肺癌腦轉移瘤全腦照射中鉛門固定、鉛門跟隨及聯合使用技術的劑量學比較研究

梁宇棋 唐釩 李晏寧 李霞 劉書朋

(南方醫科大學南方醫院放療科，廣州 510515)

肺癌是發生腦轉移最常見的惡性腫瘤之一，預后極差[1]，在完全不治療的情況下其中位生存期僅1 個月[2-3]。目前，腦轉移瘤的主要治療方法有全腦放射治療(whole brain radiation therapy,WBRT)，立體定向放射治療(stereotatic radiotherapy,SRT)，SRT聯合WBRT 和化療等，其中WBRT 為肺癌腦轉移瘤的基本治療方式[4]。由于正常腦組織、晶體、視神經、腦干等重要器官都有其放射治療的耐受劑量，因此，目前更多會采用同步推量(simultaneous integrated boost,SIB)的方式進行全腦放射治療[5-6]，但即便如此，對于患者正常組織依然會有所損傷。因此，如何能在保證療效的情況下，更好地保護正常組織，一直是放療計劃發展的方向。加速器設備在21 世紀早期已發展為使用多葉準直器(multileaf collimators,MLC)替代鉛塊的方式來進行調強放療(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)[7]。但MLC 由于自身結構影響，具有0.7%～0.9%的漏射率，而加速器鉛門(Jaw)結構具有更低的漏射率，據研究[8-10]表明，可達到0.1%以下。因此，目前的加速器中提供了鉛門跟隨MLC 移動的鉛門跟隨技術(jaw tracking,JT)，鉛門固定不動，MLC 在射野中移動的鉛門固定技術(fixed jaw,FJ)及同時使用兩種技術(JT+FJ)這3 種方式進行放療計劃的制作。Feng 等[11]曾報道，鉛門跟隨技術在IMRT 中可有效降低MLC 漏射劑量。而Chen 等[12]在研究中發現，鉛門固定有時能夠更好地保護腹盆部的危及器官。

對于全腦放療的患者，由于漏射劑量導致其危及器官尤其是視功能的放射損傷，在臨床上尤為常見[13]。本文基于全腦加同步推量放療IMRT 技術，研究比較不同鉛門技術的選擇在靶區劑量覆蓋和危及器官保護上的劑量學優劣，從而為臨床上提供更好的計劃方式和方法參考[14]。

1 對象和方法

1.1 病例選擇

本研究回顧性分析2017～2019 年在我院行放射治療的48 例肺癌腦轉移患者，其中男34 例，女14 例，年齡48～76 歲。轉移灶數量≤5 的共26 例，＞5 的共22 例，腦轉移瘤未行外科手術及立體定向放療等治療，無顱外其他部位轉移。所有患者均采用頭部熱塑膜材料固定體位，同時采用飛利浦大孔徑CT 掃描，掃描層厚3mm，層距3mm。掃描結束后，圖像傳輸至瓦里安Eclipse 計劃系統。

1.2 靶區勾畫及危及器官勾畫

CT 掃描下的轉移灶定義為腫瘤靶區GTV，靶區劑量56Gy/28F,全腦定義為臨床靶區CTV，靶區劑量為40Gy/28F。同時，危及器官使用柏視醫療勾畫系統進行自動勾畫后傳輸至瓦里安Eclipse 系統。

1.3 放療計劃設計方法

放療計劃使用瓦里安Vital Beam 直線加速器的機器參數，射線能量為6MV，MLC120 片，運動方式為滑窗模式(Sliding Window)。同時選擇瓦里安公司目前最新的Eclipse 計劃系統，版本為15.5.12，采用AAA 算法，計算網格為3mm，無控制點數目限制，優化完成后靶區GTV 歸一滿足98%的處方劑量覆蓋。

所有計劃使用8 野進行優化，其中7 野(0°，52°，104°，156°，204°，256°，308°)為共面野，1野（45°，床轉角90°）為非共面野。同時對所有患者分別使用FJ、JT 和FJ+JT 3 種方式進行計劃優化，并保證所有計劃都在同一參數條件下進行優化。

在制定FJ 和FJ+JT 計劃時，非共面射野優先通過鎖野方式避開晶體，同時，共面野在優先保證覆蓋CTV 靶區情況下，盡量避免照射到其他危及器官，兩種計劃之間的差別主要在于FJ 計劃鉛門基于初始設置的大小固定不變，而FJ+JT 計劃在FJ 計劃的基礎上鉛門跟隨MLC 實時開口大小進行運動，其運動范圍限定在初始設置范圍內。JT 計劃設計時，由于鉛門會根據優化條件自動調節，因此不作處理。3 種技術的非共面射野情況如圖1 所示。

1.4 計劃評估

所有計劃根據標準劑量體積直方圖進行評估，靶區評價指標為腫瘤靶區GTV 覆蓋最小劑量D98%和最大劑量D2%，臨床靶區CTV 覆蓋最小劑量D98%和最大劑量D2%，其中D98%、D2%分別為98%、2%靶區體積所受到的照射劑量。危及器官評價指標有左右晶體的全局最大量Dmax及平均量Dmean，左右視神經的全局最大量Dmax及平均量Dmean，腦干的全局最大量Dmax。

1.5 計劃驗證

使用IBA 的劑量驗證工具Matrixx 對48 例患者共144 個放療計劃進行計劃驗證。驗證采用（3mm，3%）的γ 通過率標準，最終驗證通過率全部＞95%，滿足臨床要求。

1.6 統計方法

使用SPSS 26.0 軟件對3 組放療計劃進行統計分析，所有統計參數使用均值±標準差表示，對數據結果進行配對樣本t檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量學比較

圖1 3種技術非共面射野設置及劑量計算方式

48 例患者在分別使用JT、FJ 及FJ+JT 3 種計劃設計方式后的靶區GTV、CTV 劑量學參數如表1 所示。3 種不同技術在腫瘤靶區GTV 處方劑量歸一到98%后，兩靶區均能達到處方劑量要求。這說明在優化參數一致的情況下，3 種技術對于靶區的影響也基本一致，不會導致靶區欠量。而對于GTV 的高劑量區，在使用鉛門跟隨技術下的JT 與JT+FJ兩種計劃方式得到的D2%分別比FJ 方式設計的計劃低16.33、18.8cGy，差異有統計學意義(P＜0.05)。

2.2 危及器官受照劑量比較

3 種技術的危及器官受照劑量結果如表2 所示。將不同的危及器官(organ at risk,OAR)參數兩兩比對，得到3 種技術在不同器官上的統計學差異性。從表2 中可以看到，對于不同的危及器官，3 種技術下的器官受量差異不盡相同，這說明3 種技術對于危及器官的影響并不一致，具有差異性。JT+FJ 計劃晶體受量最低，JT 計劃視神經Dmean最低，對于腦干Dmax，JT 計劃和JT+FJ 優勢相當，均比FJ 計劃低。其中JT+FJ 相對于JT、FJ 計劃，左側晶體Dmax分別降低16.4、78.85cGy，Dmean減少19.67、70.98cGy，右側晶體Dmax分別降低14.03、82.76cGy，Dmean減少15.02、75.98cGy，差異均有統計學意義(P均＜0.05)。對于左側視神經Dmean，JT比FJ、JT+FJ 計劃分別減少90.23、90.85cGy，右側視神經Dmean減少89.12、110.85cGy，差異均有統計學意義(P均＜0.05)。JT 與JT+FJ 計劃在腦干Dmax表現上相當，差異無統計學意義(P＞0.05)，但兩種計劃方式均比FJ 計劃分別降低20.54、27.36cGy，差異有統計學意義(P均＜0.05)。

3 討論

對于肺癌腦轉移瘤患者，全腦放療仍是目前比較普遍采用的治療方案。Liu 等[15]通過比較鉛門跟隨和鉛門固定技術在基于容積旋轉調強(volumetric modulated arc therapy,VMAT)技術的立體定向放射外科計劃中的作用，得出鉛門跟隨技術在VMAT 計劃中危及器官的低劑量體積更有優勢，但在WBRT中，CTV 照射劑量要求達到V40＞95%，高劑量范圍較大，危及器官受照劑量會大大增加。

本研究基于所有計劃都在同一優化條件計算下，將GTV 處方劑量歸一到98%，著重觀察在不同技術下，危及器官的劑量學結果。研究結果顯示，JT、FJ 和FJ+JT 計劃在靶區GTV、CTV 的劑量學參數均滿足臨床要求，而JT 與JT+FJ 兩種計劃的GTV D2%均比FJ 計劃低，這說明在鉛門跟隨技術作用下，靶區高劑量體積區域能得到更好的控制。但本研究結果也顯示，3 種技術之間的差異性在不同危及器官下的表現有較大的區別。由于本次研究特地將靶區外的器官通過固定鉛門方式進行分割，因此，在比較中也將危及器官分成了靶區內和靶區外兩種情況。

對于靶區外的危及器官，JT 和FJ+JT 計劃均對晶體的保護較好，FJ+JT 計劃表現更優，鉛門跟隨技術能有效減少照射過程中晶體處于僅有MLC 屏蔽下的時間，再加上本次計劃設計中FJ 與FJ+JT 計劃對鉛門位置進行設置時，在保證靶區覆蓋的情況下盡量避開靶區外器官，因而表現出該劑量學差異。對于貼近靶區的器官，JT 計劃下雙側視神經Dmean最低，其原因在于雙側視神經位于晶體側，且貼近靶區，在使用鉛門固定技術時為了盡量避開晶體射野，該側鉛門會緊貼靶區，導致靶區邊緣側向散射減少，要使該區域達到同樣的處方劑量，需要更高的機器跳數，從而使鄰近的器官受量增加。對于靶區內的危及器官，JT 和FJ+JT 計劃在腦干的高劑量點Dmax優勢相當，均比FJ 計劃低，與靶區GTV 高劑量區D2%的比較結果相同，這說明鉛門跟隨技術能夠更有效控制受照射體積內的高劑量。Wu 等[16]曾在報告中指出，JT 技術在多靶區和大射野計劃中的劑量學優勢更加明顯，但當時研究并沒有結合聯合使用技術進行分析。本研究中，全腦放療同樣具備多靶區的大射野特征，結果呈現出鉛門跟隨和聯合使用技術互有優勢的情況。

表1 3 種鉛門技術選擇下靶區GTV、CTV 的劑量學參數比較(cGy,±s)

表1 3 種鉛門技術選擇下靶區GTV、CTV 的劑量學參數比較(cGy,±s)

注：a)為JT 方法與FJ 方法靶區參數的比較；b)為JT 方法與JT+FJ 方法靶區參數的比較；c)為FJ 方法與JT+FJ 方法靶區參數的比較

表2 3 種鉛門技術選擇下危及器官的劑量學參數比較(cGy,±s)

表2 3 種鉛門技術選擇下危及器官的劑量學參數比較(cGy,±s)

注：a)為JT 方法與FJ 方法危及器官參數的比較；b)為JT 方法與JT+FJ 方法危及器官參數的比較；c)為FJ 方法與JT+FJ 方法危及器官參數的比較

本次研究可以看出，鉛門跟隨和聯合使用技術對于危及器官的保護比鉛門固定技術更有優勢，其原因可能是由于MLC 本身漏射率過高，導致危及器官的均量和高量較高，與Zhang 等[17]得出的結論一致,而鉛門跟隨技術能夠有效降低葉片的透射和漏射[18]。而對于靶區來說，3 種技術都可以滿足要求，同時在劑量傳遞過程中的準確性上也并沒有差異，計劃驗證Gamma 通過率均大于95%。

由于肺癌腦轉移瘤患者的危及器官較多為串聯器官，因此，對于危及器官高劑量點的要求需要更為嚴格，從而避免發生放射性損傷。本研究結果表明，聯合使用技術對于Dmax的保護比鉛門跟隨技術更好，尤其在晶體的保護上可以達到3%或更高。這可能是由于聯合使用技術中固定鉛門所起到的作用，導致了這種結果。

綜上所述，對于肺癌腦轉移瘤需要進行全腦照射加同步推量的患者，聯合使用技術可以使危及器官得到更好的保護，從而保護患者盡量避免放射性損傷。因此，在設計放療計劃時，應在臨床實踐中予以充分考慮該項技術。