鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)放療和固定野適形調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)對比

徐桂瓊 李珍 葉奕菁 雷風(fēng) 李民英 白玉海 歐陽玉秀

·臨床研究與應(yīng)用·

鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)放療和固定野適形調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)對比

徐桂瓊 李珍 葉奕菁 雷風(fēng) 李民英 白玉海 歐陽玉秀

目的：對比旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)（RapidArc）和固定野適形調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）治療鼻咽癌劑量學(xué)方面的差異，探索不同T分期從何種技術(shù)獲益最大。方法：選取60例無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移鼻咽癌患者，按鼻咽癌2008分期T1～2期20例，T3期20例，T4期20例。使用瓦里安公司Eclipse系統(tǒng)，每例患者分別制定RapidArc和固定野IMRT計劃，比較兩者靶區(qū)覆蓋、危機(jī)器官劑量、跳數(shù)和治療時間的差別。結(jié)果：IMRT和RapidArc均能滿足臨床要求，靶區(qū)劑量分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P> 0.05），均勻性和適形性相當(dāng)。按T分期分層比較，T4期患者RapidArc組PGTV、PTV1、PTV2的靶區(qū)劑量較高（P<0.05），PGTV均勻指數(shù)較好（P=0.059）。RapidArc組視神經(jīng)、晶體、顳葉、腮腺V20、喉、顳頜關(guān)節(jié)受照劑量均較低（P<0.05）。按T分期分層比較，腦干劑量T1～2期、T3期兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），T4期患者腦干D1%、Dmax劑量RapidArc組較IMRT組低（P<0.05）。RapidArc和IMRT相比，治療跳數(shù)節(jié)省65%，治療時間節(jié)省63%。結(jié)論：RapidArc和9野IMRT治療鼻咽癌均可滿足臨床要求，Rap?idArc可明顯降低正常器官劑量，縮短治療時間，減少治療跳數(shù)。對局部早、中期（T1～3期）患者，兩者有相似的靶區(qū)劑量分布，但對局部晚期（T4期）患者，RapidArc更具有將高劑量區(qū)集中在靶區(qū)而減少正常器官受照劑量的優(yōu)勢。

鼻咽癌 容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)放療 適形調(diào)強(qiáng)放療

放射治療是頭頸部腫瘤的主要治療方式。近年來適形調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）逐漸承擔(dān)了治療頭頸部腫瘤的主要角色。IMRT在提高靶區(qū)照射劑量的同時，可以明顯降低危及器官的照射劑量［1］。回顧性與前瞻性研究均已證實IMRT治療鼻咽癌可提高疾病控制率，改善患者的生存質(zhì)量［2-3］。容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)放療（volume intensity modulated arc therapy，VMAT）技術(shù)是一種新型的旋轉(zhuǎn)IMRT，通過改變機(jī)架角度、機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度、MLC葉片形狀、劑量率、準(zhǔn)直器角度達(dá)到優(yōu)化劑量分布目的［4-5］。目前臨床上使用容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)放療技術(shù)主要有瓦里安公司的RapidArc和醫(yī)科達(dá)公司的VMAT系統(tǒng)。本研究的目的是對比旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療計劃（RapidArc）和固定野IMRT治療鼻咽癌劑量學(xué)方面的差異，并探討不同T分期患者從何種技術(shù)中獲益最大。

1 材料與方法

1.1 研究對象

回顧性選取2012年7月至2013年7月廣東省中山市人民醫(yī)院經(jīng)病理證實的60例初治鼻咽癌患者，排除遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。全組患者年齡22～70歲，平均年齡（49.5±1.0）歲；其中男性47例，女性13例。WHO病理分型為Ⅱ型13例，Ⅲ型47例。按鼻咽癌2008分期，T分期T1～2期20例，T3期20例，T4期20例；總分期Ⅰ期2例，Ⅱ期14例，Ⅲ期23例，Ⅳa期21例。

1.2 研究方法

所有入組患者分別制定旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療計劃和固定野IMRT計劃，比較兩套計劃的劑量學(xué)參數(shù)。1.2.1 靶區(qū)定義和處方劑量 患者取仰臥位，采用熱塑形面罩固定頭頸肩部。按3 mm層距從頭頂掃描至鎖骨頭下2 cm行CT掃描。患者CT圖像傳輸至Eclipse治療計劃系統(tǒng)后醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)勾畫。GTVnx定義為影像學(xué)所見的鼻咽部大體腫瘤和咽后淋巴結(jié)，GTVnd為影像學(xué)顯示的頸部陽性淋巴結(jié)，MRI檢查作為勾畫靶區(qū)的指導(dǎo)，部分患者結(jié)合FDG-PET檢查。在GTVnx的基礎(chǔ)上，CTV1為GTVnx外擴(kuò)5～10mm的亞臨床病灶區(qū)，CTV2為CTV1外擴(kuò)5～10 mm+需要預(yù)防照射的頸部淋巴引流區(qū)。PTV定義為靶區(qū)各個方向外擴(kuò)3 mm。勾畫如下危及器官：腦干、脊髓、視神經(jīng)、視交叉、顳葉、垂體、下頜骨、顳頜關(guān)節(jié)、眼球、晶體、腮腺、喉、靶區(qū)外的口腔、氣管等。

腫瘤處方劑量為GTVnx 70 Gy，CTV1 60 Gy，CTV2 56 Gy，頸部淋巴結(jié)GTVnd 60～68 Gy，分32次。RapidArc采用雙弧設(shè)計，IMRT計劃采用動態(tài)滑窗（sliding window）9野設(shè)計，能量均為6 MV X射線，最大劑量率設(shè)定為600 MU/min，兩套計劃通過瓦里安公司Eclipse治療計劃系統(tǒng)完成。參考RTOG0225，GTV劑量要求以下幾點：1）95%以上PTV>100%的處方劑量（V100%>95%）；2）110%劑量體積<20%（V110%<20%）；3）PTV<93%處方劑量體積不超過1%；4）>80 Gy靶區(qū)體積<5%。兩套計劃的危及器官劑量限制要求相同。優(yōu)化計劃的策略一般是設(shè)定優(yōu)先權(quán)限，首先滿足Ⅰ類器官劑量限制（腦干、脊髓、顳葉、視神經(jīng)），其次為靶區(qū)，再其次為Ⅱ類危及器官（除腦干、脊髓、顳葉、視神經(jīng)外的其他OARs）。除了勾畫的危及器官之外，PTV2外擴(kuò)1 cm限定劑量高值在靶區(qū)之內(nèi)，讓靶區(qū)之外的正常組織接受更低的劑量。由兩位有經(jīng)驗的物理師完成入組患者計劃優(yōu)化。1.2.2 計劃評估和劑量學(xué)比較 通過DVH圖進(jìn)行計劃評估。根據(jù)ICRU 83號報告，PTV劑量覆蓋率需評估D98%、D95%、D50%、D2%。D98%代表近似最小劑量，D50%代表近似中位值，D2%代表近似最高劑量。危及器官根據(jù)其類型不同，統(tǒng)計平均劑量、最大劑量（Dmax或D1%、D2%）、體積劑量VxGy（接受xGy劑量的體積）或劑量體積DV（V體積所接受的照射劑量）。適形指數(shù)（conformity index，CI）=（PTV70Gy/ VPTV）×（PTV70Gy/V70Gy）。PTV70Gy代表靶區(qū)內(nèi)70 Gy的體積，VPTV代表代表PTV的體積，V70Gy代表70 Gy劑量的體積CI取值0～1，數(shù)值越大表示適形性越好。均勻指數(shù)（homogeneity index，HI）=（D2%-D98%）/D50%。HI數(shù)值越大表示PTV內(nèi)劑量越不均勻。1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料以x±s表示，組間劑量比較采用配對資料t檢驗（兩組劑量差值符合正態(tài)分布時）或采用配對資料符號秩和檢驗（兩組劑量差值不符合正態(tài)分布時）。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量對比

根據(jù)ICRU 83號報告，靶區(qū)劑量評估參數(shù)包括：D98%（近似最小劑量）、D95%、D50%（中位劑量）、D2%（近似最大劑量）。IMRT和RapidArc均有較好的靶區(qū)劑量分布，PGTV和PTV1劑量分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），且均勻性和適形性相當(dāng)。PTV2劑量IMRT組較RapidArc高，劑量均勻性較好（0.310± 0.031 vs.0.326±0.028，P<0.001），但RapidArc組劑量分布同樣可以滿足臨床要求。圖1為其中1例T4N2M0期Ⅳ期患者的靶區(qū)分布圖。全組患者的劑量分布情況見表1。

將患者按T分期分層比較發(fā)現(xiàn)，在T1～2期、T3期患者，IMRT和RapidArc靶區(qū)劑量分布相似，均勻性和適形性相當(dāng)（表2）。而T4期患者，RapidArc組PGTV、PTV1、PTV2的靶區(qū)劑量較高（兩組參數(shù)比較大多P< 0.05），PGTV均勻指數(shù)較好（0.081±0.007 vs.0.086±0.006，P=0.059），與IMRT組相比雖差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但P值接近0.05。

2.2 危及器官劑量對比

RapidArc組危及器官劑量普遍比IMRT組低。RapidArc組除腦干和脊髓之外，視神經(jīng)、晶體、顳葉、腮腺V20、喉、顳頜關(guān)節(jié)受照劑量均較低，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，表3）。按T分期分層比較腦干劑量，T1～2期、T3期兩組腦干劑量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P> 0.05），T4期患者腦干D1%、Dmax劑量RapidArc組均較IMRT組低（P<0.05，表4）。

圖1 T4N2M0期患者的靶區(qū)分布圖Figure 1 Dose distribution of the planning target volumes（PTVs）in a pa?tient of stage T4N2M0

表1 RapidArc和IMRT靶區(qū)劑量對比Table 1 Dosimetric comparison of RapidArc and IMRT for the PTVs

表2 不同T分期危及器官及靶區(qū)劑量比較Table 2 Mean difference in dose between RapidArc and IMRT for the PTVs stratified by T staging

表3 RapidArc和IMRT危及器官劑量分布統(tǒng)計Table 3 Dosimetric comparison of RapidArc and IMRT for the organs at risk(OARs)

表4 不同T分期患者腦干劑量對比Table 4 Dosimetric difference of brain stem between RapidArc and IMRT in patients stratified by T staging

2.3 治療時間及跳數(shù)

RapidArc組治療時間為（186±32）s，治療跳數(shù)為（658±112）MUs；IMRT組治療時間為（512±73）s，治療跳數(shù)為（1 879±262）MUs。RapidArc技術(shù)和IMRT相比，治療跳數(shù)節(jié)省65%，治療時間節(jié)省63%。

3 討論

適形調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）被稱為放射腫瘤學(xué)的一次革命，但也有其不足之處。由于固定野IMRT調(diào)強(qiáng)放療采用多野等中心方式進(jìn)行治療，將射野分解成許多小野，光子利用率低，腫瘤接受同等劑量照射所需的總跳數(shù)比常規(guī)放療高，正常組織受低劑量照射體積增大，可能增加第二腫瘤的發(fā)生率［6］。且IMRT治療時間長，治療期間患者體位移動增加可能降低放療精確度，生物效應(yīng)降低［7］。VMAT作為一種全新的調(diào)強(qiáng)方式，其通過聯(lián)合動態(tài)多葉準(zhǔn)直器技術(shù)配合機(jī)架旋轉(zhuǎn)，在360度多弧設(shè)定的任何角度內(nèi)進(jìn)行持續(xù)旋轉(zhuǎn)照射，并調(diào)控射線在腫瘤上的強(qiáng)度，根據(jù)腫瘤體積各部位的厚薄不一給予最合適的射線強(qiáng)度，在合理的時間通過單弧或多弧實現(xiàn)高度適形計劃。鼻咽癌的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靶區(qū)和危及器官毗鄰，這就要求精確放療技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)，以滿足臨床需求。

RapidArc技術(shù)被探索用于頭頸部腫瘤的放療中，相對傳統(tǒng)IMRT而言可以改善正常組織的分?jǐn)倓┝浚绕涫窃趹?yīng)用雙弧的時候［8］。已有文獻(xiàn)報道，Rapi?dArc技術(shù)治療鼻咽癌可在短時間內(nèi)完成與IMRT相當(dāng)?shù)陌袇^(qū)劑量分布。Zheng等［9］選取20例T3～4期患者研究固定野IMRT和RapidArc在局部晚期鼻咽癌的劑量差別，通過比較發(fā)現(xiàn)IMRT和RapidArc兩組靶區(qū)劑量分布情況相似，均能滿足臨床要求，但RapidArc可更好的保護(hù)危及器官，相較IMRT組治療時間減少63%，MU值減少60%。White等［10］比較鼻咽癌患者IMRT和RapidArc劑量差別后也發(fā)現(xiàn)RapidArc靶區(qū)劑量分布優(yōu)于或相似于固定野IMRT，但可顯著減少危及器官劑量、正常組織低劑量體積、治療時間和MU值。國內(nèi)放療機(jī)構(gòu)開始應(yīng)用旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)治療鼻咽癌后，有研究認(rèn)為VMAT劑量分布和固定野IMRT相當(dāng)，在治療時間和加速器的機(jī)器跳數(shù)上有優(yōu)勢，有更好的治療效率［11-12］。本研究結(jié)果與上述文獻(xiàn)類似。尹文晶等［13］還發(fā)現(xiàn)VMAT技術(shù)治療時所需治療時間較IMRT短。從一定程度上改善了治療中患者的不自主運(yùn)動，減小了分次內(nèi)擺位誤差。臨床中局部晚期鼻咽癌病灶向上侵犯顱底，腫瘤貼近或直接侵犯腦干、顳葉等危及器官，使得放療計劃設(shè)計十分復(fù)雜。如何在保證殺滅腫瘤的同時盡可能保護(hù)正常器官，提高患者生存質(zhì)量，具有非常重要的臨床意義。本研究通過對患者進(jìn)行T分層比較，發(fā)現(xiàn)局部晚期（T4期）患者使用RapidArc技術(shù)靶區(qū)劑量分布優(yōu)于IMRT，包括腦干在內(nèi)的危及器官照射劑量低于IMRT，因此本研究認(rèn)為該亞組患者可能從RapidArc技術(shù)中獲益更大。可能的原因是固定野IMRT只能靠優(yōu)化機(jī)架角度、準(zhǔn)直器角度和MLC葉片形狀改善劑量分布，而RapidArc可優(yōu)化的參數(shù)有機(jī)架角度、機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度、準(zhǔn)直器角度、MLC葉片形狀、劑量率、準(zhǔn)直器角度等，從而在復(fù)雜的計劃中顯示出優(yōu)勢。

Sun等［14］通過比較VMAT和固定野IMRT在不同T分期鼻咽癌患者的劑量分布情況，發(fā)現(xiàn)T早期患者，VMAT和固定野IMRT的劑量分布類似；但在T晚期患者，VMAT對正常器官劑量的保護(hù)較固定野IMRT差。其結(jié)論與本研究不同，主要原因是治療技術(shù)和優(yōu)化算法不同。Sun等［14］研究是基于醫(yī)科達(dá)公司的Monaca治療計劃系統(tǒng)，VMAT計劃采用單弧設(shè)計，MLC葉片寬度1 cm。本研究中RapidArc計劃基于Eclipse系統(tǒng)，采用雙弧設(shè)計，中心MLC葉片寬度0.5 cm，劑量分布更精細(xì)。本研究組曾追蹤了100例Rap?idArc治療的鼻咽癌患者，全部放療計劃的靶區(qū)劑量分布均可滿足臨床需求，有良好的正常器官保護(hù)作用，臨床療效較好［15］。

RapidArc和固定野IMRT治療鼻咽癌劑量分布均可滿足臨床要求，RapidArc可明顯降低正常器官劑量，縮短治療時間。在局部早期和中期（T1～3期）患者，兩者有相似的靶區(qū)劑量分布，但在局部晚期（T4期）患者，RapidArc更具有將高劑量區(qū)集中在靶區(qū)而減少正常器官受照劑量的優(yōu)勢。

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（2015-09-28收稿）

（2015-10-26修回）

（編輯：邢穎）

徐桂瓊 專業(yè)方向為頭頸部腫瘤的放射治療。

E-mail：donna_shee@163.com

《中國腫瘤臨床》開設(shè)“MDT論壇”欄目

多學(xué)科（multidisciplinary team,MDT）協(xié)作診療是指兩個以上相關(guān)學(xué)科（包括外科、內(nèi)科、放療科、影像科、病理科、介入科、專業(yè)護(hù)理、心理治療科等）組成固定的工作組，針對疾病進(jìn)行定期、定時的臨床討論會，提出系統(tǒng)的診治方案，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確診斷與科學(xué)施治，避免過度診療與誤診誤治。MDT模式能夠為腫瘤患者提供全方位個體化的診療，改善生存質(zhì)量，節(jié)約醫(yī)療資源。

《中國腫瘤臨床》為推動腫瘤規(guī)范化診治，新開設(shè)“MDT論壇”欄目，刊載MDT診療經(jīng)驗總結(jié)、臨床病例討論等方面的論文，以促進(jìn)腫瘤MDT診療經(jīng)驗總結(jié)、交流與傳播。歡迎廣大專業(yè)技術(shù)人員踴躍投稿。

——本刊編輯部

Dosimetric comparison between volumetric modulated arc therapy with RapidArc and fixed-field intensity modulation radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma

Guiqiong XU,Zhen LI,Yijing YE,Feng LEI,Minying LI,Yuhai BAI,Yuxiu OUYANG
Department of Radiation Oncology,Zhongshan People's Hospital,Zhongshan 528400,China

Objective:To compare the dosimetric differences between volumetric modulated arc radiotherapy with RapidArc and fixed-field intensity modulation radiation therapy(IMRT)for nasopharyngeal carcinoma(NPC),and identify the techniques from which patients of different T stages can gain the maximum benefit.Methods:Sixty non-metastatic patients with NPC were randomly selected. According to the T staging of 2008 Chinese Classification,T1-T2stage cases were observed in 20 of the 60 patients,whereas T3and T4stage cases were seen with 20 patients each.RapidArc and IMRT treatment plans were managed by the Eclipse treatment planning system of Varian Co.,US.The dosimetry of the target volume coverage,organs at risk(OARs),monitor unit(MU)per second,and delivery time were evaluated.Results:Both techniques reached the requirement of clinical treatment.The coverages of planning target volume,conformity index,and homogeneity index were similar.However,the stratified analysis of T staging indicated that RapidArc plans led to an increased dose to the tumor target(P<0.05)and an improved homogeneity index(P=0.059)in the T4stage cases.RapidArc allowed a statistical dose reduction to the OARs,including optic nerves,lens,temporal lobe,V20 of the parotids,larynx,and temporomandibular joint(P<0.05).In the T-stage stratified analysis,the D1%and Dmax of brain stem in T1-T3stages were similar but statistically low in T4stage in the RapidArc group(P<0.05).Compared with those in IMRT group,the MUs and the delivery time in RapidArc group were reduced by 65%and 63%,respectively.Conclusion:Both RapidArc and IMRT attained the clinical requirement for NPC. RapidArc technique showed improvements in the OARs and reduction in MUs and delivery time.The target volume coverages were similar for T1-T3stage.However,RapidArc delivered an increased dose to the tumor target in T4stage cases,and the dose to OARs was reduced.

nasopharyngeal cancer,volumetric modulated arc therapy,intensity modulation radiation therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.2015.22.025

廣東省中山市人民醫(yī)院腫瘤放療科（廣東省中山市528400）

徐桂瓊 donna_shee@163.com