IMRT和VMAT技术在全脑全脊髓放射治疗中靶区、骨髓及重要危及器官剂量差异分析

谷美林 时昌立 张 帆 文海英 罗俊波

全脑全脊髓放射治疗是临床上的一种治疗手段，常被用于髓母细胞瘤、高危生殖细胞肿瘤以及中枢神经系统白血病的治疗[1]。其中最常用的是调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)和容积调强弧形放疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)[2-3]。VAMT虽然运用效果较高，但由于设备的限制和治疗费用，导致运用较少[4]。IMRT技术能够有效改善靶区和交接层面的剂量分布，但目前均无两种方式的对比[5]。因此本研究选取收治的84例患者临床资料进行分析，以研究IMRT和VMAT技术在全脑全脊髓放射治疗中靶区、骨髓及重要危及器官剂量差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取接受全脑全脊髓放射治疗的84例患者作为研究对象。根据患者放疗技术分为A组(n=42)和B组(n=42)，A组患者42例，男性23例，女性19例，年龄6～42岁，平均年龄(24.65±5.56)岁，B组患者42例，男性22例，女性20例，年龄6～42岁，平均年龄(24.65±5.56)岁，两组入选者一般资料差距不具有统计学意义，具有可比性(P>0.05)。纳入标准：①患者接受全脑全脊髓放射治疗；②患者资料完整；③患者经病理学检查确诊为颅内肿瘤；排除标准：①患者合并其他部位肿瘤；②患者合并严重肝肾功能衰竭；③患者存在放疗禁忌证。

1.2 方法

A组患者接受IMRT技术放射治疗，B组患者接受VMAT技术放射治疗。术中定位器选取飞利浦公司的标准孔径定位CT 系统，IMRT治疗系统选取 Monaco 5.11计划系统。电子直线加速则选取医科达公司的synergy型加速器，机头则以Agility型，40对多叶准直器。患者以仰卧位，将双手放于身体的两侧，采用热塑料袋颈肩膜对患者进行体位固定，将船型B号枕置于颈部。术中采用CT定位进行模拟定位，以头先进的方式，其扫描层厚为3 mm，从头顶的空位部位扫描至尾骨，扫描结束后则重建患者CT图像，将图像以DICOM格式传送至医生工作台，由资历丰富的医生对勾勒出靶区、骨髓以及重要危机器官，结束后将其传送到对应的系统上，并创建相应的放射治疗方案。计划靶区的剂量为34 Gy并分为20次照射。A组和B组患者均以多中心的方式进行，A组患者采用两中心设计，分别为ISO1以及ISO2。治疗中心均以5野等分布野形式，角度以0、72、144、216以及288度。B组患者治疗中心以IS03以及IS04，中心均采用1野形式，初始角度为180.1度并旋转到180度随后再转回。A和B组患者照射野都为射野交界处5 cm，以防止射野交界处剂量冷点和热点。两组患者均能够够达到92%处方覆盖95%的靶区，以均匀性指数(homogeneity index，HI)对剂量的均匀性进行评估，HI=(D2%-D98%)/Dmedian×100%，Dmedian是靶体积靶区的中位剂量，D2%以及D98%则为剂量体积直方图上覆盖靶体积2%以及98%的剂量。以适形度指数(conformity index，CI)对剂量体积和靶体积一致性进行评价。CI=(VPTV95%/VPTV)×(VPTV95%/V95%)，VPTV95%是95%等剂量线所覆盖的靶体积；VPTV是靶体积；V95%是等剂量所覆盖的体积。通过直方图剂量体积来分析剂量，过程内需要以危及器官生物学为基础，并进行对比。

1.3 观察指标

对比两组患者靶区适形指数、均匀指数、靶区体积；对比骨髓交界处、以及重要危及器官剂量。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组患者靶区适形指数、均匀指数、靶区体积对比

与A组患者相比，B组患者HI和靶区体积显著降低，CI显著升高，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组患者靶区适形指数、均匀指数、靶区体积对比

2.2 两组患者骨髓交界处剂量对比

与A组患者相比，B组患者脑脊髓和胸腰脊髓参数显著下降，差异具有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组患者骨髓交界处剂量对比

2.3 两组患者重要危及器官剂量

两组患者眼球剂量差异无统计学意义(P>0.05)；与A组患者相比，B组患者心脏、食管、甲状腺、小肠、肾脏、肝脏以及肺器官剂量差异具有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 两组患者重要危及器官剂量

3 讨论

近些年，全脑全脊髓放疗的运用逐渐广泛，且运用率有逐渐升高的趋势。但是，全脑脊髓放疗接野的冷点和热点也是临床上的重要问题[6-7]。螺旋断层放疗和IMAT技术可有效解决这些问题，在确保使用均匀分布的剂量能够有效改善正常组织的受量[8-9]。但螺旋断层放疗的使用存在较长出束时间以及累计剂量的升高等缺点，几乎大部分螺旋断层放疗患者，正常组织或多或少均会遭受低计量照射[10-12]。传统IMAT治疗，常常会导致患者出现多种不良反应，甚至部分患者因为并发症而选择终止治疗。本研究选取收治的患者进行分组并进行对比性研究，以为临床的诊治提供参考。

IMRT方式以固定加速器机架角度，使射线方向更集中，可躲避危及器官，进而发挥较低危及肺、脊髓等组织的效果[13]。IMRT技术最初是被运用在脊髓阶段放射治疗当中，能够有效改善靶区的剂量分布，同时降低正常组织所遭受的照射剂量，使照射剂量被有效的调节均匀[14]。VMAT作为一种新型调强放射治疗技术，是以图像引导放疗技术为基础，能够使机架以360°旋转并出束，并对机架旋转速度、剂量率以及多叶准直器所产生的射野形态进行持续性的动态调节[15]。本研究结果显示，与A组患者相比，B组患者HI和靶区体积显著更低，CI显著更高。这可能是因为IMRT因为多种射野间是存在一定的角度间隙，这也会引起靶区域内剂量部分适形性更差，而VMAT相较于IMRT的固定角度照射优势更大，使角度更加自由，有效提高照射效率以及剂量的均匀性[16]。骨髓是人体最大的造血系统，对于辐射的敏感性较高[17]。国外有学者发现，在全脑全脊髓放射治疗中，采用VMAT对于患者危及器官的照射明显低于IMRT[18]。本研究结果显示，与A组患者相比，B组患者脑脊髓和胸腰脊髓参数显著更低。这说明，对于全脑全脊髓放疗患者，与IMRT相比，VMAT可降低对于脑脊髓和腰脊髓等的照射。自从VMAT技术的运用，有多项放射剂量学研究认为，IMRT和VAMT相比，VAMT能够更加有效的提高临床疗效，对于危及器官的保护更佳[19-20]。本研究结果显示，与A组患者相比，B组患者心脏、食管、甲状腺、小肠、肾脏、肝脏以及肺器官剂量更少。这也进一步指出了，相较于IMRT技术，VAMT技术更加优秀，对患者危及器官的保护更好。但本次研究可能因为纳入病例较少的因素，导致实验存在一定偏差，因此以后应扩大病例的收集，弥补此不足。

综上所述，全脑全脊髓放射治疗，与IMRT相比，VMAT在治疗中的靶区、骨髓及重要危及器官剂量更加均匀。