兩種調強技術在全中樞放療中骨髓劑量的比較*

王秀楠，田慧臻，楊 慧，倪文婕

(1.北京世紀壇醫院放療科，北京 100038；2.濰坊醫學院附屬醫院放療科，山東濰坊 261000)

全中樞放療一般用于沿蛛網膜下腔間隙腦脊液播散的腫瘤，如髓母細胞瘤、松果體區生殖細胞瘤及分化差的室管膜瘤等，目前臨床大多數采用放療聯合輔助化療的標準治療方案[1]，建議全中樞放療劑量為23.4～36.0 Gy。部分白血病脊髓受侵患者全中樞放療劑量更低，為脊髓段劑量15 Gy,全腦段劑量18 Gy。由于總劑量低，危及器官受量遠低于耐受劑量[2]。但由于全中樞放療范圍大，包括了顱骨、椎骨、盆骨等大部分造血功能活躍的紅骨髓[3]，在放療過程中會造成患者白細胞、血小板、血紅蛋白等不同程度的減少[4]，影響放療效果且增加了患者的經濟負擔。因此，在滿足臨床計劃其他要求的同時，選用降低骨髓劑量的放療技術是十分有必要的[5-6]，本課題組擬對此進行研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年11月至2019年11月北京世紀壇醫院接受全中樞放療的10例患者圖像。患者年齡5～10歲，全中樞靶區長度57～85 cm。

1.2 方法

1.2.1模擬定位

所有患者采用一體板+頭頸肩膜+體膜定位方式[7]，見圖1。仰臥位，頸部盡量拉伸，使用Philips Big Bore CT 模擬定位機進行掃描，掃描范圍為頭頂至股骨上段，掃描層厚為5 mm，圖像分辨率為512×512。

圖1 全中樞一體板+頭頸肩膜+體膜定位方式

1.2.2靶區、危及器官勾畫

醫生使用Eclipse13.5計劃系統進行全中樞靶區和危及器官勾畫，并由上級醫生審核確認。患者靶區勾畫參照歐洲兒科腫瘤學會(SIOPE)制訂的全中樞靶區勾畫共識指南[8]，靶區為顱腦段和脊髓段。顱腦段要求勾畫顱腦全腦組織，包括篩板、視神經、顳葉最下層及顱底諸孔。脊髓段為整個蛛網膜下腔，包括兩側神經根，最下層勾畫至S2椎骨下緣。危及器官主要包括晶體、雙側肺、腎臟，以及患者顱骨、椎骨及盆骨用作骨體積劑量評估，見圖2。

圖2 患者顱骨、椎骨及盆骨結構

1.2.3計劃設計

旋轉調強放療技術(volumetric modulated arc therapy，VMAT)計劃和調強放療技術(intensity modulated radiation therapy,IMRT)計劃均采用處方劑量36 Gy/18 F、5 F/W，要求處方劑量至少覆蓋95%靶體積，處方劑量110%以上的體積小于1 cc。計劃設計采用Varian Trilogy直線加速器6 MV射線，等中心數2～3個視靶區長度而定。IMRT計劃顱腦段采用7野均分調強，脊髓段每個中心采用5野調強技術，射野角度為130°、155°、180°、205°、230°。VMAT計劃每個中心均采用2個全弧照射，準直器角度分別為355°和5°。IMRT計劃因為射線數量限制，在銜接野處容易出現冷熱點，本研究中通過手動設置鉛門位置，使得射野錯位銜接來盡量達到銜接野處的劑量均勻性。射野A1與射野B1銜接距離為2.0 cm,則射野A2、A3相較于A1鉛門依次外開0.1 cm,射野B2、B3相較于A1鉛門依次外開0.1 cm(圖3)。VMAT計劃由于全弧布野調制角度范圍廣，通過單獨勾畫銜接野處靶區輪廓添加計算條件，能較好地控制計劃中銜接野處的冷熱點。兩種計劃銜接野處的靶區劑量均可以達到處方劑量的95%，且熱點控制在112%之內。

圖3 全中樞IMRT計劃射野銜接鉛門示意圖

1.2.4數據采集

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 靶區劑量曲線

VMAT與IMRT計劃均能實現較好的靶區覆蓋，但由于VMAT計劃全弧布野方式導致的低劑量區分布范圍較大。兩種計劃處方劑量均覆蓋95%靶區體積且均勻性較好，對于危及器官的保護上各有優勢，見圖4。

圖4 IMRT與VMAT計劃等劑量曲線圖

2.2 靶區劑量學參數比較

兩種計劃均以處方劑量36 Gy覆蓋95%靶區歸一。IMRT和VMAT計劃的HI比較，差異有統計學意義(P<0.05)，而IMRT和VMAT計劃的CI比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 靶區劑量學參數比較結果

2.3 脊椎骨、盆骨、顱骨劑量學參數比較

IMRT和VMAT計劃的椎骨V25、V30、Dmean比較，差異有統計學意義(P<0.05)；IMRT和VMAT計劃的盆骨V20、V25比較，差異有統計學差異(P<0.05)，見表2。

表2 脊椎骨、盆骨、顱骨劑量學參數比較結果

2.4 其他重要危及器官劑量學參數比較

IMRT和VMAT計劃的雙肺V5、V20、Dmean比較，差異有統計學意義(P<0.05)；IMRT和VMAT計劃的腎臟Dmean比較，差異有統計學差異(P<0.05)，見表3。

表3 其他重要危及器官劑量學參數比較

3 討 論

全中樞放療的不良反應包括血液學毒性、消化系統癥狀和全身癥狀等。其中血液學毒性是全中樞最常見的也是最嚴重的不良反應，輕者會因出現0～Ⅱ度骨髓抑制增加患者經濟負擔，重者因出現Ⅲ～Ⅳ度骨髓抑制導致放療中斷影響治療，早期報道中甚至有因為血液學毒性導致死亡的病例[10]。有相關研究對該中心66例髓母細胞瘤患者進行了生分析，其中有12%～35%的患者因血液學毒性中斷放療，可能會因此導致不良的預后。北京世紀壇醫院楊慧等[11]研究顯示，IMRT計劃治療的12例患者中，有60%因血液學毒性中斷治療，中斷時間1～15 d，其中Ⅲ～Ⅳ度白細胞、血小板下降發生率分別為95.0%、55.0%。因此，全中樞放療中降低骨髓劑量在臨床中是非常有意義的。

全中樞放療可采取二維(2D)、三維適形放療(3D-CRT)、IMRT、VMAT、螺旋斷層放療(HT)、質子調強放療(IMPT)等多種方式。最早采用的2D治療方式因為使用X射線模擬定位粗糙，手工計算劑量不準確，射野銜接處容易出現劑量冷熱點等原因，大多數中心已經不再使用。3D-CRT雖然解決了手工計算的問題實現劑量可視化，但依然沒有解決銜接處冷熱點問題[12]。HT由于步進式照射方式能達到更好的劑量分布，且一次性擺位即可實現無銜接全中樞放療[13]。IMPT由于其布拉格峰式劑量沉積方式能實現對靶區后危及器官更好的保護，極大地減少低劑量區的分布[14]；但大多數放療中心無法配置Tomo、質子加速器等大型設備，且有其收費昂貴等問題，無法普及應用到臨床放療中。

本研究對比的IMRT和VMAT計劃，可以為大多數放療中心進行全中樞放療提供一些參考。首先，兩種計劃均能得到較好的靶區覆蓋與劑量分布，且能夠很好地解決靶區銜接處冷熱點問題。其次，雖然VMAT計劃在肺臟 、腎臟等器官上劑量略高于IMRT計劃，但由于全中樞劑量最高為36 Gy,兩種計劃的危及器官受量均在耐受范圍之內；而對于椎骨V25、V30、Dmean指標，VMAT計劃均要小于IMRT計劃。BARNEY等[15]在一項研究中發現避開椎體的質子全中樞放療可以明顯降低成人患者的血液學毒性。陳珊等[16]發現2級及以上中性粒細胞減低與椎骨V10呈正相關。但在本研究中由于處方劑量為36 Gy和可能的椎骨勾畫差異，V10幾乎覆蓋全部椎骨體積，因此，只能選擇高劑量區V25、V30、Dmean等指標來分析兩種計劃的椎骨劑量差異。對于盆骨V20、V25指標，VMAT計劃均要小于IMRT計劃。陳珊等[16]在一項全腦全脊髓放療骨髓保護的研究中分析了盆骨V2、V5、V10、V15、V20、V25、V30、V35、Dmean等指標，發現全中樞放療患者2級及以上白細胞減低與盆骨V25呈正相關，2級及以上血小板減少與盆骨V20呈正相關。FRANCOIS-GEORGES等[17]在研究中發現全中樞放療患者血小板減少與盆骨Dmean明顯相關。PETERSSON等[18]發現全中樞放療患者血小板減少與骨髓低劑量體積(2～6 Gy)明顯，因此，本研究選擇盆骨V5、V20、V25和Dmean作為觀察指標,但兩種計劃僅在盆骨V20和V25比較，差異有統計學意義(P<0.05)。再者，由于IMRT計劃照射方式限制，其單人次3個靶點治療時間長達20 min以上，患者長時間保持體位極為困難;而VMAT計劃則將治療時間降至10 min,極大地縮短了治療時間。

但由于本研究中心加速器為機架均勻轉速加速器，在VMAT的計劃射野范圍上有一定限制為360°全弧，后續研究中將繼續研究非勻速加速器采用小范圍射野，可能在進一步降低VMAT帶來的低劑量區這一問題。此外，因為不能精確知道哪部分是真正有造血功能或造血功能活躍程度的骨髓，所以只能粗略地勾畫骨結構來評估骨髓劑量,如果能進一步通過正電子發射計算機斷層顯像和磁共振成像來定義造血活躍骨髓結構，對于評價骨髓劑量將更有意義[19-20]。再者，本研究只是回顧性對IMRT和VMAT計劃進行比較，沒有做到將骨髓劑量與臨床血液毒性反應相關聯。

綜上所述，兩種全中樞放療技術在靶區及重要危及器官劑量分布上均能滿足臨床要求，VMAT比IMRT計劃能獲得更低的骨髓劑量，但兩者的骨髓劑量差異與血液學毒性關系仍需要進一步研究。