全中樞神經系統調強放療技術的應用

謝秋英 石錦平 張利文 滕建建 胡學鋒

全中樞神經系統放療(craniospinal irradiation,CSI)在臨床上應用于惡性程度較高、易發生腦脊液播散的中樞神經系統腫瘤，如髓母細胞瘤、中樞神經系統惡性淋巴瘤、生殖細胞瘤等[1]。傳統的CSI適形照射方法存在許多不足，如：定位方法復雜，靶區劑量分布不均勻，射野銜接困難等。為較好地解決以上問題，我們研究采用了調強“射野疊加優化”技術，逆向優化靶區和銜接區域劑量均勻性，靶區適形度和銜接區域劑量均勻性均明顯改善，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2011年4月至2012年7月我院收治的CSI患者6例，其中男性3例，女性3例。年齡13～62歲，平均年齡29.3歲，中位年齡20歲。脊髓平均長度74.1 cm(69.5～80.0 cm )。

1.2 設備材料

瓦里安Trilog直線加速器(其最大野為40 cm ×40 cm，配有60對多葉光欄(MLC)，中心處20 cm×20 cm范圍內葉片寬度為5 mm)、瓦里安CBCT圖像引導放療系統和Eclipse 計劃系統(8.6版本)、飛利浦 Brilliance Big Bore CT模擬機。

1.3 體位固定及輪廓勾畫

患者取俯臥位或仰臥位，在常規模擬機下進行透視和調整，使兩側外耳孔重合，整個脊髓、頭顱矢狀面保持在同一體中線上。頭頸部使用熱塑面罩固定，體部予真空袋和體罩固定，雙手自然垂放身體兩側。

CT掃描層厚3 mm,范圍應從頭頂一直到骶4下緣,包括全腦和全脊髓。在CT斷層上勾畫靶區和危及器官結構，另外將銜接區域中的脊髓單獨勾畫出來，以方便銜接區域劑量分布的分析比較。

1.4 治療計劃的設計

針對每位患者分別采用2組計劃設計(圖1)。

圖1 2組計劃射野示意圖

常規組(CRT)：采用常規適形照射技術，即全腦照射采用等中心水平對穿照射，適當旋轉光柵角度使全腦野下界與脊髓野上界吻合。脊髓野采用源皮距照射，視患者軀干長度分為1～2個照射野，為避免脊髓超量，相鄰射野邊界間須空開一定間隙，通常在脊髓前緣銜接。

調強組(IMRT)：采用調強射野疊加優化技術。全腦照射與上段脊髓野同中心，采用兩野水平對穿半束照射，脊髓照射采用等中心單后野垂直照射，相鄰射野間設置約5 cm射野重疊區—“銜接劑量緩沖區”。計劃優化采用調強固定射野大小進行逆向計劃優化，優化時考慮全腦野的劑量貢獻，可消除全腦野半影和脊髓調強射野的半影不一致的影響，銜接處劑量更均勻。旋轉光欄90°可消除葉片寬度影響。另外由于全腦野在篩骨板、頸椎等附近通常會有-7%左右的低劑量區,可根據低劑量區的分布增加一個小權重的子野，以提高腦部靶區劑量均勻性。

1.5 劑量學評估

對比2組計劃的劑量學分布，并根據ICRU 83號報告[2]，采用近似最大劑量D2%、近似最小劑量D98%和中位劑量D50%，95%劑量V95%等指標來評估靶區的均勻性和劑量覆蓋程度。

1.6 統計學方法

采用SPSS 13.0統計軟件行t檢驗分析。檢驗水準α=0.5。

2 結果

2.1 正常組織受量評估

靶區周圍正常器官劑量對比直方圖(DVH)見圖2，調強組的正常組織高劑量體積降低，特別是心臟、肝臟和小腸等胸中段及腹部的器官結構保護更有優勢。

2.2 靶區劑量評估

常規組靶區整體劑量分布高低不均，調強組靶區整體劑量適形度及均勻性均明顯提高，劑量隨脊髓生理彎曲適形，正常組織得到了很好保護。6例CSI病例的脊髓靶區劑量參數對比見表1，各項指標均優于常規組，P值均<0.01，差異均具有統計學意義。

2.3 射野銜接效果分析

常規組銜接區域劑量冷熱點差異顯著，特別是胸段脊髓銜接區域前方正常組織有較大面積處于高劑量范圍，最大劑量高達處方劑量的160%，而銜接后方脊髓靶區低量區域僅60%左右。采用射野疊加優化法銜接區域劑量分布平滑均勻，銜接區內脊髓劑量梯度由60%～115%提高到98%～107%。模擬頭腳方向擺位誤差±5 mm引起的銜接區域脊髓中軸劑量變化由160%～35%降低到110%～95%。

靶區處方劑量30 Gy。

3 討論

表1 6例病例2種方法脊髓靶區劑量參數對比/%

注：Dx%為x%的靶體積所受到的照射劑量(用處方量%表示)，Vx%為≥x%的處方劑量所覆蓋的靶區百分體積數。

常規二維放射治療作為全中樞的標準放療技術已有幾十年，但該技術存在定位方法過程繁復、誤差較大，靶區劑量分布不均勻，射野銜接困難等不足。以往的研究表明放射治療實施的質量對治療效果有明顯的影響,為了提高CSI放療精度和安全舒適性,需要在放療技術和體位固定方面做進一步改進。

傳統CSI患者體位為俯臥位，這種體位可方便技術員在幫助患者源皮距擺位時做體表線銜接。然而由于擺位治療時間較長,在照射過程中長時間保持體位較為困難，對于俯臥位不合作的兒童和重病患者，甚至無法進行放射治療。另外由于脊髓深度差異較大，單一的處方劑量必然會造成靶區劑量分布不均，射野銜接區劑量變化較大，冷熱點并存，脊髓靶區存在超高劑量風險。而銜接區域前緣出現的超高劑量可使心臟肝臟等器官受到損害，進而增加兒童未來心臟病等晚期疾病的發病率[3],脊柱受量不均勻也會影響兒童生長發育等[4]。

為解決上述問題，近年來國內外學者開展了CSI仰臥位等中心放療技術研究，結果認為這種患者較舒適的體位擺位重復性較好。我院放療中心2011年4月至2012年7月曾對6位CSI患者行仰臥位調強放射治療，效果良好。30次CBCT圖像引導分析擺位誤差顯示,患者體部左右方向及背腹方向平均誤差分別(2.1±1.4)mm、(1.6±1.2)mm，頭腳方向平均誤差為(2.7±1.3)mm。劑量優化技術方面，我們將等中心調強照射技術及半束照射技術應用于全中樞的放射治療，依照脊髓靶區深度調整優化劑量，靶區劑量分布均勻合理。表1可見與常規組相比，95%處方量包繞靶區體積V95%平均值由常規的88.6%提高到98.1%，而大于處方量110%的高量體積由常規組的25.4%降低到11.9%。脊髓劑量梯度96.5%～108.8%明顯優于常規組57.7%～118.5%。靶區劑量適形度及均勻性均得到了極大改善。

關于射野銜接的問題，一些治療中心采用旋轉光欄和治療床的方法使全腦野與脊髓野在幾何上相匹配[5]，這種方法理論上劑量分布均勻，但在遇到系統誤差或隨機擺位誤差時，銜接區域仍然存在較大的劑量變化。所以目前國內大多數中心在治療期間需要多次移動銜接線,以消除該區域內的冷點或熱點。這種多次變動射野位置的做法增加了治療的復雜性和誤差。近年來不少國內外學者對CSI技術做了進一步改進。有研究報道[6-8]通過手工設置多個“野中野”正向調強方式羽化銜接線法，可有效降低銜接區域脊髓的分次高量，然而計劃設計較麻煩，羽化的效果也有限。對此我們做了銜接方面前期研究[9]，借鑒了Seppala 等[10]射野疊加調強逆向優化銜接區域的方法，并做了進一步改進，將全腦野與上段脊髓野用同一中心半束照射，巧妙地解決了頭頸非共面銜接難題。在脊髓鄰野銜接區設置約5 cm射野重疊區“銜接劑量緩沖區”，并通過旋轉光欄90°優化，消除葉片寬度對銜接區域優化的影響。在銜接區域內真正形成了一個向彼此延伸的平滑楔形劑量分布，如同每次治療時，銜接線一直做勻速滑窗移動一樣，極大消減了擺位誤差對射野銜接處劑量的影響。銜接劑量更均勻、且每次的治療劑量均勻度都達到一定的標準。此計劃設計簡單，治療過程簡化，無需療程中多次移動銜接位置。缺點是由于仍沿用單后野照射，背部肌肉組織受量仍較高。

目前有學者主張采用多角度照射全中樞靶區，如固定野多角度旋轉照射CSI[11]，旋轉斷層治療(Tomotherapy)CSI[12]及容積調強放療應用[13]等，結果均認為多角度旋轉照射可顯著降低靶區周圍正常組織的高劑量體積，進一步提高靶區適形度和均勻性。然而這種旋轉照射帶來的全身大面積低劑量照射是否會誘發第二腫瘤風險及是否影響兒童發育等還需進一步的臨床觀察，亦有不少學者持謹慎態度。另外多角度照射對患者擺位要求更加嚴格，常規調強多中心多角度旋轉照射，治療時間將加倍，患者易發生移動，旋轉容積照射可縮短治療時間，但昂貴的機器造價不利于在基層醫院普及。

除了銜接技術改進，在治療質控方面，我們在計劃設計時將脊髓射野中心與全腦野中心置于同一中軸線上，方便治療擺位和質控監督。利用遠程控制治療床進出移動固定值的方法，可進一步減少人為擺位誤差對銜接區域的影響，同時亦大大縮短了技術員進出機房擺位治療的時間。值得注意的是機器質控時應注意定期做移床精度的檢測，確保精度在2 mm以內。考慮體部擺位仍存在一定的隨機誤差，放療應結合圖像引導技術校準位置誤差，以便進一步提高銜接區靶區劑量分布的均勻性。

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