Avoidance Structure 在鼻咽癌VMAT放疗计划中的应用

马恺丽，胡中友*，查琳

（1.铜陵市人民医院 肿瘤放疗技术部,安徽 铜陵 244000；2.铜陵市人民医院 肿瘤二科,安徽 铜陵 244000）

0 引言

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我国常见的头颈部恶性肿瘤之一[1]。放射治疗是头颈部肿瘤，尤其是鼻咽癌的首选治疗手段[2]。由于鼻咽癌患者放射治疗的疗效较好，生存期长，对生存质量要求较高，故而在不降低局部控制率的前提下，最大限度的降低肿瘤周围正常组织的受照剂量显得更加重要[3]。Eclipse15.5版本新增加了Avoidance Structure工具，该工具通过阻挡目标结构前方或后方的辐射光束来保护需要避开的正常组织。在容积旋转调强放疗（VMAT）计划中[4]，Avoidance Structure工具通过移动目标结构前方或后方的MLC叶片来阻挡叶片方向的所有辐射。该工具为进一步降低晶体等正常组织受照剂量带来可能，但目前对于其临床应用方法和效果尚无相关报道。为此，本研究拟将Avoidance Structure工具应用在鼻咽癌单弧VMAT放疗计划中的晶体结构上，使用完全相同的计划参数，从剂量学的角度评价靶区均匀性指数（HI）、适形指数（CI）、靶区覆盖率（TC）、机器跳数（MU）、晶体、脊髓、脑干及左右腮腺的剂量分布，以期为Avoidance Structure工具进一步深入应用于临床治疗提供参考数据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2020年1月至2020年12月我院收治的20例鼻咽癌患者做回顾性研究，其中男性14名，女性6名，年龄41～79岁，中位年龄为61.8岁，所有患者采用仰卧位、热塑颈肩模固定，入组患者均无放疗禁忌证。应用Eclipse15.5计划系统设计单弧容积旋转调强放射治疗计划。

1.2 仪器设备

患者定位均采用GE CT模拟定位机定位，以3mm螺距进行平扫，范围从颅底到锁骨下3cm，重建层厚为3mm。定位图像经Deepview智能勾画系统勾画正常器官后传至Eclipse15.5计划系统，治疗机器为Varian Clinical iX 2300电子直线加速器。

1.3 靶区勾画与处方剂量

所有靶区及OAR依据国际辐射单位及测量委员会（ICRU）第50号、第62号报告原则，由同一名医师进行勾画和确认。大体肿瘤体积（GTVnx）和颈部转移淋巴结（GTVnd）依据影像学显示的原发肿瘤部位及颈部淋巴结边界勾画，高危临床靶体积（CTV1）包括整个鼻咽、咽后淋巴结区域、斜坡、颅底、咽旁间隙、鼻腔、上颌窦后1/3及高危淋巴引流区，低位临床靶区（CTV2）为颈部淋巴结预防照射区。计划靶体积（PTV）：PGTVnx，PGTVnd，PTV1，PTV2分别为GTVnx，GTVnd，CTV1，CTV2外扩3～5mm构成，PGTV由PGTVnx和PGTVnd组成。靶区周围危及器官（OARs）主要勾画脑干、脊髓、视神经、视交叉、眼球、晶体、垂体、颞叶、腮腺、颞颌关节、喉及气管等。PGTV、PTV1、PTV2的处方剂量分别为6996cGy/33次，6006cGy/33次、6006cGy/33次。危及器官剂量限制参照鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引专家共识[5]。

1.4 计划设计

所有计划均由同一名高年资物理师制定。采用Eclipse15.5计划系统中的Acuros External Beam Algorithm算法，简称Acuros XB或AXB算法进行计算；X射线能量选择6MV；剂量率选择600MU/min；2.5mm计算网格；射野均选用顺时针单弧动态拉弧，拉弧角度设置为顺时针180.1°～179.9°；准直器角度均为10°。每位患者制定两组放射治疗计划，两组计划的优化参数和约束条件完全一致，第一组未应用Avoidance Structure限制双侧晶体剂量，第二组应用Avoidance Structure工具限制双侧晶体剂量，分别命名为P0和Pas组；靶区均按照PGTV95%的体积不低于6996cGy归一。

1.5 计划评价指标

采用剂量体积直方图分析靶区（PGTV、PTV）的D2、D50、D95、D98、均匀指数（Homogenization Index，HI）、适形指数（Conformation Index，CI）、靶区覆盖率（Taget Coverage，TC）、危及器官（Organ At Risk，OAR）包括脑干、脊髓、两侧晶体的最大剂量（Dmax）及平均剂量（Dmean），双侧腮腺的V30、机器跳数。

适形指数CI定义如下：

CI=（VPTV95/VT）＊（VPTV95/VPTV）

其中，VPTV代表计划靶区体积，VPTV95代表95%处方剂量线所包绕的计划靶区体积，VT为95%处方剂量包绕的总体积[6]。CI值越接近1，表示靶区的适形度越好。

均匀指数HI定义如下：

HI=（D2%-D98%）/D50%

其中，D2、D50、D95、D98分别表示2%、50%、95%、98%的靶区体积受到的照射剂量，HI越接近于0，表示均匀性越好。

靶区覆盖率TC定义如下：

TC=（VPTV95/VT）＊100%

其中，VPTV代表95%处方剂量包绕的总体积，VT为计划靶区体积。完美的靶区覆盖，TC=100%[7]。

1.6 统计学方法

采用SPSS 23.0统计学软件进行数据分析，结果以均值±标准差表示，分组配对样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病例参数

20例患者PGTV的平均体积为54.09cm3，PTV1的平均体积为365.12cm3，PTV2的平均体积为162.49cm3，左侧眼球的平均体积为7.98cm3，右侧眼球的平均体积为8.21cm3，左侧晶体平均体积为0.19cm3，右侧晶体的平均体积为0.17cm3。

2.2 靶区剂量学参数

本研究中P0组和Pas组均实施了2组计划，所有计划均实现了对靶区较好的剂量覆盖。PGTV处方剂量下，Pas组HI略高于P0组，差异无统计学意义(P＞0.05)。在PTV1和PTV2处方剂量下，Pas组CI、HI和TC与P0组差异无统计学意义(P＞0.05)，如表1所示。

表1 计划靶区剂量学参数比较(,n=20)

表1 计划靶区剂量学参数比较(,n=20)

2.3 OARs剂量学参数

通过比较P0组和PAS组不同器官的剂量学参数，结果发现，PAS组和P0组在脊髓、脑干剂量Dmax参数差异无统计学意义（P＞0.05），在左、右侧腮腺的D30、D40以及Dmean参数比较差异无统计学意义（P＞0.05），如表2所示。但是在左、右侧眼睛体剂量学参数中，P0组左、右侧眼睛体的Dmax和Dmean明显高于PAS组，差异有统计学意义（P均＜0.05），如表2所示。

表2 不同器官组织中计量参数比较(,n=20)

表2 不同器官组织中计量参数比较(,n=20)

2.4 计划实施效率

使用机器跳数来评价计划实施效率，结果发现，Pas机器跳数为（499.15±49.26）MU，P0组机器跳数为（503.70±48.63）MU，但是两组比较，差异无统计学意义(P＞0.05)。

3 讨论

鼻咽癌是指发生于鼻咽腔顶部和侧壁的恶性肿瘤。是我国高发恶性肿瘤之一，发病率为耳鼻咽喉恶性肿瘤之首。鼻咽癌大多对放射治疗具有中度敏感性，放射治疗是鼻咽癌的首选治疗方法[8]。在传统的放疗治疗过程中考虑到病灶位于人体头部，为了降低对眼睛、脑部等部位的照射剂量，需要对患者进行特殊的照射方式。传统的静态调强方式存在适形度差、剂量分布较差的缺点[9-10]，随着技术的进步，目前临床逐步使用动态调强等精准放疗来进行替代，如容积旋转调强放疗（VMAT）[11-13]。通过对鼻咽癌患者实施VMAT，可以实现更为精准的放疗治疗[14]。针对鼻咽癌的VMAT，由于对周边组织仍存在一定的危害性[15-17]，新的系统（Eclipse15.5版本）增加了Avoidance Structure模块。

Avoidance Structure模块通过阻挡目标结构前方或后方的辐射光束来保护需要避开的正常组织。在容积旋转调强放疗（VMAT）计划中，Avoidance Structure工具通过移动目标结构前方或后方的MLC叶片来阻挡叶片方向的所有辐射。但是，目前临床尚不明确 Avoidance Structure阻挡辐射的效果。在本研究中发现，针对20例鼻咽癌放疗患者，分别实施了采用 Avoidance Structure的放射治疗和不采用 Avoidance Structure的两种治疗方案。首先在靶区剂量学参数上，采用两种治疗方案，不同放疗剂量患者的各参数没用显著性差异。说明 Avoidance Structure工具对剂量学参数不会产生较为明显的剂量，使用了 Avoidance Structure工具的患者，仍可以达到未使用该工具的剂量辐射范围。针对头部不同器官的OARs剂量学参数表明，Avoidance Structure工具对离病灶部位稍远的脑部、腮腺或者脊髓，没有明显的遮挡作用。但是在左、右侧眼晶体剂量学参数中，P0组左、右侧眼睛体的Dmax和Dmean明显高于PAS组，差异有统计学意义（P均＜0.05）。说明使用了Avoidance Structure工具后，可以对眼晶体实施有效的保护。但是本研究属于小样本的临床探索研究，仍需要后期大样本的临床研究来进一步证明。

综上所述，在鼻咽癌单弧VMAT放疗计划中，应用Avoidance Structure工具可以有效降低晶体的受照剂量，对其他正常组织没有明显的阻挡作用，值得临床推广使用。