靜態調強放療等中心點對鼻咽癌劑量學的影響

桑勇，單國平，祝成龍，徐敏

浙江省腫瘤醫院放射物理室/浙江省放射腫瘤重點實驗室，浙江杭州310022

前言

鼻咽癌是一種鼻咽上皮組織腫瘤，解剖學分布復雜，在所有癌癥中，其所占有百分比大概為0.7%，鼻咽癌大部分患者來自于東南亞［1-3］。由于鼻咽癌對放射治療的敏感性高，放射治療是鼻咽癌的重要治療手段［4］。調強放射治療（Intensity-Modulated Radiotherapy, IMRT）因其劑量學優勢而廣泛應用于鼻咽癌治療［5-7］。計劃等中心點位置的選擇可能會使鼻咽癌放療計劃產生比較大的差異，從而影響治療效果和正常組織的放療并發癥概率（Normal Tissue Complication Probability, NTCP）。本研究選擇17 例接受IMRT 的初治鼻咽癌病例，分別以靶區PGTVnx和PTV的中心點作為治療計劃的等中心點設計放療計劃，并觀察這兩種計劃的差異，旨在為鼻咽癌IMRT計劃設計提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般臨床資料

隨機選取2017年1月～7月在浙江省腫瘤醫院接受IMRT 的17 例鼻咽癌患者，其中男9 例，女8 例，年齡28～63歲，中位年齡43歲；T1期2例，T2期4例，T3期7例，T4期4例。

1.2 靶區及危及器官的勾畫

鼻咽GTVnx和頸部GTVnd根據CT和MRI顯示與臨床檢查可見的原發腫瘤、咽后淋巴結以及頸部轉移淋巴結邊界進行勾畫，PGTVnx和PGTVnd根據擺位誤差在大體靶區（GTV）基礎上各方向均勻外放1～2 mm［8］。PTVnx包括PGTVnx外放5～10 mm、整個鼻咽腔粘膜及粘膜下5～8 mm、翼突和破裂孔；PTVna包括PGTVnd和淋巴引流間隙、上界IIA區上緣、下屆IIA區下緣或PGTVnd下2 cm。計劃靶區（PTV）包括PTVnx外放5～10 mm、PTVna外放2～5 mm以及需預防照射的雙側頸部淋巴引流間隙。靶區勾畫中需特別注意上下層之間的延續性和連貫性以及輪廓線的圓滑性。PGTVnx、PGTVnd、PTVnx、PTVna、PTV 處方劑量分別為70.5、69.0、63.0、60.0、54.0 Gy，分30 次同期完成照射。危及器官參考ICRU 83 號報告進行定義和勾畫，其限制劑量參考常規照射正常組織耐受劑量［9］。

1.3 等中心點的選擇

選取比較有代表性的PGTVnx的幾何中心點（以AP 表示）和PTV 的幾何中心點（以BP 表示）為治療計劃的等中心點，分別設計放射治療計劃。

1.4 治療計劃設計

選擇ELEKTA帶有40對多葉光柵的直線加速器PRECISE機器模型，利用Philips Pinnacle3?V9.2計劃軟件的逆向調強系統的分布照射（Step and Shoot）技術，設計鼻咽癌靜態IMRT計劃。所有計劃均采用同步加量技術（分30次同期完成治療）和等中心照射技術，并采用共面的9 野均分的6 MV 光子照射。采用直接子野優化算法進行優化，子野數設置為70個，每個子野的最小面積為5 cm2，每個子野的最小跳數為5 MU，每對葉片間的最小距離為0.5 cm。計算中，容許鉛門移動。計算卷積的次數為30 次，總共迭代的次數為100，兩次迭代間差值小于10-5即停止優化。各靶區與危及器官的計劃劑量約束條件如下：靶區的處方劑量覆蓋95%的靶區體積，同時要逐層評價處方劑量的等劑量曲線覆蓋的靶區范圍，以滿足臨床需求；危及器官以達到0.03 cm3體積的最大劑量作為相關危及器官的最大劑量［10］，需滿足脊髓D0.03cm3（0.03 cm3體積接受的最大劑量）＜40 Gy，腦干D0.03cm3＜54 Gy，眼晶體D0.03cm3＜8 Gy，視神經和視交叉D0.03cm3＜54 Gy，顳葉V＞65Gy（大于65 Gy的體積）≤1.0 cm3；腮腺V＞30Gy（大于30 Gy的體積比）≤50%。計劃優化過程中，危及器官的優化目標函數和權重完全一致；靶區優化目標函數有微小的差異（為滿足95%體積劑量為處方劑量），但權重完全一致。

1.5 計劃質量評估

本研究采用適形度指數（Conformity Index, CI）和均勻性指數（Homogeneity Index, HI）評估靶區的劑量分布，其中CI=（VPTV×VTV）/（TVPV×TVPV），VPTV表示對應的治療靶區的體積，VTV表示處方的等劑量曲線覆蓋的總共體積，TVPV表示PTV包含在VTV里面的體積；HI=D5%/D95%，D5%表示達到5%的靶區體積的最小劑量，D95%表示達到95%靶區體積的最小劑量。CI越大，靶區劑量的適形性越好［11-13］；HI越低，靶區的均勻性越好［14-15］。采用D0.03cm3評估腦干、脊髓、晶體、視神經和視交叉，V＞60Gy評價顳葉，R30Gy評價腮腺，V＜30Gy評價正常組織。其中，V＞60Gy表示大于60 Gy的體積，以cm3為單位；R30Gy表示大于30 Gy 的體積比；V＜30Gy表示小于30 Gy的體積，以cm3為單位。

1.6 統計學方法

采用SPSS 19 軟件對每個分析指標做配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量分布

對于所選取的17 例病例，AP 組和BP 組的靶區劑量分布均能滿足臨床治療要求。AP 組和BP 組的CI和HI比較，差異無統計學意義（表1）。

2.2 危及器官和正常組織劑量分布

AP組和BP組的危及器官和正常組織劑量分布均達到了臨床基本要求。相比于AP組的視交叉最大劑量（D0.03cm3），BP組的視交叉最大劑量（D0.03cm3）增加了5.8%，差異具有統計學意義（t=-3.070,P=0.007）；相比于BP的正常組織V＜30Gy，AP組增加了1.0%，差異具有統計學意義（t=3.799,P=0.002）；其余參數差異無統計學意義（表2）。

3 討論

IMRT 技術程序復雜，要求醫生靶區勾畫精細，其目的是在滿足靶區劑量要求的情況下，盡可能地保護鄰近的危及器官和正常組織，減少遠期放療并發癥的發生率，提高病人放療后的生存質量。對于IMRT 技術，放療計劃制定時所設定的照射野的個數、照射野的角度分布、照射使用的射線能量、多葉光柵對數、多葉光柵的葉片寬度和子野數目等都會對IMRT計劃的劑量分布產生一定的影響。

表1 靶區的CI、HI參數Tab.1 Conformity index and homogeneity index of target areas

表2 危及器官劑量學分析Tab.2 Dosimetric analysis of organs-at-risk

目前，直線加速器都是采用等中心照射技術，而對于常規治療一般使用一個等中心點，因為對于款式比較老的加速器如果要使用多中心技術，需要操作員進入機房移動治療床和旋轉機架，非常的不方便。相比之下，伽馬刀等中心點的移動操作方便，會更多采用多中心照射技術。也有一些文獻報道了伽馬刀關于等中心點的不同帶來的劑量學差異［16-17］。關于直線加速器放療計劃設計中多個等中心點技術的使用帶來的劑量學差異也有一些文獻報道［18-19］。但是關于鼻咽癌IMRT 等中心點選擇帶來的劑量學差異，國內外文獻少有報道。一個合適放療計劃等中心點的選擇，可以減少物理師設計計劃的時間，從而為整個放療流程縮短時間，并且可以降低NTCP，提高病人的生活質量。

本研究的結果顯示采用AP 和BP 這兩種等中心點的治療計劃均能達到臨床要求。而且兩組計劃的CI 和HI 沒有統計學差異。從靶區來看，不能說明哪組等中心點更適合鼻咽癌IMRT 治療。但是從危及器官和正常組織的保護來看，相比BP 組計劃，AP 組在視交叉的保護方面優于BP，而且在保護正常組織方面，AP 組相比于BP 組也有明顯的優勢，原因有可能是相比于BP，AP的等中心點更靠近視交叉和高劑量靶區，而計劃在優化過程中，子野會優先在中心點附近展開，這樣使得得到的計劃更可能會優先滿足中心點附近的危及器官和高劑量的靶區要求，使得AP 組對視交叉和正常組織的保護更好。選擇AP 能夠降低正常組織的高劑量體積，從而降低NTCP，給病人帶來更好的放療后生活質量［20］。

4 結論

采用AP 和BP 都能達到臨床要求的劑量分布質量。AP 組和BP 組在靶區的劑量體積百分比、CI 和HI沒有統計學差異。但是在危及器官和正常組織方面，AP組對視交叉和正常組織的保護更好，因此筆者建議鼻咽癌病例的放療計劃等中心點應放在原發腫瘤和咽后淋巴結臨床治療靶區PGTVnx中心，這樣能明顯降低視交叉的受照劑量，并且減少病人的正常組織高劑量體積，從而減少病人的NTCP，提高病人的生活質量。