鼻咽癌外照射中的劑量學(xué)研究范文

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《中國癌癥雜志》2015年第十二期

［摘要］

背景與目的：放射治療是治療鼻咽癌的首選方法。該文旨在研究簡化調(diào)強(qiáng)放射治療(simplifiedintensity-modulatedradiationtherapy，sIMRT)與調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulatedradiationtherapy，IMRT)技術(shù)在鼻咽癌(nasopharyngealcarcinoma，NPC)放射治療中的劑量學(xué)差異。方法：對10例NPC患者以相同處方劑量和目標(biāo)條件分別設(shè)計(jì)9野IMRT和sIMRT計(jì)劃，比較兩種計(jì)劃靶區(qū)劑量分布和劑量適形指數(shù)(confmityindex，CI)與均勻性指數(shù)(homogeneityindex，HI)，不同危及器官(ganatrisk，OAR)劑量參數(shù)、機(jī)器總跳數(shù)(MU)和總子野數(shù)。結(jié)果：IMRT和sIMRT的CI、HI分別為0.647、0.057和0.633、0.071(t=2.14，P=0.062；t=-6.21，P=0.000)，sIMRT計(jì)劃的靶區(qū)均勻性略差于IMRT，但兩種治療計(jì)劃均能滿足臨床劑量學(xué)的要求。兩種計(jì)劃中各OAR劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.51~2.22，P=0.053~0.621)。sIMRT計(jì)劃的機(jī)器總跳數(shù)和總子野數(shù)均少于IMRT計(jì)劃。結(jié)論：鼻咽癌sIMRT計(jì)劃的靶區(qū)劑量覆蓋與IMRT計(jì)劃相當(dāng)，均勻性略差于IMRT；危及器官受照劑量相當(dāng)，但sIMRT技術(shù)可顯著減少機(jī)器總跳數(shù)和總子野數(shù)，對患者數(shù)量大的治療中心提高治療效率具有較高的優(yōu)勢。

［關(guān)鍵詞］

鼻咽癌；放射療法；簡單調(diào)強(qiáng)放射治療；劑量學(xué)

鼻咽癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，有研究顯示，放射治療是目前治療鼻咽癌的首選治療手段［1］。調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulatedradiationtherapy，IMRT)技術(shù)是在三維適形放療技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種放療技術(shù)，它克服了三維適形技術(shù)的局限，可實(shí)現(xiàn)靶區(qū)處方劑量的進(jìn)一步提高和危及器官受照劑量的減少。但是IMRT技術(shù)子野數(shù)目過多、面積過小必將增加治療時(shí)間和誤差。簡化調(diào)強(qiáng)放療(simplifiedintensity-modulatedradiationtherapy，sIMRT)是針對IMRT的上述不足而提出的一種調(diào)強(qiáng)簡化技術(shù)，它保留了IMRT大部分劑量學(xué)優(yōu)勢［2-4］。簡化調(diào)強(qiáng)放療是指單射野的平均子野數(shù)目小于等于5個(gè)，子野面積大于等于10cm2，子野機(jī)器跳數(shù)大于等于10MU的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)，總子野數(shù)相對少，治療時(shí)間短，同時(shí)也能減少在一般調(diào)強(qiáng)放療中所帶來的小子野和低跳數(shù)照射帶來的不確定因素［5-7］。該技術(shù)已經(jīng)在食管癌、直腸癌和宮頸癌等病種上廣泛應(yīng)用［8-9］。本研究旨在探討sIMRT技術(shù)應(yīng)用于鼻咽癌放療的可行性，并與IMRT進(jìn)行比較，為臨床應(yīng)用提供參考。

1資料和方法

1.1臨床資料本院10例鼻咽癌患者，男性6例，女性4例，平均年齡46.5歲。其中Ⅰ期2例，Ⅱ期5例，Ⅲ期3例。全組病理均為低分化鱗癌。

1.2影像采集所有患者仰臥位，熱塑面膜固定，采用飛利浦BigceCT掃描。

1.3靶區(qū)定義與勾畫由臨床醫(yī)生在每例患者CT圖像上勾畫鼻咽和淋巴結(jié)計(jì)劃大體腫瘤體積(planninggrosstumvolume，PGTV)、亞臨床病灶與高危淋巴引流區(qū)域的臨床靶體積1(clinicaltargetvolume-1，CTV1)以及預(yù)防照射的CTV2。將GTV外放8mm作為PGTV，CTV1外放5mm作為計(jì)劃靶體積1(planningtargetvolume-1，PTV1)，CTV2外放5mm作為PTV2，PGTV、PTV1和PTV2的處方劑量依次為66、60和54Gy。靶區(qū)以外的危及器官參考ICRU83號(hào)報(bào)告進(jìn)行定義和勾畫［10］

1.4治療計(jì)劃設(shè)計(jì)10例患者計(jì)劃都采用同步加量技術(shù)，分30次同期完成治療，并對每例患者采用治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatmentplanningsystem，TPS)進(jìn)行逆向優(yōu)化設(shè)計(jì)以下兩種計(jì)劃。各靶區(qū)與危及器官的計(jì)劃劑量約束條件如下：各PTV的V95%≥100%且V105%≤10%(Vx%為接受x%處方劑量照射的計(jì)劃靶體積的百分比)；脊髓最大劑量D1cm3(1cm3體積接受的最高劑量)<45Gy；腦干最大劑量D1cm3<54Gy；腮腺D50%(50%體積最多能接受的劑量，以下類似)<30Gy；視神經(jīng)和視交叉最大劑量D1%<54Gy；晶體最大劑量D1%盡可能低。IMRT和sIMRT均采用9個(gè)360°范圍內(nèi)均分機(jī)架角度的共面調(diào)強(qiáng)射野，其中IMRT計(jì)劃限定最大子野個(gè)數(shù)為80個(gè)，最小子野面積為5cm2，最小子野機(jī)器跳數(shù)為5MU，sIMRT計(jì)劃限定最大子野數(shù)目為40個(gè)，最小子野面積為10cm2，最小子野機(jī)器跳數(shù)為10MU。計(jì)劃設(shè)計(jì)均在飛利浦Pinnacle38.0計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行，采用瓦里安ClinaciX直線加速器的6MV光子線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法為直接機(jī)器參數(shù)優(yōu)化(directmachineparameteroptimize，DMPO)算法。

1.5計(jì)劃評(píng)價(jià)計(jì)劃的比較是基于劑量分布和采用1cGy和1cm3的分辨率生成的劑量體積直方圖。兩種計(jì)劃的處方都?xì)w一至96%的PGTV接受66Gy。根據(jù)ICRU83號(hào)報(bào)告，采用近似最大劑量D2%、近似最小劑量D98%和中位劑量D50%來評(píng)估靶區(qū)劑量分布，并引入適形性指數(shù)［11］(confmityindex，CI)和均勻性指數(shù)(homogeneityindex，HI)評(píng)估計(jì)劃質(zhì)量。

1.6統(tǒng)計(jì)方法采用SPSS13.0軟件對IMRT和sIMRT的治療計(jì)劃參數(shù)進(jìn)行配對t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)劑量分布圖1示例(T2N1期)了兩種計(jì)劃在橫斷面的劑量分布。10例患者IMRT和sIMRT計(jì)劃的劑量分布均能達(dá)到臨床要求。在均勻性方面，IMRT組各靶區(qū)的D2%和D98%更接近于處方劑量值，IMRT計(jì)劃的劑量均勻性略好于sIMRT；在適形性方面，在PTV1上，IMRT計(jì)劃在PTV1上的適形性略優(yōu)于sIMRT，在PGTV、PTV2上，兩種計(jì)劃均勻性指數(shù)相當(dāng)(表1)。

2.2OAR劑量分布IMRT和sIMRT都達(dá)到了臨床基本要求。對各OAR的保護(hù)，兩種計(jì)劃中各OAR劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.51~2.22，P=0.053~0.621，表2)。

2.3總子野數(shù)和機(jī)器跳數(shù)sIMRT計(jì)劃的總子野數(shù)顯著少于IMRT計(jì)劃的總子野數(shù)(39.6個(gè)和77.8個(gè)，t=46.94，P=0.000)，sIMRT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)相對IMRT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)有所減少(698.9MU和853.9MU，t=7.54，P=0.000)。由于各計(jì)劃子野機(jī)器跳數(shù)與治療時(shí)間呈正相關(guān)，sIMRT計(jì)劃的治療時(shí)間少于IMRT計(jì)劃的治療時(shí)間。

3討論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，腫瘤放療進(jìn)入了精確放療時(shí)代。自從Brahme等［12］提出逆向調(diào)強(qiáng)技術(shù)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，IMRT已發(fā)展為一種精確的放療技術(shù)［13］。其最大特點(diǎn)是可達(dá)到良好靶區(qū)劑量分布，同時(shí)降低腫瘤周圍正常組織劑量，從而提高腫瘤局部控制率，降低正常組織并發(fā)癥發(fā)生率。鼻咽癌因緊鄰周圍器官或組織，IMRT已成為鼻咽癌放療的主要手段。但由于IMRT技術(shù)采用多葉光柵(multileafcollimat，MLC)形成多個(gè)子野，子野數(shù)過多，面積過小引入劑量不確定性因素［5］,機(jī)器跳數(shù)過多，放療時(shí)間較長，患者舒適度下降使不自主運(yùn)動(dòng)概率顯著增加，可能會(huì)導(dǎo)致療效下降。黃曼妮等［8］介紹了sIMRT技術(shù)用于宮頸癌放療的情況，結(jié)果顯示sIMRT既能減少治療時(shí)間，又能較好保留IMRT的優(yōu)點(diǎn)。筆者選擇復(fù)雜的鼻咽癌病例進(jìn)行IMRT與sIMRT技術(shù)的比較研究，結(jié)果顯示sIMRT在靶區(qū)內(nèi)劑量均勻度上不能完全等效IMRT,但兩種治療計(jì)劃均能達(dá)到臨床要求，總體上，兩種計(jì)劃保護(hù)OAR能力相當(dāng)。在總子野數(shù)上，采用sIMRT技術(shù)相對IMRT技術(shù)顯著減少了子野數(shù)目，子野數(shù)目的大幅度減少有利于縮短計(jì)劃執(zhí)行時(shí)間，治療時(shí)間的減少不僅可提高科室加速器的使用效率，而且能減輕患者不舒適感，減少患者分次內(nèi)位移，提高治療劑量分布精度和治療效果。從總MU數(shù)上來看，相對sIMRT計(jì)劃的子野面積，IMRT計(jì)劃的子野面積過小，導(dǎo)致需要更多的子野和更多的機(jī)器跳數(shù)，增加了患者治療時(shí)間，也導(dǎo)致患者接受較多漏射劑量的可能性增加。隨著時(shí)間的推移和經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)IMRT治療后第二原發(fā)腫瘤的危險(xiǎn)性越來越引起重視，研究發(fā)現(xiàn)，患者非靶區(qū)的漏射和散射和所用的機(jī)器跳數(shù)成正比［14］，本研究顯示sIMRT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)比IMRT有所減少，因此漏射到全身的放射劑量將減少。綜上所述，相對IMRT技術(shù)，在鼻咽癌外照射中，采用sIMRT技術(shù)在滿足臨床要求的劑量分布質(zhì)量的前提下，減少了總子野數(shù)，降低了機(jī)器跳數(shù)，提高了治療效率，具有性價(jià)比高的優(yōu)勢。

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作者：李凱旋 王佳舟 姜睿 胡偉剛 單位：復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療科 復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系