晚期鼻咽癌RapidArc与固定野调强放疗的比较研究

庄名赞 张拓丹 彭 逊 陈志坚 林志雄 李德锐

随着放射治疗技术的发展，鼻咽癌的放射治疗已逐步从传统的常规放疗、二维适形放疗过渡到调强适形放射治疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）和RapidArc等新技术。RapidArc是建立在Otto［1］提出的旋转调强放射治疗理论基础上的一种旋转调强技术，具有高效、快捷等特点。本研究采用RapidArc与固定野IMRT两种治疗技术针对晚期鼻咽癌进行放疗计划设计并验证，比较分析二者差异。

1 材料与方法

1.1 病例选择

随机选取2011年3月至2012年2月10例晚期鼻咽癌患者的CT数据，男性6例，女性4例，年龄33～76岁，平均年龄53岁；病理类型分为低分化非角化性鳞癌4例，未分化非角化性鳞癌6例。临床分期依据美国癌症联合委员会分期系统（第7版），分为Ⅲ期6例，Ⅳ期4例。

1.2 方法

1.2.1 靶区定义与勾画 根据国际辐射单位和测量委员会50号及62号报告，在患者CT图像上进行各靶区的勾画。GTVnx包括MRI及CT上可见的鼻咽原发肿瘤区域；GTVnd包括MRI及CT上可见的颈部转移淋巴结；CTV60、高危临床靶区体积包括临近肿瘤的软组织或淋巴结。相应的PTV则在各GTV、CTV的基础上外放3 mm生成。

1.2.2 计划设计 采用瓦里安Eclipse治疗计划系统（版本10.0.34），TrueBeam直线加速器6 MV X射线对病例制定RapidArc与固定野IMRT两种不同治疗计划。靶区处方剂量按照同步推量方式给予。对不同靶区给予不同处方剂量：PTVnx 70 Gy、PTVnd 66 Gy、PTV60 60 Gy，分31次。危及器官剂量限制参考临床常规要求。RapidArc技术采用共面双弧358°旋转治疗（起始角度179°，终止角度181°）；IMRT技术采用共面9野等分，剂量率为400 MU/min。优化过程中两种不同计划均采用类似优化条件，处方剂量均采用95%体积的PTVnx达到70 Gy的方式进行归一。

1.2.3 计划评估 比较两种计划的剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH）与等剂量曲线分布，评估靶区最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）、适形指数（conformity index，CI）及均匀性指数（homogeneity index，HI）。对脑干、脊髓、视神经、晶体评估最大剂量，对腮腺、喉、口腔、正常组织、皮肤评估平均剂量。对机器跳数评估采用所有射野相加总数。治疗时间为在加速器上实际执行计划的时间。CI=（PTVref/VPTV）×（PTVref/Vref），其中PTVref表示PTV被处方剂量所包括的体积，VPTV表示PTV体积，Vref表示处方剂量等剂量线所包括的总体积。HT=（D1-D99）/D处方×100%。其中，D1和D99分别为DVH图中1%和99%的靶区体积对应的剂量，D处方即计划给予的处方剂量［2-3］。

1.2.4 治疗计划的剂量验证 利用TrueBeam直线加速器上电子射野影像系统（electronic portal imaging device，EPID）进行平面剂量验证。利用瓦里安Portal Dosimetry软件对测量与计算的平面剂量进行比较，采用γ指数复合判断方法，以剂量点距离3 mm、相差3%为条件，以绝对剂量方式进行匹配，0≤γ指数≤1的点所占比例为通过率。为了避免低剂量区测量和计算不准确的影响，以及射野外测量点不参与比较的考虑，设置实测最高剂量点的10%作为阙值，测量点实测剂量低于此值者不进行比较。

1.3 统计学分析

采用SPSS 17.0软件对两种计划剂量学结果进行配对t检验分析，数据采用±s表示，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DVH与等剂量曲线分布比较

两种计划的剂量分布结果均能满足临床要求。DVH上可见靶区无较大差异，IMRT计划的PTV60、PTVnd平均剂量高于RapidArc计划。喉RapidArc计划的平均剂量低于IMRT计划（图1），图2为两种计划的典型层面剂量分布，因图1和图2仅为抽取患者的数据，经统计学处理晶体未表现有差异（P＞0.05），可以看出两种计划的处方剂量线对各靶区的覆盖基本一致，剂量分布无显著性差异。

图1 两种计划的剂量体积直方图Figure1 Dose-volume histogram graph for two schemes(square:RapidArc;triangle:IMRT)

图2 两种计划的等剂量曲线分布Figure2 Distribution of isodose curves for two schemes

2.2 靶区剂量数据比较

RapidArc计划的PTVnx最小剂量，PTVnd、PTV60平均剂量低于IMRT计划，PTV60 RapidArc计划的HI值略逊于IMRT计划（P=0.004，t=3.800），其他剂量数据均相似（表1）。

2.3 危及器官剂量数据比较

两种治疗计划的脑干、脊髓、晶体、视神经的最大剂量，口腔、皮肤、正常组织的平均剂量均相似。喉、腮腺RapidArc计划的平均剂量明显低于IMRT计划（分别为P＜0.001、t=-7.079，P＜0.001、t=-8.710，表2）。

表1 两种计划的靶区剂量学比较Table1 Dosimetric comparison of the target areas between two schemes

表2 两种计划的危及器官剂量学比较Table2 Dosimetric comparison of OARs between two techniques

2.4 总机器跳数与每次治疗时间比较

总机器跳数RapidArc计划比IMRT计划平均减少约58%［（501±25）MU∶（1199±129）MU］，治疗时间平均减少353s［（153±7）s∶（506±26）s］，缩短了约70%的治疗时间。

2.5 剂量验证比较

在两种不同的治疗计划中，利用EPID测得的剂量分布均可较好地符合计划系统计算的剂量分布。参照多数医院使用二维矩阵验证计划的方法，以γ指数通过率＞90%为照射野剂量分布验证通过。10例RapidArc计划验证测得的γ指数通过率为（98.75±0.50）%，IMRT计划验证的通过率为（98.86±0.67）%，所有计划的通过率均＞95%。两种治疗计划的剂量验证结果差异无统计学意义（P=0.560，t=0.606）。

3 讨论

放射治疗的基本目标是努力提高放射治疗的治疗增益比，即最大限度地将放射线的剂量集中到病变靶区内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射。对于鼻咽癌，放射治疗是主要的治疗手段。然而，由于该部位临近重要器官多且解剖结构复杂，如何兼顾肿瘤靶区的充分覆盖和重要器官的有效保护是一个重要难题。传统的三维适形放疗技术难以获得理想的剂量分布。IMRT技术具有靶区的高剂量区三维适形、周围危及器官受量少等优点，能有效提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的损伤，改善患者的生存质量［4-5］，但是传统IMRT技术仍存在治疗时间长、机器输出剂量多等问题。

RapidArc技术的出现，在保证靶区剂量的同时，大幅缩短治疗时间，减少患者移动可能性，提高治疗精度。目前关于RapidArc在临床上治疗的文献多为乳腺癌、前列腺、肺癌病例［6-8］，关于在鼻咽癌上运用的文献较少。吴昊等［9］报道了RapidArc与IMRT局部进展期鼻咽癌计划的比较，发现两种放疗技术的计划剂量分布基本一致，RapidArc具有较少的机器跳数，治疗时间明显缩短。张利文等［10］针对早期鼻咽癌进行了研究，发现RapidArc在剂量学上比IMRT技术有着更多的优势，不仅可以缩短治疗时间，而且可以使腮腺等一些组织减少受照剂量。但上述两个研究局限于早期、局部进展期鼻咽癌患者的剂量学比较，其计划仅有两个靶区，并未评价患者正常组织、皮肤的受照剂量，无涉及计划的剂量学验证。晚期鼻咽癌患者由于靶区体积大，与邻近重要器官交叠，导致治疗计划的设计困难且复杂，治疗计划中靶区数量的增加，也一定程度增加了计划设计的难度。本研究针对晚期鼻咽癌患者进行两种不同治疗技术的计划设计与验证，并针对颈部可见转移淋巴结增加一个PTVnd靶区，给予66 Gy的处方剂量。

本研究结果显示，两种计划的剂量分布基本一致，均能够满足临床要求。由于该研究计划有三个处方剂量，各剂量线分布在各靶区重叠较多，因此计划中PTVnx、PTVnd的CI值，PTV60的HI值均较差。危及器官方面，喉、腮腺RapidArc计划平均剂量低于固定野IMRT计划。正常组织、皮肤与其他一些组织器官差异无统计学意义。RapidArc计划的总机器跳数比固定野IMRT计划减少了58%左右，每次治疗时间减少了约70%。Bewes等［11］报道，治疗时间的缩短，可以增加肿瘤的相对生物效应，有利于肿瘤细胞的杀伤。由于在较长时间治疗过程中患者体位会产生变化，将导致治疗位置精度降低，因此缩短治疗时间对精确放疗也具有显著意义。

与固定野IMRT技术相比，RapidArc技术在机架进行旋转治疗的同时，多叶光栅的叶片位置、加速器输出剂量率及机架的旋转速度均可以根据需要自动调节，通过旋转弧中各点的强度叠加，实现逆向计划的强度分布。由于RapidArc是一个相当复杂的技术，需要严格的质量保证措施。治疗计划设计和实施过程的微小误差均可能给计划的实施带来较大的差异，从而影响治疗的疗效，甚至导致治疗的失败。国际辐射单位和测量委员会第24号报告指出，原发病灶根治剂量的精确性应好于5%，靶区剂量偏离最佳剂量5%时，就有可能导致治疗计划的失败［12］。

而RapidArc验证相对比较复杂，受到治疗床的影响比较大，同时还受到角度的影响，这给测量带来了一定难度［9-10］。本研究参照Ling等［13］的方法，验证了TrueBeam直线加速器在RapidArc模式下，叶片位置、剂量率、机架速度、叶片速度与输出剂量等均可精确地进行控制。本研究中的剂量学验证结果也显示，其输出剂量能够得到精确地控制，所有计划的通过率均＞95%，两种技术剂量学验证结果差异无统计学意义。作为一种新兴技术，RapidArc技术具有输出机器跳数少、治疗时间短等优点，相信在不久的将来，随着技术设备的普及，RapidArc技术能够为广大医生提供一个更佳的解决方案，更好地为患者提供优质的治疗服务。

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