莊名贊 張拓丹 彭 遜 陳志堅(jiān) 林志雄 李德銳

隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，鼻咽癌的放射治療已逐步從傳統(tǒng)的常規(guī)放療、二維適形放療過(guò)渡到調(diào)強(qiáng)適形放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）和RapidArc等新技術(shù)。RapidArc是建立在Otto［1］提出的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療理論基礎(chǔ)上的一種旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，具有高效、快捷等特點(diǎn)。本研究采用RapidArc與固定野IMRT兩種治療技術(shù)針對(duì)晚期鼻咽癌進(jìn)行放療計(jì)劃設(shè)計(jì)并驗(yàn)證，比較分析二者差異。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

隨機(jī)選取2011年3月至2012年2月10例晚期鼻咽癌患者的CT數(shù)據(jù)，男性6例，女性4例，年齡33～76歲，平均年齡53歲；病理類型分為低分化非角化性鱗癌4例，未分化非角化性鱗癌6例。臨床分期依據(jù)美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)分期系統(tǒng)（第7版），分為Ⅲ期6例，Ⅳ期4例。

1.2 方法

1.2.1 靶區(qū)定義與勾畫(huà) 根據(jù)國(guó)際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)50號(hào)及62號(hào)報(bào)告，在患者CT圖像上進(jìn)行各靶區(qū)的勾畫(huà)。GTVnx包括MRI及CT上可見(jiàn)的鼻咽原發(fā)腫瘤區(qū)域；GTVnd包括MRI及CT上可見(jiàn)的頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)；CTV60、高危臨床靶區(qū)體積包括臨近腫瘤的軟組織或淋巴結(jié)。相應(yīng)的PTV則在各GTV、CTV的基礎(chǔ)上外放3 mm生成。

1.2.2 計(jì)劃設(shè)計(jì) 采用瓦里安Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)（版本10.0.34），TrueBeam直線加速器6 MV X射線對(duì)病例制定RapidArc與固定野IMRT兩種不同治療計(jì)劃。靶區(qū)處方劑量按照同步推量方式給予。對(duì)不同靶區(qū)給予不同處方劑量：PTVnx 70 Gy、PTVnd 66 Gy、PTV60 60 Gy，分31次。危及器官劑量限制參考臨床常規(guī)要求。RapidArc技術(shù)采用共面雙弧358°旋轉(zhuǎn)治療（起始角度179°，終止角度181°）；IMRT技術(shù)采用共面9野等分，劑量率為400 MU/min。優(yōu)化過(guò)程中兩種不同計(jì)劃均采用類似優(yōu)化條件，處方劑量均采用95%體積的PTVnx達(dá)到70 Gy的方式進(jìn)行歸一。

1.2.3 計(jì)劃評(píng)估 比較兩種計(jì)劃的劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）與等劑量曲線分布，評(píng)估靶區(qū)最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）、平均劑量（Dmean）、適形指數(shù)（conformity index，CI）及均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）。對(duì)腦干、脊髓、視神經(jīng)、晶體評(píng)估最大劑量，對(duì)腮腺、喉、口腔、正常組織、皮膚評(píng)估平均劑量。對(duì)機(jī)器跳數(shù)評(píng)估采用所有射野相加總數(shù)。治療時(shí)間為在加速器上實(shí)際執(zhí)行計(jì)劃的時(shí)間。CI=（PTVref/VPTV）×（PTVref/Vref），其中PTVref表示PTV被處方劑量所包括的體積，VPTV表示PTV體積，Vref表示處方劑量等劑量線所包括的總體積。HT=（D1-D99）/D處方×100%。其中，D1和D99分別為DVH圖中1%和99%的靶區(qū)體積對(duì)應(yīng)的劑量，D處方即計(jì)劃給予的處方劑量［2-3］。

1.2.4 治療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證 利用TrueBeam直線加速器上電子射野影像系統(tǒng)（electronic portal imaging device，EPID）進(jìn)行平面劑量驗(yàn)證。利用瓦里安Portal Dosimetry軟件對(duì)測(cè)量與計(jì)算的平面劑量進(jìn)行比較，采用γ指數(shù)復(fù)合判斷方法，以劑量點(diǎn)距離3 mm、相差3%為條件，以絕對(duì)劑量方式進(jìn)行匹配，0≤γ指數(shù)≤1的點(diǎn)所占比例為通過(guò)率。為了避免低劑量區(qū)測(cè)量和計(jì)算不準(zhǔn)確的影響，以及射野外測(cè)量點(diǎn)不參與比較的考慮，設(shè)置實(shí)測(cè)最高劑量點(diǎn)的10%作為闕值，測(cè)量點(diǎn)實(shí)測(cè)劑量低于此值者不進(jìn)行比較。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件對(duì)兩種計(jì)劃劑量學(xué)結(jié)果進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)分析，數(shù)據(jù)采用±s表示，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DVH與等劑量曲線分布比較

兩種計(jì)劃的劑量分布結(jié)果均能滿足臨床要求。DVH上可見(jiàn)靶區(qū)無(wú)較大差異，IMRT計(jì)劃的PTV60、PTVnd平均劑量高于RapidArc計(jì)劃。喉RapidArc計(jì)劃的平均劑量低于IMRT計(jì)劃（圖1），圖2為兩種計(jì)劃的典型層面劑量分布，因圖1和圖2僅為抽取患者的數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理晶體未表現(xiàn)有差異（P＞0.05），可以看出兩種計(jì)劃的處方劑量線對(duì)各靶區(qū)的覆蓋基本一致，劑量分布無(wú)顯著性差異。

圖1 兩種計(jì)劃的劑量體積直方圖Figure1 Dose-volume histogram graph for two schemes(square:RapidArc;triangle:IMRT)

圖2 兩種計(jì)劃的等劑量曲線分布Figure2 Distribution of isodose curves for two schemes

2.2 靶區(qū)劑量數(shù)據(jù)比較

RapidArc計(jì)劃的PTVnx最小劑量，PTVnd、PTV60平均劑量低于IMRT計(jì)劃，PTV60 RapidArc計(jì)劃的HI值略遜于IMRT計(jì)劃（P=0.004，t=3.800），其他劑量數(shù)據(jù)均相似（表1）。

2.3 危及器官劑量數(shù)據(jù)比較

兩種治療計(jì)劃的腦干、脊髓、晶體、視神經(jīng)的最大劑量，口腔、皮膚、正常組織的平均劑量均相似。喉、腮腺RapidArc計(jì)劃的平均劑量明顯低于IMRT計(jì)劃（分別為P＜0.001、t=-7.079，P＜0.001、t=-8.710，表2）。

表1 兩種計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)比較Table1 Dosimetric comparison of the target areas between two schemes

表2 兩種計(jì)劃的危及器官劑量學(xué)比較Table2 Dosimetric comparison of OARs between two techniques

2.4 總機(jī)器跳數(shù)與每次治療時(shí)間比較

總機(jī)器跳數(shù)RapidArc計(jì)劃比IMRT計(jì)劃平均減少約58%［（501±25）MU∶（1199±129）MU］，治療時(shí)間平均減少353s［（153±7）s∶（506±26）s］，縮短了約70%的治療時(shí)間。

2.5 劑量驗(yàn)證比較

在兩種不同的治療計(jì)劃中，利用EPID測(cè)得的劑量分布均可較好地符合計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算的劑量分布。參照多數(shù)醫(yī)院使用二維矩陣驗(yàn)證計(jì)劃的方法，以γ指數(shù)通過(guò)率＞90%為照射野劑量分布驗(yàn)證通過(guò)。10例RapidArc計(jì)劃驗(yàn)證測(cè)得的γ指數(shù)通過(guò)率為（98.75±0.50）%，IMRT計(jì)劃驗(yàn)證的通過(guò)率為（98.86±0.67）%，所有計(jì)劃的通過(guò)率均＞95%。兩種治療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.560，t=0.606）。

3 討論

放射治療的基本目標(biāo)是努力提高放射治療的治療增益比，即最大限度地將放射線的劑量集中到病變靶區(qū)內(nèi)，殺滅腫瘤細(xì)胞，而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的照射。對(duì)于鼻咽癌，放射治療是主要的治療手段。然而，由于該部位臨近重要器官多且解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何兼顧腫瘤靶區(qū)的充分覆蓋和重要器官的有效保護(hù)是一個(gè)重要難題。傳統(tǒng)的三維適形放療技術(shù)難以獲得理想的劑量分布。IMRT技術(shù)具有靶區(qū)的高劑量區(qū)三維適形、周圍危及器官受量少等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高腫瘤的局部控制率，減少正常組織的損傷，改善患者的生存質(zhì)量［4-5］，但是傳統(tǒng)IMRT技術(shù)仍存在治療時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)器輸出劑量多等問(wèn)題。

RapidArc技術(shù)的出現(xiàn)，在保證靶區(qū)劑量的同時(shí)，大幅縮短治療時(shí)間，減少患者移動(dòng)可能性，提高治療精度。目前關(guān)于RapidArc在臨床上治療的文獻(xiàn)多為乳腺癌、前列腺、肺癌病例［6-8］，關(guān)于在鼻咽癌上運(yùn)用的文獻(xiàn)較少。吳昊等［9］報(bào)道了RapidArc與IMRT局部進(jìn)展期鼻咽癌計(jì)劃的比較，發(fā)現(xiàn)兩種放療技術(shù)的計(jì)劃劑量分布基本一致，RapidArc具有較少的機(jī)器跳數(shù)，治療時(shí)間明顯縮短。張利文等［10］針對(duì)早期鼻咽癌進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)RapidArc在劑量學(xué)上比IMRT技術(shù)有著更多的優(yōu)勢(shì)，不僅可以縮短治療時(shí)間，而且可以使腮腺等一些組織減少受照劑量。但上述兩個(gè)研究局限于早期、局部進(jìn)展期鼻咽癌患者的劑量學(xué)比較，其計(jì)劃僅有兩個(gè)靶區(qū)，并未評(píng)價(jià)患者正常組織、皮膚的受照劑量，無(wú)涉及計(jì)劃的劑量學(xué)驗(yàn)證。晚期鼻咽癌患者由于靶區(qū)體積大，與鄰近重要器官交疊，導(dǎo)致治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)困難且復(fù)雜，治療計(jì)劃中靶區(qū)數(shù)量的增加，也一定程度增加了計(jì)劃設(shè)計(jì)的難度。本研究針對(duì)晚期鼻咽癌患者進(jìn)行兩種不同治療技術(shù)的計(jì)劃設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，并針對(duì)頸部可見(jiàn)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)增加一個(gè)PTVnd靶區(qū)，給予66 Gy的處方劑量。

本研究結(jié)果顯示，兩種計(jì)劃的劑量分布基本一致，均能夠滿足臨床要求。由于該研究計(jì)劃有三個(gè)處方劑量，各劑量線分布在各靶區(qū)重疊較多，因此計(jì)劃中PTVnx、PTVnd的CI值，PTV60的HI值均較差。危及器官方面，喉、腮腺RapidArc計(jì)劃平均劑量低于固定野IMRT計(jì)劃。正常組織、皮膚與其他一些組織器官差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。RapidArc計(jì)劃的總機(jī)器跳數(shù)比固定野IMRT計(jì)劃減少了58%左右，每次治療時(shí)間減少了約70%。Bewes等［11］報(bào)道，治療時(shí)間的縮短，可以增加腫瘤的相對(duì)生物效應(yīng)，有利于腫瘤細(xì)胞的殺傷。由于在較長(zhǎng)時(shí)間治療過(guò)程中患者體位會(huì)產(chǎn)生變化，將導(dǎo)致治療位置精度降低，因此縮短治療時(shí)間對(duì)精確放療也具有顯著意義。

與固定野IMRT技術(shù)相比，RapidArc技術(shù)在機(jī)架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)治療的同時(shí)，多葉光柵的葉片位置、加速器輸出劑量率及機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度均可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)弧中各點(diǎn)的強(qiáng)度疊加，實(shí)現(xiàn)逆向計(jì)劃的強(qiáng)度分布。由于RapidArc是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù)，需要嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施。治療計(jì)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程的微小誤差均可能給計(jì)劃的實(shí)施帶來(lái)較大的差異，從而影響治療的療效，甚至導(dǎo)致治療的失敗。國(guó)際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)第24號(hào)報(bào)告指出，原發(fā)病灶根治劑量的精確性應(yīng)好于5%，靶區(qū)劑量偏離最佳劑量5%時(shí)，就有可能導(dǎo)致治療計(jì)劃的失?。?2］。

而RapidArc驗(yàn)證相對(duì)比較復(fù)雜，受到治療床的影響比較大，同時(shí)還受到角度的影響，這給測(cè)量帶來(lái)了一定難度［9-10］。本研究參照Ling等［13］的方法，驗(yàn)證了TrueBeam直線加速器在RapidArc模式下，葉片位置、劑量率、機(jī)架速度、葉片速度與輸出劑量等均可精確地進(jìn)行控制。本研究中的劑量學(xué)驗(yàn)證結(jié)果也顯示，其輸出劑量能夠得到精確地控制，所有計(jì)劃的通過(guò)率均＞95%，兩種技術(shù)劑量學(xué)驗(yàn)證結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。作為一種新興技術(shù)，RapidArc技術(shù)具有輸出機(jī)器跳數(shù)少、治療時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，相信在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)設(shè)備的普及，RapidArc技術(shù)能夠?yàn)閺V大醫(yī)生提供一個(gè)更佳的解決方案，更好地為患者提供優(yōu)質(zhì)的治療服務(wù)。

1 Otto K.Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc[J].Med Phys,2008,35(1):310-317.

2 Clivio A,Fogliata A,Franzetti-Pellanda A,et al.Volumetric-modulated arc radiotherapy for carcinomas of the anal canal:A treatment planning comparison with fixed field IMRT[J].Radiother Oncol,2009,92(1):118-124.

3 林秀桐,孫 濤,王傳棟,等.旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)與固定野逆向調(diào)強(qiáng)放療在顱腦多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤中的劑量學(xué)比較研究[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2010,30(5):585-590.

4 Yu CX,Amies CJ,Svatos M.Planning and delivery of intensity-modulated radiation therapy[J].Med Phys,2008,35(12):5233-5241.

5 Zelefsky MJ,Chan H,Hunt M,et al.Long-term outcome of high dose intensity modulated radiation therapy for patients with clinically localizedprostate cancer[J].J Urol,2006,176(4 Pt 1):1415-1419.

6 Popescu CC,Olivotto IA,Beckham WA,et al.Volumetric modulated arc therapy improves dosimetry and reduces treatment time compared to conventional intensity-modulated radiotherapy for locoregional radiotherapy of left-sided breast cancer and internal mammary nodes[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,76(1):287-295.

7 Shaffer R,Morris WJ,Moiseenko V,et al.Volumetric modulated Arc therapy and conventional intensity-modulated radiotherapy for simultaneous maximal intraprostatic boost:a planning comparison study[J].Clin Oncol(R Coll Radiol),2009,21(5):401-407.

8 弓 健,余 榮,吳 昊,等.中心型肺癌快速旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)與固定射野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2010,30(4):448-451.

9 吳 昊,韓樹(shù)奎,孫 艷,等.局部進(jìn)展期鼻咽癌快速旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)與固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2010,19(5):410-413.

10 張利文,滕建建,石錦平,等.早期鼻咽癌RapidArc和IMRT計(jì)劃的劑量學(xué)對(duì)比[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2011,28(2):2498-2500.

11 Bewes JM,Suchowerska N,Jackson M,et al.The radiobiological effect of intra-fraction dose-rate modulation in intensity modulated radiation therapy(IMRT)[J].Phys Med Biol,2008,53(13):3567-3578.

12 胡逸民,主編.腫瘤放射物理學(xué)[M].北京:原子能出版社,1999:612-615.

13 Ling CC,Zhang P,Archambault Y,et al.Commissioning and quality assurance of RapidArc radiotherapy delivery system[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008,72(2):575-581.