EUD優化方法在直腸癌調強放療中的應用

龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫院 放療中心，湖南長沙410000)

EUD優化方法在直腸癌調強放療中的應用

龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫院 放療中心，湖南長沙410000)

目的:直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調強放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應用。但大部分的IMRT計劃都是采用物理約束條件，只能對ROI(感興趣區)的劑量體積曲線的一個或幾個點進行約束，而EUD則能對ROI的整條曲線進行約束。本文研究EUD在直腸癌調強中的應用價值。探討調強放療計劃中EUD(等效均勻劑量)優化方法在直腸癌放療中的應用價值。方法:隨機選取本科已經接受調強放療的Ⅲ期直腸癌術后患者10例，其中PTV(planning target volume)處方劑量50GY。用兩種不同的目標函數約束，一組(DV組)用物理優化方法;另一組(EUD組)在物理優化的基礎上把重要器官(膀胱、股骨頭、小腸)的約束條件改為Max EUD約束，其他不變。比較這兩種優化方法的劑量學差異。結果:EUD優化方法組和物理優化組PTV的劑量無明顯的差異，但重要器官的劑量比物理優化組的劑量低，經配對t檢驗P＜0.05。結論:EUD優化方法能更好的保護重要器官，對降低直腸癌的放療并發癥有重要的臨床意義。

EUD;調強;直腸癌

0 前言

直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調強放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應用。但大部分的IMRT計劃都是采用物理約束條件，只能對ROI(感興趣區)的劑量體積曲線的一個或幾個點進行約束，而EUD則能對ROI的整條曲線進行約束。本文研究EUD在直腸癌調強中的應用價值。

1 材料和方法

1.1 EUD的定義

EUD用于評價某一解剖結構受到不均勻劑量照射的生物學效應。EUD定義為:受到不均勻劑量照射的組織其產生的放射生物學效應與某個均勻劑量等效。

其中N是一個組織結構中體素數目;di是第i個體素的劑量;a是該組織的生物學參數;a的值在－∞ ～20之間，a＜1時用于腫瘤組織，a越小越能避免劑量冷點的出現，a=1時用于并行正常組織，a＞1時用于串行正常組織，a越大說明越能控制劑量熱點。

1.2 直腸癌計劃的設計

采用PinnacleV9.2 TPS計劃系統，用DMPO優化算法設計五野共面IMRT直腸癌放療計劃。隨機選取我科已經做過放療計劃的直腸癌患者10例。處方劑量PTV=50Gy，膀胱，股骨頭和小腸限量為V50＜5%。物理組用純物理約束條件(Min dose，Min DVH dose，Max dose，Max DVH dose，Uniform dose)設計放療計劃;EUD組在物理組的基礎上將重要器官用EUD約束條件(Max EUD)。對膀胱和股骨頭a取1，對小腸a取2，權重取3～8。

靶區的評價:D95、均勻指數(HI，homogeneity index)計算公式為:HI=D5%/D95%，其中D5%為≤5%PTV接受的劑量;D95%為95%PTV接受的最低劑量;HI值越接近1表示靶區劑量均勻性越好。適形指數(comfomity index，CI)計算公式為CI=Vdp/Vptv其中Vdp為參考等劑量線面所包繞的靶區體積;Vptv為靶區體積;危及器官評價:膀胱、股骨頭和小腸V50、平均劑量(Dmean)。

1.3 統計方法

靶區和危及器官的評價指標均采用統計學軟件SPSS17.0行配對t檢驗統計學分析。

2 結果

靶區和危及器官的劑量統計參數見表1，結果顯示PTV的劑量統計D95，CI，HI經配對t檢驗，P＞0.05沒有明顯差異。即只改變危及器官的約束條件靶區劑量沒有明顯差異。而EUD組膀胱、股骨頭和小腸明顯低于DV組，經配對t檢驗，P＜0.05有明顯差異。

3 討論

靶區的高劑量和危及器官的低劑量一直是放療的目標。而EUD是具有生物劑量的目標函數，它可以在保證靶區劑量的前提下最大限度的保護正常的危及器官，降低危及器官的放療并發癥。原因是:從公式1－1可以看出，EUD的優化范圍是構成目標的所有體素，即DVH曲線的每一個點都在其優化范圍，這樣就比單個點的約束更能降低器官的劑量。同時，EUD的比值形式可以讓計劃系統在滿足目標條件下繼續優化，從而更容易找到最優的計劃。而DV優化只是針對某一個點或幾個點進行優化，當優化滿足條件限制時就會停止優化。為此，當嘗試對某一器官使用多個物理約束條件來限制器官的劑量，結果顯示這一器官的DVH曲線與EUD優化曲線接近。但增加物理約束條件也使計劃效率降低，延長了計劃的時間，且對物理師的經驗要求高。對靶區，嘗試PTV單獨使用Min EUD優化，但結果不盡人意，靶區內出現高劑量的區域。當配合物理目標約束時可以得到滿意的結果且靶區最小劑量也得到提高。EUD優化的缺點就是對于目標的EUD劑量很難估計，可先用物理約束條件得出所約束目標的平均劑量，再在平均劑量的基礎上相應降低2～5Gy給出EUD劑量。

表1 靶區和危及器官的劑量統計參數

總之，EUD優化方法彌補了物理優化不能兼顧全局的缺點，尤其對與靶區重疊的危機器官能最大限度地降低劑量，在調強放療中具有重要的臨床意義。

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R735.3+7

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1002－2376(2015)07－0060－02

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