通量平滑度對非小細胞肺癌調強放療計劃的影響

王 東，劉 可，明 智

（自貢市第一人民醫院放療室，四川 自貢 643000）

肺癌（lung cancer）居于全球發病順位的首位，約占全部惡性腫瘤發病的21.3%[1]。在我國，肺癌的發病順位也長期居于第1 位[2]，其中非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占總數的80%左右。放射治療可以作為非小細胞肺癌的一種重要治療手段。在調強放射治療（intensity modulated radiotherapy，RT）優化系統中，計劃系統（treatment planning system，TPS）通過逆向優化迭代重建算法產生射束（beamlet）的通量，即“最優通量圖”。計劃復雜性可以描述為射束通量分布大小[3，4]。靶區和危及器官（organs at risk，OARs）越復雜的幾何形狀決定了更高的靶區適形度，并且越壓低OAR 劑量，通量圖就越復雜；反之，對OAR 劑量要求寬松，靶區適形度變差，通量復雜度就降低。在臨床工作中，一些復雜且苛刻的放療計劃會造成放療計劃系統運算時間長，執行計劃的機器跳數增加，給機器帶來負擔。當前多種計劃系統自帶通量平滑度選項[5，6]。本研究以非小細胞肺癌放療為例，基于Eclipse 系統，比較靶區和OAR 的劑量學在不同通量平滑參數時的參數差異。旨在為臨床放療計劃的通量平滑參數選取提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析選取2019 年6 月-12 月在自貢市第一人民醫院腫瘤科治療的25 例非小細胞肺癌患者，使用碳纖維板、熱塑膜聯合枕頭固定患者，統一取仰臥位，在飛利浦CT 模擬定位機下增強掃描。按照ICRU83 報告靶區和左右肺、心臟、脊髓等OAR。

1.2 方法

1.2.1 計劃設計 對每個患者制定6 組逆向調強計劃，第一組計劃使用默認的通量平滑值Smooth 40 30，即與MLC 平行方向（X）為40，與MLC 垂直的方向（Y）平滑為30。危及器官權重設定位100，依據通量平滑值與危及器官目標函數最大權重百分比制定其他5 組逆向調強計劃。其他5 組依次為Smooth 0 0、Smooth 20 10、Smooth 60 50、Smooth 100 80、Smooth 150 120 通量組。每個患者6 組計劃均是設計固定野調強，射線均為6MV X 射線，處方劑量均為66 Gy/33F。各組計劃優化條件一致，計劃系統為Eclipse v13.6，在Varian Trilogy 加速器上治療。

1.2.2 計劃評估 從放療計劃的劑量-體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）來獲取放療計劃PTV和OAR 的評估指標和各參數計算，參考國際輻射單位與測量委員會83 號報告[7]。靶區的評估指標為：D2、平均劑量Dmean、D98，其中D2、D98分別為包圍PTV體積2%、98%的最低劑量；均勻性指數（homogeneity index，HI）[8]定義為HI=（D2-D98）/Dmean，HI 值越小，則PTV 劑量越均勻。適形度指數（conformity index，CI）[9]定義為CI=（VT,r/VT）×（VT,r/Vr），其中VT為PTV 體積，VT,r為處方劑量所包繞的PTV 體積，Vr為處方劑量所包繞的總體積，CI值上限為1，越大說明靶區越適形。各危及器官的劑量參數為肺V5、V20、V30；心臟V30、V40、Dmean，脊髓Dmax。此外，評估各計劃的機器跳數（monitor unit，MU）。

1.3 統計學方法 采用SPSS 22.0 軟件進行統計處理，經檢驗符合正態分布，數據以（）表示，對照組Smooth 40 30 與其他組采用配對t檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量學參數結果 Smooth 0 0、Smooth 20 10通量組D2與Smooth 40 30 通量組比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；不同通量組CI和D98比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；Smooth 0 0、Smooth 150 120通量組Dmean比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；Smooth 150 120 通量組HI 與Smooth 40 30 通量組比較，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 靶區劑量學參數比較（）

表1 靶區劑量學參數比較（）

注：*表示與Smooth 40 30 通量組比較，P＜0.05

2.2 危及器官劑量學參數結果 通量平滑值在Smooth 40 30 以上，OAR 受量增加；Smooth 100 100通量組危及器官肺V5、V20、V30，心臟V30、V40、Dmean，脊髓Dmax受量均高于Smooth 40 30 通量組（P＜0.05），見表2。

表2 危及器官劑量學參數比較（）

表2 危及器官劑量學參數比較（）

注：*表示與Smooth 40 30 通量組比較，P＜0.05

2.3 MU 參數結果 MU 的平均值隨通量平滑變化的趨勢圖見圖1，隨著通量平滑值，MU 顯著減小。Smooth 40 30 通量組與其他通組MU 比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。

圖1 MU 隨通量變化趨勢

3 討論

Elipcse 計劃系統的通量平滑值范圍為0～1000，本研究參考Armoogum KS[10]和Niyas P 等[11]的文獻，兩個方向通量范圍選取為0～150。選取不同的通量平滑值，以劑量學參數為依據，選出最佳的通量平滑值。早期有學者[12]報道了Eclispe 系統通量平滑對前列腺癌和頭頸部腫瘤放療計劃的影響，發現通量平滑值對葉片因子、劑量學參數有影響。Broderick M等[12]報道了通量平滑可以降低機器跳數和危及器官的劑量，Matuszak MM 等[13]和Giorgia N 等[14]報道了通量平滑值的增加對劑量投照的準確性有影響。如今成熟的商用計劃系統自帶了通量平滑[5，14，15]，通量平滑值越大，機器跳數越小，機器跳數增加反映了計劃的復雜性變大。Eclipse 計劃系統作為當前主流的計劃系統之一。在設計調強計劃時，可以設置的參數很多，如靶區、OAR 劑量目標值及優選度、等效均勻劑量（equivalent uniform dose，EUD）值、正常組織物鏡（normal tissue objective，NTO）值，網格分辨率，通量平滑值等，參數的設置直接影響放射治療計劃的質量。如何在特定的病例里選擇最優的優化參數對臨床有重要意義，且需要臨床劑量學評估作為依據[15]。

本研究結果顯示，與默認通量Smooth 40 30 相比，其他組的靶區適形度指數都較小，適形度更差，這說明在Smooth 40 30 通量組的靶區包繞最好[16]；與默認通量Smooth 40 30 相比，只有Smooth 150 120組的均勻性指數更差，差異有統計學意義（P＜0.05），其他組的靶區劑量均勻性比較，差異無統計學意義（P＞0.05）[17]。賈曉斌等[18]報道了不同通量平滑值下頭頸部腫瘤放療劑量學影響，結果顯示通量平滑太大，靶區覆蓋率會受影響并且危及器官劑量提高。本研究結論與該研究一致。本研究OAR 在Smooth 60 50及以上時，OAR 受量增加。潘香等[19]比較了Monaco計劃系統低、中、高三種通量平滑在左側乳腺調強放療中的劑量學，通量平滑度增加會減少機器跳數，這些結論與本研究基本一致。MU 在Smooth 40 30 及以下時較高，給臨床工作帶來負擔。此外，Smooth 150 120 時OAR 受量較高，靶區均勻性較差，臨床實用性較差，因此，本研究沒有考慮Smooth 150 120以上的通量平滑值。

綜上所述，基于臨床需求和硬件條件，考慮劑量學及機器跳數，在非小細胞肺癌固定野調強放療計劃中建議選取通量平滑值為Smooth 40 30。