等中心位置对脑转移瘤分次立体定向放射治疗验证计划通过率的影响

彭圣贤，刘悦（通信作者）

自贡市第一人民医院 1 科教科，2 肿瘤科 （四川自贡 643000）

癌症晚期患者往往伴随着远处转移，脑转移瘤作为颅内恶性肿瘤中最常见的类型，占比超过50%[1]。放射治疗是治疗脑转移瘤的一种重要方法，已被广泛报道[2-4]。该技术手段主要包含全脑放射治疗（whole brain radiotherapy，WBRT）、立体定向放射外科治疗（stereotactic radiosurgery，SRS）、调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）[5]。WBRT 一直是脑转移瘤治疗的重要组成部分，采用该方法治疗多发脑转移瘤可延长患者的中位生存期（medium survival time，MST），但其照射范围大，而脑功能区受到照射易引起认知功能障碍，严重影响患者姑息治疗的生命质量[6]。SRS 是通过立体定向技术将射线集中于病灶区域，给予单次大剂量照射，从而达到杀死肿瘤细胞的目的，然而对于肿瘤体积较大或危及器官毗邻的病灶，SRS 的局部控制率不理想且会出现放射性脑坏死等不良事件。分次立体定向放射治疗（fractionated stereotactic radiotherapy，FSRT）兼具SRS 剂量陡峭优点和放射生物学优势，在一部分不适合SRS 治疗的肿瘤中发挥着重要的作用[7]。FSRT 综合了SRS 和常规分割放射治疗的优势，现已被广泛用于脑转移瘤中[6]。FSRT 一般在无均整模式下以高剂量率精准出束，因此，临床对FSRT 计划质控的要求更高，在治疗前需要验证其剂量通过率才能确保准确的误差照射。Gamma 通过率分析是被普遍用于放射治疗计划验证中的方法，随着加速器非对称准直技术的发展，计划设计中射野等中心点的选择会对剂量不确定性及剂量验证通过率产生影响[8-9]。但临床关于射野等中心位置对FSRT 验证计划通过率影响的报道较少，基于此，本研究选取不同位置的射野等中心点，探讨等中心点选择对非均整模式下脑转移瘤FSRT 验证计划通过率的影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1—12月在我院肿瘤科行FSRT 的25例脑转移瘤患者，其中男13例，女12例；年龄52～72岁，中位年龄60岁。本研究筛选数据均经医院伦理委员会审批；肿瘤原发灶均经病理证实，卡氏（Karnofsky，KPS）评分均＞70分。

1.2 定位与靶区勾画

患者统一取仰卧位，使用头颈肩热塑膜及专用碳纤维板和枕头固定；在CT 模拟定位机（Philips Precedence 16）下对患者行增强扫描[通过高压注射器经肘正中静脉注射碘海醇注射液（上海司太立制药有限公司，国药准字H20203258，规格100 ml∶30 g），给药量为2 ml/kg，速度为2 ml/s]，设置扫描层厚为3 mm，扫描范围为颅顶至第3颈椎；待获得CT 影像后，通过网络将其传输至Varian Eclipse 放射治疗计划系统，由高年资医师勾画靶区和危及器官（包括脑干、正常脑组织、左右视神经、晶状体、视交叉）。

1.3 计划设计

基于Eclipse v13.6放射治疗计划系统和Varian EDGE加速器对每例患者分别以两个不同的等中心位置进行FSRT计划设计，计划均采用容积旋转调强放射治疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）技术，进行顺时针181°～179°、逆时针179°～181°照射，准直器角度为5°，网格分辨力为2.5 mm，剂量率为1 400 MU/min，60对多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）处方剂量为50 Gy/10 F。其中，第1个等中心选在计划靶区（planning target volume，PTV）中心，取名计划P1；第2个等中心选在DICOM图像中心，取名计划P2。

1.4 验证计划设计及实施

使用Eclipse v13.6放射治疗计划系统创建P1、P2两个计划的三维剂量验证计划，即质量保证（quality assurance，QA）计划；将每个计划的床值归零，然后移植到验证模体上，将所有射野置于同一验证计划中，完成各弧剂量计算；批准QA 计划，并导出所有计划且在德国PTW 公司的二维电离室矩阵OCTAVIUS Detector 729上执行，该二维电离室矩阵单个电离室的截面积为5 mm×5 mm，相邻电离室的距离为10 mm，且电离室配有专用加速器模体，模体中间有一空腔，放置二维电离室矩阵，此外，该设备配有矩阵蓝牙角度仪，蓝牙与模体连接，在加速器机架旋转过程中通过蓝牙带动模体同时且同角度旋转，模体通过数据线与机房外软件通信。

测量前，进行设备预热归零消除本底影响，按照Gamma 分析法将导出的平面剂量分布与实际测量分布在VeriSoft V7.1软件上进行分析处理；根据PTW 验证软件提供的两种分析方法（Local dose 和Max dose），将条件分别设置为10% of Max dose 和5% of Max dose，阈值标准分别设置为3%/3 mm 和3%/2 mm，总结和统计P1、P2两个验证计划的结果。

1.5 统计学处理

采用SPSS 22.0统计软件进行统计处理，经检验本研究计量资料数据符合正态分布，以±s表示，两个验证计划的通过率结果比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

Max dose 评价方法下的Gamma 通过率高于Local dose 评价方法下的Gamma 通过率，10% of Max dose 条件下的Gamma 通过率高于5% of Max dose 条件下的Gamma 通过率，3%/3 mm 阈值标准下的Gamma 通过率高于3%/2 mm 阈值标准下的Gamma 通过率，且以靶区中心为等中心的验证计划Gamma 通过率高于以DICOM 图像中心为等中心的Gamma 通过率，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 不同分析条件下各组计划的Gamma 通过率比较（%，±s）

表1 不同分析条件下各组计划的Gamma 通过率比较（%，±s）

注：P1 为等中心为靶区中心的计划，P2 为等中心为DICOM图像中心的计划

评价方法条件阈值P1 验证通过率P2 验证通过率P Local dose 10% of Max dose 3%/3 mm 96.21±1.57 92.01±1.34 ＜0.001 3%/2 mm 93.32±1.91 90.57±2.08 ＜0.001 5% of Max dose 3%/3 mm 90.57±2.11 87.59±2.29 ＜0.001 3%/2 mm 87.31±3.51 85.76±3.54 ＜0.001 Max dose10% of Max dose 3%/3 mm 98.35±1.93 93.01±2.01 ＜0.001 3%/2 mm 97.21±2.27 92.11±2.69 ＜0.001 5% of Max dose 3%/3 mm 95.98±2.53 90.89±2.87 ＜0.001 3%/2 mm 92.01±2.72 88.11±3.95 ＜0.001

3 讨论

随着放射治疗技术的不断发展，QA 在现代精准放射治疗中的作用越来越重要。调强计划在临床治疗前必须进行剂量学验证，以此检验计划系统计算剂量与验证剂量之间的差异。通常情况下，设计计划与验证计划的符合度越高，即Gamma 通过率越高，则该计划的准确度越高，实际临床投照剂量越准确。影响计划质量的因素有很多，如射野角度、计算网格分辨力、等中心位置、准直器角度及子野面积等均会影响计划质量及验证通过率[9-13]。FSRT 高剂量率、高剂量梯度等特点决定了其比普通调强放射治疗对验证条件和验证设备的要求更高，分析其可能产生的剂量误差对精准放射治疗具有重要的意义，基于此，本研究以靶区中心和DICOM 图像中心为等中心分别制定了放射治疗计划，验证等中心位置对脑转移瘤FSRT 验证计划的影响。

二维电离室矩阵作为常用的QA 设备，操作简单、准确度高，已被广泛用于放射治疗的剂量验证中。PTW 矩阵设备及其分析软件所组成的测量系统的能量响应良好，且灵敏度高[14-16]。鲁旭慰和赵婷[17]研究了等中心位置对鼻咽癌放射治疗剂量的影响，发现可通过改变射野等中心位置来改善剂量分布。解传滨等[11]研究了静态调强放射治疗射野等中心选择对PTW 二维电离室矩阵验证率的影响，发现等中心的选择可直接影响验证通过率，设计应尽量选取靶区中心，本研究结论与其相似。本研究结果还显示，Gamma 通过率与VeriSoft 软件的评价方法有关，Max dose 评价方法下的Gamma 通过率高于Local dose 评价方法，因为Max dose 评价方法降低了点对点的比较误差，所以提高了验证通过率。此外，设定的条件不同或阈值不同，剂量验证结果也不同，10% of Max dose 条件下的Gamma 通过率高于5% of Max dose 条件，3%/3 mm 阈值标准下的Gamma 通过率高于3%/2 mm，设定的条件越苛刻，验证的结果越低。蒋社伟等[9]研究了等中心对食管癌动态调强放射治疗剂量学的影响，发现等中心的选取对靶区和肺、心脏受量有影响，等中心选在靶区中心的计划通过率高于等中心选在靶区两侧，本研究结论与其相似。本研究的不足是未比较不同等中心点对脑转移瘤FSRT 靶区和危及器官剂量学的影响。

综上所述，等中心的选择会对验证计划通过率产生影响，在脑转移瘤FSRT 验证计划质控过程中，应尽量将等中心选在靶区中心位置。