不同準直器角度對鼻咽癌旋轉調強計劃劑量驗證的影響

劉魯根 鄭 波 喬 浩 曾建倫 湯江林

鼻咽癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，由于其特殊的解剖結構和對射線的敏感性，其治療手段以放療為主[1-2]。近年來隨著科技的迅速發展，調強放療技術也在不斷更新，旋轉調強放療技術(VMAT)就是在常規調強的基礎上衍生出來的一種新的放療技術，它在滿足靶區處方劑量的適形性和均勻性的同時，對危及器官限量也具有很大優勢。VMAT技術是在連續出束的同時，一邊旋轉機架角，一邊不斷改變多葉光柵(MLC)的形狀以及劑量率，與傳統調強放療相比，縮短了治療時間，減少了機器跳數，提高了治療增益比，在臨床上廣受青睞[3]。雖然VMAT技術在臨床上具有一定優勢，但它對劑量的質控和擺位精準度提出了更高的要求。通常在VMAT計劃制定過程中，為了減少葉片間的漏射和凹凸槽效應[4]，會將準直器旋轉一定角度。但因受當前技術的限制，所有加速器都無法在治療過程中動態調整準直器角度，所以需在制定計劃時人為選擇一個最優的準直器角度，以得到最優計劃。雖然國內外對這方面的研究很多，但對于不同準直器角度對鼻咽癌計劃劑量驗證方面的影響卻相對較少，且基于VMAT計劃在實施過程中多參數聯動變化的復雜性，其在臨床實際應用中，計劃的質控對患者的療效和安全顯得尤為重要[5-6]。本研究通過采用德國IBA的Matrixx二維矩陣對不同準直器角度下的VMAT計劃進行劑量驗證，對結果進行比較分析，選擇最優準直器角度，為更好地設計鼻咽癌VMAT計劃提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究樣本

選取我科55例被確診的鼻咽癌患者作為研究對象進行回顧性研究，男女比例為41∶14，中位年齡55歲(34～80歲)。體位采用仰臥位，頭頸肩熱塑膜固定[7]，雙手垂放于體側，CT掃描范圍從頭頂至鎖骨下2 cm，層厚2.5 mm，平掃加增強。

1.2 儀器設備

放療設備為Varian Trilogy直線加速器、計劃系統為Eclipse13.5，劑量驗證系統為IBA的Matrixx二維矩陣，定位設備為GE 64排寶石CT等。

1.3 研究方法

1.3.1 靶區勾畫 所有患者定位CT圖像傳輸至放療計劃系統，放療醫生根據CT和MR影像資料勾畫靶區以及危及器官。靶區包括腫瘤原發灶GTVnx，臨床能觀察到的淋巴結引流區GTVnd，臨床靶區CTV1和預防照射的淋巴結引流區域CTV2。物理師根據本科室擺位誤差對醫生勾畫的靶區進行外擴3 mm(其中頸部區域外擴5 mm)，形成相應計劃靶區PGTVnx，PGTVnd，PTV1，PTV2。處方劑量：采用同步推量，PGTVp，PTV1，PTV2分別為70 Gy,60 Gy,56 Gy，PGTVn為66 Gy，分割次數33次，每周5次。

1.3.2 計劃設計 使用Varian Eclipse13.5計劃系統進行計劃設計，每例患者分別設計10個計劃，準直器角度分別為0°/0°、5°/355°、10°/350°、15°/345°、20°/340°、25°/335°、30°/330°、35°/325°、40°/320°、45°/315°(雙全弧照射，即機架從179°～181°逆時針旋轉360°和從181°～179°順時針旋轉360°)，將所有患者相同角度計劃分為一組，形成V1～V10十組計劃，除了準直器角度不同，其它劑量約束條件和優化條件均相同，所有靶區處方劑量和危及器官限量都滿足臨床要求。

1.3.3 劑量驗證 采用Matrixx二維矩陣對VMAT計劃進行劑量驗證，由于VMAT計劃在治療過程中劑量率和機架角度在不斷改變，所以劑量驗證時需要對角度進行修正，配合MultiCube模體，用調強驗證軟件OmniProI'mRT與放療計劃系統計算出的有效測量點所在的劑量平面進行對比分析，得出劑量分布誤差(誤差分析采用γ分析，3 mm/3%標準)，判斷計劃通過率是否符合要求，實現對VAMT計劃的劑量評估，通常認為通過率大于95%即為合格[8-10]。

1.4 統計學分析

應用SPSS 22.0統計軟件對數據進行統計學分析，P<0.05為差異有統計學意義。本研究結合考慮對其它結果參數的影響，預估10°～20°范圍內γ通過率最佳，由于各個相鄰角度之間的差異性較小，摒除無意義的數據比較，只對通過率最優組和最差組進行配對t檢驗。

2 結果

由表1可見，準直器角度為0°時，γ通過率最低，隨著角度增大，γ通過率增大，在15°～25°范圍內較好，當準直器角度大于30°時，通過率開始變差。雖然整體變化波動不是很大，但最優組(V5組)和最差組(V1組)是有明顯差異的(t=5.803,P=0.016)。

本研究項目除了分析對劑量驗證結果的影響，還考慮了計劃的其它劑量學參數，包括靶區處方劑量、危及器官受量等，綜合評估結果，準直器角度在15°～25°范圍內對整體計劃質量相對較優。

表1 Matrixx二維矩陣對所有計劃劑量驗證結果

3 討論

設計VMAT計劃時，旋轉一定的準直器角度是為了減少射線漏射和多葉光柵的凹凸槽效應，至于旋轉多少度合適，由于鼻咽癌靶區較長，且形狀非常不規則，劑量跌落梯度較復雜，如果準直器角度旋轉較大，整個鎢門照射野區域也增大，雖然減少了漏射，但增加了正常組織的低劑量區照射，顯然對于保護限低劑量的危及器官不利[11]，而且通過實驗得知，當角度大于30°時，劑量驗證的γ通過率開始變差，所以準直器角度并不是越大越好。

與其它病種相比，鼻咽癌放療計劃需要保護的危及器官較多，所以對劑量跌落梯度要求更為嚴格。國內外多篇文獻對準直器角度對VMAT計劃劑量學影響都有研究[12-15]，根據病種的不同，靶區形狀的差異，以及各醫療機構設備的不同，得出的結論也不盡相同。且在執行VMAT計劃過程中，機架角度、準直器角度、MLC走位精度要求都更高，對計劃的質控要求也就更加嚴格。本研究通過采用Matrixx二維矩陣對在不同準直器角度下VMAT計劃劑量的驗證，可以看到，雖然通過率整體變化不大，但有一定的差異且具備一定的規律性，對相關病種的計劃設計具備一定參考價值。本研究僅限于對鼻咽癌病種的試驗，驗證工具也只選擇了Matrixx二維矩陣，結果難免存在局限性，若能推廣至其它病種或者采用其它更多的驗證工具，結果會更具說服力。