容积旋转调强计划遮挡技术应用于早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤的剂量学研究

徐婷婷，靳富，杨含

1.重庆市丰都县人民医院放射科，重庆 408299；2.重庆大学附属肿瘤医院/重庆市肿瘤研究所/重庆市肿瘤医院肿瘤放射治疗中心，重庆 400030

前言

鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤是一种非霍奇金淋巴瘤（NHL），占该类型淋巴瘤的5%～12%［1］。具有地理分布特征，欧洲较少见，亚洲和拉美较多见，因此我国的鼻腔NK/T细胞淋巴瘤发病率相对较高［2］。对于早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤，放射治疗能取得很好的局部控制效果，是早期患者的主要根治性手段［3-5］。对于能获得长期生存的患者，我们应该更多地重视其放疗毒副反应。容积旋转调强放疗（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）技术是新型的放射治疗技术，可通过剂量率、动态多叶准直器（Multi-Leaf Collimator,MLC）、可变的机架转速、单弧或多弧等参数实现剂量优化分布，比调强放疗技术的剂量分布更均匀，对于正常器官的保护有更明显的优势［6-7］。研究表明VMAT 技术在头颈部肿瘤、宫颈癌、前列腺癌、直肠癌等恶性肿瘤上有较明显的优势，能更好地保护危及器官（OARs）［8-9］。早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤的靶区主要原发于鼻腔、鼻咽及其面部中线结构，邻近OARs 晶体的剂量限值较低、体积较小，要求靶区与晶体之间剂量跌落较快，传统调强技术因为入射角度的限制，容易导致两侧眼球区域出现高剂量。而VMAT 技术比调强放疗技术对于正常器官的保护有更明显的优势［10］。

有研究表明在食管癌和肺癌的螺旋断层放疗（Tomotherapy, TOMO）计划中使用Block 功能，将勾画保护区域肺定义为Block 进行优化，虽然会增加治疗时间，但是能够有效地减少正常肺组织的照射剂量［11-12］。相较于TOMO，常规加速器的VMAT计划受到计划系统功能限制未有类似研究。目前Eclipse 计划系统15.5 及以上的版本在优化函数中也增加了相似的功能，可对需要保护的区域或结构使用遮挡（Avoidance）功能，将需要遮挡的结构定义为遮挡组织，遮挡功能具有两种模式：Entry 和Entry+Exit，Entry 模式对该组织进行半遮挡，禁止射线从该结构穿入到达靶区，但允许射线先到达靶区再穿过该结构。Entry+Exit 模式对该组织进行全遮挡，禁止射线从该结构穿入和穿出，进而降低其辐射剂量。本文采用Eclipse 计划系统的遮挡功能比较无晶体遮挡（VMAT-OFF）计划、晶体半遮挡（VMAT-E）计划、晶体全遮挡（VMAT-E&E）计划的剂量学差异，探讨VMAT 遮挡功能在早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤放射治疗中的剂量学特性，进而为早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤放疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性选取2010年9月～2013年6月于重庆大学附属肿瘤医院接受放射治疗的20例经病理及免疫组化确诊为早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤患者，既往无头颈部肿瘤放疗史和临床禁忌症。

1.2 放疗定位与靶区勾画

患者仰卧位，双手放置于身体两侧，采用头颈肩热塑面膜固定。采用荷兰Philips BrillianceTM大孔径CT进行增强扫描，扫描范围上界到颅顶，下界至锁骨头下缘2 cm 处，扫描范围包括鼻腔、鼻咽、鼻旁窦及颈部等邻近正常器官组织，扫描层厚0.3 cm。所获CT 影像以DICOM 格式经Aria 网络传输至瓦里安Eclipse（Version 15.6）治疗计划系统。图像经同一医师在CT 图像上勾画大体肿瘤体积（GTV），临床靶区体积（CTV）为预防性照射区，CTV 外扩0.3 cm 为计划靶区体积（PTV），并由高年资医师进行靶区审核，晶体、视交叉、视神经、脑干、脊髓、腮腺等OARs参考ICRU83报告［13］进行定义及勾画。

1.3 放射治疗计划设计

计划统一设定PTV 处方剂量DT：50 Gy/25 F，添加0.5 cm 补偿膜。要求100%处方剂量至少覆盖95%的靶区体积。

在Eclipse15.6 治疗计划系统进行放射治疗的计划设计，使用Varian EDGE（速锋刀）直线加速器，配备的是60 对MLC，中间叶片32 对，宽度为0.25 cm，两边叶片宽度为0.5 cm，采用剂量率为600 MU/min的6 MV-X线实施放射治疗。分别对20例患者制定3种计划：第1 组未对晶体添加遮挡功能（VMAT-OFF计划），第2 组对双侧晶体均添加了遮挡功能Entry（VMAT-E计划），第3组VMAT-E&E计划对双侧晶体均添加了遮挡功能Entry+Exit。3 组计划均设计共面2 个弧，机架旋转范围分别为179°～181°和181°～179°，为了减少MLC漏射线对实际剂量分布的影响，分别设置小机头（Collimator）角度为45°和315°。3组计划均使用了Smart Leafs Motion Calculate（LMC）叶片运动的铅门跟随功能，剂量计算均采用Acuros XB（AXB）算法，计算网格为0.25 cm。

1.4 评估指标

为方便对比研究，将所有计划的D95%归一为处方剂量50 Gy，所有计划根据标准剂量体积直方图（Dose Volume Histogram, DVH）进行评估，靶区所受的最小剂量为Dmin（D98%），靶区所受的最大剂量为Dmax（D2%）。靶区适形度指数（Conformity Index, CI）的计算公式如下：

其中，Vt,95%是95%等剂量线所包绕的靶区体积，Vt是靶区体积，V95%是95%等剂量线所包绕的总体积。CI值介于0～1 之间，CI 值越接近1，则表示靶区的适形度越好。靶区均匀性指数（Homogeneity Index, HI）的计算公式如下：

其中，D2%、D50%和D98%分别为2%、50%和98%靶区体积所受的照射剂量，HI 值介于0～1 之间，HI 值越接近0，说明剂量曲线坡度越陡，剂量分布越均匀。OARs的评价参数主要包括晶体、眼球、视交叉、视神经、脑干、脊髓、腮腺的最大剂量Dmax和平均剂量Dmean。

最后将3 组计划分别传输至SCIMOCA（2020年8月安装完成的中国首台SCIMOCA），该系统采用放疗剂量计算的金标准-蒙特卡罗算法对计划进行独立的二次剂量验算［14］，检测靶区及OARs 的DVH 偏差，分别统计3 组计划两侧晶体、靶区和计划的Gamma通过率（3%/2 mm），计划的通过率大于95%认为达到标准［15］，比较3 组计划通过率是否存在统计学差异。

1.5 统计学分析

使用SPSS19.0软件对3组数据进行统计学分析，经Shapiro-Wilk 检验，部分数据不服从正态分布，因此本文所有数据均用中位数（四分位数间距）［M（IQR）］表示，采用多样本非参数秩和检验，进行Kruskal-Wallis检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量分布及机器跳数

如表1所示，VMAT-OFF、VMAT-E 和VMATE&E 计划相互比较，计划的D98%、D2%、V95%、HI、CI差异无统计学意义（P＞0.05）。3 种 计 划 的MU 值VMAT-OFF＜VMAT-E＜VMAT-E&E（P＜0.05）。VMATE&E计划的MU平均值458.11 比VMAT-OFF（357.33）和VMAT-E（397.30）分别增加了28% 和15%，VMAT-E 计划的MU 平均值比VMAT-OFF 计划增加了11%。

表1 早期鼻腔NT/K细胞淋巴瘤3种VMAT计划下计划靶区的剂量学比较［M（IQR）,Gy］Table 1 Dosimetric comparison of planning target areas in 3 kinds of VMAT plans of early-stage nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,Gy］

2.2 OARs剂量分布

如表2所示，3 种计划的左侧眼球、右侧眼球、左视神经、右视神经、视交叉、脑干、脊髓、腮腺的Dmax和Dmean差异无统计学意义。VMAT-E&E 计划分别和VMAT-OFF、VMAT-E 计划相比，双侧眼晶体的Dmax和Dmean均有显著性降低（P＜0.05）。VMAT-OFF 和VMAT-E 计划相比，双侧眼晶体的Dmax和Dmean差异无统计学意义（P＞0.05）。图1为其中某个病例3种计划的横断面剂量曲线分布示意图，由图1可见VMATE&E计划的低剂量分布明显优于另外两种计划。

图1 3种计划横断面等剂量曲线分布比较Figure 1 Comparison of transverse isodose distributions in 3 kinds of plans

表2 早期鼻腔NT/K细胞淋巴瘤3种VMAT计划下OARs的剂量学比较［M（IQR）,%］Table 2 Dosimetric comparison of organs-at-risk in 3 kinds of VMAT plans of early-stage nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,%］

2.3 SCIMOCA通过率

统计3 组计划两侧晶体、靶区和计划的Gamma通过率，Gamma分析以3%/2 mm的标准，计划通过率达到95%以上视为通过，如表3所示，3组计划的双侧晶体的通过率均为100%，靶区通过率差异无统计学意义。VMAT-OFF、VMAT-E 和VMAT-E&E 计划的SCIMOCA 计划总通过率（3%/2 mm）分别为97.60%（0.88%）、97.55%（1.20%）和97.60%（1.18%），计划通过率均高于95%且差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 鼻腔NT/K细胞淋巴瘤3种VMAT计划下SCIMOCA通过率（3%/2 mm）比较［M（IQR）,%］Table 3 Comparison of SCIMOCA passing rate(3%/2 mm)of 3 kinds of VMAT plans of nasal natural killer/T-cell lymphoma［M（IQR）,%］

3 讨论

本研究在VMAT 计划基础上对晶体增加了Eclipse 计划系统15.5 及以上的版本才有的遮挡功能，主要比较VMAT-OFF、VMAT-E、VMAT-E&E计划的剂量学差异，探讨VMAT遮挡功能在早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤放射治疗中的剂量学特性。

本研究结果显示，3 组计划均能满足临床上对于靶区覆盖的要求，D98%、D2%、V95%、HI和CI均无统计学差异。3 组计划相互比较，MU 值VMAT-OFF＜VMAT-E＜VMAT-E&E（P＜0.05）。该结果提示，遮挡功能的加入及复杂程度的提高，增加了机器的跳数。

3 组计划的OARs 双侧眼球、双侧视神经、视交叉、脑干、脊髓和腮腺的Dmax和Dmean比较均无统计学差异。VMAT-E&E计划分别和VMAT-OFF、VMAT-E计划相比，双侧晶体的Dmax和Dmean均显著性降低（P＜0.05）。VMAT-E 计划和VMAT-OFF 计划相比，双侧晶体的Dmax和Dmean差异无统计学意义（P＞0.05）。早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤的根治性照射剂量为50～55 Gy［16］，本文采用常规分割，处方剂量为50 Gy，眼球、视神经、视交叉、脑干、脊髓和腮腺等OARs 的剂量限制很容易达到，能否提高患者的生存质量，关键在于对晶体辐射致白内障的发生率的控制，当晶体的Dmax大于5 Gy，即有晶状体浑浊的情况发生，其发病率与接受的剂量严重程度相关［17］。本研究结果显示VMAT-E 与VMAT-OFF 计划相比，MU 增加，双侧晶体的Dmax和Dmean虽然有降低的趋势，但差异无统计学意义，因此Entry 模式不占优势。VMAT-E&E 计划使用Entry+Exit 模式，将晶体定义为全遮挡组织，通过对MLC 运动、机器转速、剂量率等参数的调制，增加MU，在保证靶区剂量分布及其它OARs 不受影响的前提下，更好地保护了晶体，一定程度上也提示了该功能模式的优越性。

由于早期鼻腔NK/T 细胞淋巴瘤的靶区主要原发于鼻腔、鼻咽及其面部中线，已有研究显示使用AXB 算法相较于AAA 算法对空腔及骨的计算能更准确地代表真实的剂量分布［18-19］。Varian EDGE直线加速器配备了铅门跟随技术，有研究表明，铅门与MLC 结合相比于仅用MLC 遮挡，对于非照射区域，可以降低0.9%～4.4%的射线（6 MV 光子）［20］，该技术的应用可以进一步降低OARs受量［21-22］。本研究3 组计划均采用AXB 算法，并且使用了Varian EDGE 直线加速器的铅门跟随技术。Swinnen 等［23］通过试验评估了铅门跟随技术对小野VMAT技术使用AXB算法准确度的影响，结果表明对于小于3 cm×3 cm的野，将铅门固定在3 cm×3 cm 结合高走位精度的MLC 比使用铅门跟随的剂量计算准确度高。因鼻腔NK/T细胞淋巴瘤在部分横断面上靶区较小，并且本文在以上技术的基础上还使用了遮挡功能，为了进一步验证计划的计算准确度，笔者采用放疗剂量计算的金标准-蒙特卡罗算法对计划进行独立的二次剂量验算。SCIMOCA 通过率的结果显示，3 组计划的双侧晶体通过率均为100%，靶区通过率均大于95%且差异无统计学意义（P＞0.05），3 组计划的计划通过率均大于95%且差异无统计学意义（P＞0.05）。因此3 组计划都能通过SCIMOCA 的二次验证，提示3 组计划计算准确，可以满足临床治疗需求。

本文的VMAT 计划均采用两个共面VMAT 全弧，已有研究对不同旋转弧数量的VMAT 计划进行了剂量学比较，结果显示3 个弧较2 个弧和单弧可以获得更优的剂量分布，可以更好地保护OARs［24-25］。提示我们可以在VMAT-E&E计划的基础上增加旋转弧数量，以期获得更优的剂量分布，更好地保护OARs，有待进一步试验研究。

综上，VMAT-E&E 计划在保证靶区剂量分布及其它OARs 不受影响的前提下，可以更好地保护晶体。虽然VMAT-E&E 计划跳数会增加，但由于VMAT技术剂量率较高，跳数增加导致的出束时间的相对延长对于治疗效率影响较小。为了使患者在治疗后有更好的生存质量，可采用全遮挡功能降低OARs 的毒副反应，对于其他部位放射治疗中OARs的保护也可以尝试该功能，特别是限量较低且邻近靶区的OARs，比如卵巢、脑干等。