APP下载

Monaco通量平滑度对直肠癌术后放疗的剂量学影响

2023-03-20谢清兰赵文龙谭洪文

重庆医学 2023年5期
关键词:剂量学通过率靶区

刘 攀,谢清兰,赵文龙,谭洪文△,朱 彤

(1.江西省吉安市中心人民医院肿瘤科 343000;2.吉安职业技术学院医学技术与护理学院,江西吉安 343000)

放射治疗(放疗)是直肠癌治疗的主要手段之一,在术前和术后肿瘤辅助治疗中,能降低肿瘤局部复发风险,明显提高肿瘤控制率[1-2]。调强放疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)基于多叶光栅走位运动[3],实现靶区剂量分布与靶体积在三维空间上的形状一致,是目前主要放疗技术之一[4]。基于蒙特卡罗模拟算法的医科达Monaco计划系统是放疗领域成熟商用计划系统之一[5],可出色完成X射线计划的剂量计算,其通量平滑功能在计划设计时包含4种选项(Off、Low、Medium、High),合适的通量平滑度(fluence-smoothing,FS)选择将直接影响计划设计的最终结果,如何选择FS值对于提高计划质量起着至关重要的作用。本文通过横向比较4种FS等级下直肠癌术后IMRT计划的质量,为直肠癌术后IMRT计划设计提供参考,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2021年4月至2022年3月吉安市中心人民医院治疗的25例直肠癌术后患者资料,年龄41~72岁,中位年龄53岁,T3~T4分期,病理结果为腺癌,且为首次接受放疗,无放疗禁忌证。

1.2 方法

1.2.1定位方法

患者使用带空腹板的俯卧位专用体架,行俯卧位模拟定位。定位前1 h排空大小便,并饮水500 mL使膀胱充盈,以便后续治疗尿量恒定[6]。模拟定位使用飞利浦大孔径CT,扫描层厚5 mm[7],范围为第3腰椎上缘至坐骨结节下5 cm,螺旋扫描获取患者多层影像,将影像数据经内网上传至Monaco 5.11.03版本放疗计划系统。

1.2.2靶区勾画

所有患者均由同一位高年资临床医师按国际辐射单位和测量委员会 83号报告完成临床靶区勾画,包括切缘阳性及可疑残留区、高危区、一般危险区,临床靶区沿不同方向统一外扩5 mm生成计划靶区(planning target volume,PTV),并勾画危及器官。

1.2.3物理计划设计

治疗使用的直线加速器型号为Elekta Synergy,配备40对多叶光栅,叶片厚度1 cm,X射线能量选择6 MV。计划设计过程中,保持靶区、危及器官和正常组织的约束函数及参数一致,每例患者依次设置FS等级为Off、Low、Medium和High,得到25组100个物理计划。计划采用七野照射,固定角度为150°、100°、50°、0°、310°、260°、210°,剂量计算网格0.3 cm,最小子野宽度0.6 cm。处方剂量:总剂量50 Gy,单次2 Gy,分25次照射。所有计划均需放疗医师批准且满足临床实际要求。

1.2.4计划评估

计划优化完成后,以50 Gy剂量覆盖95%的PTV体积进行剂量归一,所有计划经放疗医生审核批准满足临床要求。基于剂量体积直方图评估PTV、危及器官及正常组织的剂量学参数[8],PTV评估参数:最大剂量(D2)、最小剂量(Dmin)、平均剂量(Dmean)、适形指数(conformity index,CI)、均匀性指数(homogeneity index,HI)[9]。危及器官评估参数:膀胱、小肠、股骨头的D2、Dmean、体积剂量。正常组织评估参数:体积剂量。同时统计每个计划的子野数、机器跳数、剂量计算时间、γ通过率随FS的变化规律。CI反映PTV剂量适形性,值越趋近1,表明靶区适形越好;HI反映PTV剂量均匀性,值越趋近0,表明靶区均匀性越好;CI计算采用公式 (1),HI计算采用公式 (2)[10],计算公式如下:

(1)

式中,V50为处方剂量50 Gy包绕PTV体积,单位为cm3;VR为处方剂量50 Gy剂量线覆盖体积,单位为cm3;VPTV为PTV体积,单位为cm3。

(2)

式中,DX为PTV X%体积所受最小剂量,单位为cGy。

1.2.5计划验证

验证设备为德国IBA公司MatriXX Evolution平板电离室,验证分析软件为德国IBA公司 My QA myQA patients软件。校准标定电离室后,剂量验证过程采用电影测量模式,得到角度归零方法的剂量验证结果[11-12],以2%/2 mm(剂量差异设置为2%,距离符合度设置为2 mm)标准计算γ通过率,γ通过率>95%时认为计划通过[13]。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 PTV和危及器官剂量参数

PTV剂量参数中,FS从Off到High横向比较,Dmin、Dmean均呈增大趋势,差异有统计学意义(P<0.05)。FS从Off到Medium,HI呈递增趋势,High的数值最大,较Low增加8.45%(P<0.05)。危及器官剂量参数中,膀胱Dmean、V40、V50,小肠V20,左股骨头V40比较,差异有统计学意义(P<0.05),见表1、图1。

图1 不同FS下CI及HI变化趋势

表1 不同FS下PTV和危及器官剂量参数

2.2 正常组织剂量参数

FS从Off到Medium,正常组织V5~V45呈递增趋势,High的正常组织受照剂量最高,除V15外,差异有统计学意义(P<0.05)。与Off比较,High的V5~V45分别增加1.04%、1.36%、0.87%、2.30%、3.47%、4.38%、7.10%、9.15%、17.81%,平均5.28%,见表2。

表2 不同FS下正常组织剂量参数

续表2 不同FS下正常组织剂量参数

2.3 机器参数及计划通过率

FS从Off到Medium,子野数、机器跳数、剂量计算时间呈现递减趋势,差异有统计学意义(P<0.05),与Off比较,High的子野数减少9.80%、机器跳数减少9.20%、剂量计算时间减少7.89%。FS从Off到Medium,γ通过率均符合计划要求且呈递增趋势,High 的γ通过率最高,较Off增加1.78%,差异有统计学意义(P<0.05),见表3、图2。

表3 不同FS下机器参数及γ通过率

图2 不同FS下25组计划机器跳数分布

3 讨 论

医科达Monaco计划系统是目前广泛使用的放疗计划系统[14-15],使用蒙特卡罗标准粒子模拟计算[16-17],FS是其重要优化计算参数之一,合理的FS设置可以更好地优化射野适形复杂程度及照射面积,快速提升放疗计划计算效率与质量。潘香等[18]关于FS对左乳癌保乳术后放疗的剂量学研究结果表明,FS可以降低子野数、机器跳数及剂量计算时间数,高通量平滑计划质量更有优势,更能提高治疗效率。邱刚等[19]研究了FS对宫颈癌放疗的剂量学影响,结果表明FS通过改变各控制点下射野适形及照射面积,对靶区剂量准确度有较大影响。直肠癌靶区体积较大,为凹形靶,且紧邻膀胱、小肠、股骨头等危及器官,治疗中俯卧体位对膀胱、小肠保护优于仰卧位[20],而关于FS对直肠癌术后俯卧位治疗的剂量学影响报道较少,同时增加正常组织剂量分析及计划剂量验证,从多方面反映FS对直肠癌术后放疗剂量学影响,为选择最优的FS提供参考。

本研究中,FS从Off到High的横向比较,Dmin、Dmean均呈增大趋势,差异有统计学意义(P<0.05),主要原因是直肠癌靶区较大,且术后形状不规整,靶区与小肠、膀胱的空间体积存在较多重叠,随着FS由Off至High等级增加,各个控制点下射野构成精准度降低,照射面积增大,低FS子野数多,适形精细,对靶区剂量雕刻力高,能减少射野的照射范围,提高射野执行精度,与之相反,高FS子野精准度降低,照射范围增大,使靶区平均剂量与最小剂量升高。FS从Off到Medium,CI相近,High的数值最小,差异无统计学意义(P>0.05);而FS从Off到High,HI呈递增趋势,差异有统计学意义(P<0.05),且High的数值最大,较Low增加8.45%。主要原因是随着FS从Off到High增加,各控制点下射野构成精准度降低,靶区适形性变差,即High的CI值最小,高FS子野精准度降低,系统为满足靶区剂量,增加照射范围以满足预设条件,导致靶区剂量均匀性变差,High的HI值最大。基于以上分析,FS选择Low与Medium时更优。

在危及器官与正常组织剂量评估结果中,膀胱Dmean、V40、V50,小肠V20和左股骨头V40比较,差异有统计学意义(P<0.05),且各等级FS下的危及器官剂量参数均符合放疗剂量学要求,FS等级改变对危及器官剂量参数影响较小。正常组织剂量参数中,各体积剂量除V15外均有差异,且FS从Off到High,各体积剂量呈现递增趋势,随着FS增加,子野适形变差,照射面积增大,导致正常组织受照剂量增加。High时,正常组织受照剂量最大,与Off比较,High的正常组织各体积剂量平均增加5.28%。

在机器参数及计划通过率方面,FS从Off到High,子野数、机器跳数及剂量计算时间数值呈现递减趋势,差异有统计学意义(P<0.05),与Off比较,High的子野数减少9.80%、机器跳数减少9.20%、剂量计算时间减少7.89%,这是由于高平滑度计划适形简单,所需子野数较少,计划复杂度降低,机器跳数相应减少,计划计算时间也随之缩短,计划执行效率更高[21]。FS从Off到High,γ通过率呈现递增趋势,与Off比较,High的γ通过率增加1.78%,High的γ通过率最大,计划通过率最高。可以看出在机器参数及计划通过率方面,High等级数据最优,Medium次之。

4种FS下,靶区、危机器官及正常组织的剂量学参数均符合临床治疗要求。分开来看各项参数,靶区剂量适形度及均匀性方面,FS选择Low与Medium时,CI和HI数值更优;机器参数和计划通过率方面,FS为High最优,Medium次之;正常组织体积剂量方面,High的正常组织受照剂量最大,这将增加二次致癌风险[22]。由于不同计划系统,不同限量方法与参数设置均有相应规律,本研究得到的结果只针对Monaco计划系统对直肠癌术后俯卧位患者,所得结论仅供其他计划系统与病种参考。

综上表现,FS选择Medium时可以更好兼顾计划各方面性能,保障计划实施的质量及效率,因此,在直肠癌俯卧位IMRT计划设计时,推荐选择Medium进行计划优化。

猜你喜欢

剂量学通过率靶区
骨髓限量调强放疗治疗晚期宫颈癌患者的剂量学研究及毒性反应
瓦里安VitalBeam直线加速器Portal Dosimetry验证通过率低故障维修
直肠癌患者术前放射治疗应用Tomo和Monaco计划系统的剂量学差异及Gamma通过率对比
放疗中CT管电流值对放疗胸部患者勾画靶区的影响
放疗中小机头角度对MLC及多靶区患者正常组织剂量的影响
MRI影像与CT影像勾画宫颈癌三维腔内后装放疗靶区体积的比较
基于高职英语教育效果市场化探索研究——以英语AB通过率为例
鼻咽癌三维适型调强放疗靶区勾画的研究进展
T2期鼻咽癌旋转调强与固定野动态调强计划的剂量学比较研究
VMAT和IMRT技术在乳腺癌根治术后放疗中的剂量学比较?