匀性越差9。各OAR的评估通过剂量-体积直方图(dose-volumne histogram，DVH)读取剂量学参数,比较OAR最大剂量点Dmax值、5Gy所包含的OAR体积(V5)、10 Gy所包含的0AR体积(V10)和20 Gy所包含的0AR体积(V20)。主要正常组织包括晶体、肺、心脏、肝脏和肾脏等。最后通过对比机器跳数及计划实施时间来评估两种计划的实施效率。

1.6 统计学方法

所有数据均采用SPSS 19.0分析软件进行统计学分析，计量资料采用均数±标准差表示，两组数据分析方法使用单因素方差分析，p<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区比较

两种计划的靶区剂量对比列于表1。由表1可见，两种照射技术均能得到较好的靶区剂量分布，包括靶区剂量覆盖度和靶区均匀性。靶区均匀指数比较，VMAT技术优于ss-IMRT技术，差别有统计学意义(p<0.05)。靶区适形指数比较，VMAT高于ss-IMRT，但差别未达到显著性水平(p=0.067)。

2.2 正常器官、组织比较

表2为两种计划危及器官剂量学对比。通过对两种计划产生的各OAR剂量学参数进行比较发现，两种计划均达到了OAR的临床剂量限制要求。其中，晶体、心脏、肝脏、肾脏及双肺的V5、V10和V20，VAMT组与ss-IMRT组各有优势。而在比较中发现，VAMT组比ss-IMRT组差，V5、V10差别有统计学意义，V20，ss-IMRT也要好于VMAT，但差别未达到显著性水平。

2.3 治疗效率比较

表3列出了两种计划治疗效率的对比。通过对机器出束跳数和治疗时间的比较，VAMT组比ss-IMRT组具有出束调数少和治疗时间短的优势，差别有统计学意义。

表3 治疗效率对比

3 讨论

近几年来，颅内肿瘤出现CNS播散发生率有上升趋势比[7]，播散型脑肿瘤往往需要CSI。CSI技术复杂，尤其是涉及到多个射野衔接等技术难点[8-9]。，另外，相比于其它中枢神经系统恶性肿瘤的放射治疗，CSI每次照射时间较长，患者依从性较差。本研究显示：与ss-IMRT相比，VAMT技术适形性和均匀性更好，照射效率更高，减少了每次照射时间，提高了患者接受CSI的依从性，也减少患者因治疗时间过长产生的位移增加所引起的剂量不确定性[10-15]。但是本研究也发现由于VAMT的低剂量学辐射区域明显大于ss-IMRT,而儿童患者对于低剂量的放疗引起的不良反应包括胃肠带反应和骨髓抑制等可能要高于成人[16]，而且低剂量的辐射范围的增加是否会增加放射致癌的风险也需进一步的研究。所以笔者认为在进行CSI时，要根据患者的年龄、体质状况、体位配合等多种因素综合考虑，选取合适的CSI照射技术。