鼻咽癌多处方剂量融合正向调强计划的剂量学研究

王勇 徐玲玲 陈卫军 胡炜

鼻咽癌多处方剂量融合正向调强计划的剂量学研究

王勇 徐玲玲 陈卫军 胡炜

目的 评价多处方剂量融合正向调强治疗计划在鼻咽癌放疗中靶区及危及器官的剂量限值能否满足RTOG0615的要求。方法对24例接受调强放疗的鼻咽癌患者，利用Pinnacl6．2适形治疗计划系统，根据剂量分布，调整照射野的方向和处方剂量数，各计划融合后得到优化的正向调强计划。其中前期的6例鼻咽癌患者的正向调强计划分别与各自在CORVUS6．3计划上优化得到的逆向治疗计划比较，后期18例直接根据等剂量曲线和DVH图确定。统计计划肿瘤区（PGTV）和计划临床靶区（PCTV1）剂量分布、危及器官剂量分布和PCTV1的适形度。结果根据RTOG0615要求，（1）前期的6例鼻咽癌患者，PGTV和危及器官剂量分布符合处方剂量要求，95%PGTV体积的剂量为69．8～70．8Gy，95%PCTV1体积的剂量为54～55．6Gy。正向调强与逆向调强计划适形度（CI）两者差别不大，中位值分别为0．51和0．5。（2）后期的18例鼻咽癌患者，PGTV和危及器官剂量分布符合处方剂量要求，95%PGTV体积的剂量为69．5～70．8Gy，95%PCTV1体积的剂量为59．42～61．06Gy。完成一个正向计划的时间约为2．5h。结论多处方剂量融合正向调强治疗计划的靶区和危及器官剂量分布符合要求，适用与鼻咽癌的治疗，计划优化和治疗实施时间缩短。

鼻咽肿瘤/放射疗法 剂量学 正向调强计划 逆向调强计划

调强放疗计划包括正向调强计划和逆向调强计划，目前逆向调强计划是鼻咽癌放疗的主要剂量优化方法。但是逆向调强放疗计划的优化非常复杂，也很费时，而且国内仍有一些放疗单位没有配备逆向调强计划系统。

笔者在适形计划系统中，应用多处方剂量融合正向调强来实施计划的优化，研究其靶区和主要危及器官的剂量限值在鼻咽癌调强放疗中的可行性，并探讨该方法的适用范围，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 系本院2009-04—2011-07收治的24例采用全程调强放疗的鼻咽癌患者，其中男15例，女9例；年龄45～65岁，平均（50±6）岁；肿瘤TNM分期T1N0M06例，T1N1M02例，T2N1M03例，T2N2M04例，T3N0M01例T3N1M01例，T3N2M04例，T3N3M01例，T4N0M01例，T4N2M01例。

1.2 靶区勾画和治疗计划设计 根据中国医学科学院肿瘤医院鼻咽调强放疗靶区勾画方法[1]和2010年（福州）鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引定义影像学及临床检查可见原发肿瘤部位及其侵犯范围（GTVnx）、咽后转移淋巴结（GTVrpn）、颈部转移淋巴结（GTVnd）和包括（GTVnx+GTVrpn）+5～10mm+整个鼻咽腔黏膜及黏膜下5mm（CTV1），GTVnx、GTVrpn、GTVnd和CTV1外放5mm分别得到PGTVnx、PGTVrpn、PGTVnd和PCTV1。并由有经验的肿瘤放疗医生和放射科医生一起勾画相应靶区、正常组织和危及器官。所有患者下颈锁骨上区（PCTV2）均行颈部切线野预防照射，下颈锁骨上区野和中上颈野在皮肤表面间隔3～5mm衔接，剂量为50Gy，处方剂量视下颈锁骨上区淋巴结情况局部加量至66Gy。24例患者的处方剂量 PGTVnx、PGTVrpn、PGTVnd和 PCTV1分别为 70、70、66和 60或54Gy，参考RTOG0615的计划要求[2]，由物理师设计调强放疗计划，比较等剂量曲线和剂量体积直方图（DVH）进行计划优化，并经高年资医生和物理师确认，得到多处方剂量融合正向调强治疗计划。前期6例患者再运用CORVUS6.3调强计划系统，2cm模式，270°弧，调强适形放射治疗系统（MIMIC）实施治疗。应用计划系统中ActiveRx剂量线和DVH曲线拖移的功能进行计划优化，得到逆向调强治疗计划；后期18例直接运用Pinnacle6.2适形放疗计划系统进行计划优化，并经高年资医师和物理师确认。

1.3 调强计划的射野设置和处方剂量分配 上述24例患者的CT定位图像通过PACS网络直接传输到Pinnacle6.2适形放疗计划系统，由物理师根据临床医师勾画的靶区设计多处方剂量融合正向调强计划。每例患者计划设一个主计划，根据剂量分布情况设3～4个子计划补量，共4～5个计划分别给予不同的处方剂量，主计划的处方剂量为144cGy，8个照射野的剂量和机架角多均分。每个子计划的剂量为36～68cGy，根据实际情况设野，每个子野的跳数要求＞10MU。下颈锁骨上区设前后对穿两野，与中上颈野的下界在皮下共线，处方剂量为200cGy/F。将这些计划融合得到多处方剂量调强计划，再根据医生处方剂量要求，调整子野剂量配比，优化并经高年资医师确认。

1.4 调强计划射野的平面剂量验证评估 将把经医师确认的调强计划通过Pinnacle6.2适形治疗计划系统的模拟验证工具移植到已扫描好的模体，大机架、小机头和治疗床的角度设置为零，其它参数不变，射野深度为5cm（源皮距SSD=95cm），分别计算出各野的剂量及剂量分布，将计划通过网络传输到直线加速器，进行验证。并将计划导入IBA公司的二维电离室矩阵MatriXX的调强验证系统。将MatriXX测量所得的剂量分布曲线与医生已确认的治疗计划在治疗计划系统的模拟验证软件计算的剂量分布曲线比较。评估实际测量所得的剂量曲线与计划系统的是否符合。

1.5 观察项目

1.5.1 多处方剂量融合调强计划中靶区剂量分布和PCTV1的适形指数（CI） PCTV1的CI计算公式为：CI=（VTref/ VT）×（VT ref/Vref），其中VT为靶体积，VTref为参考等剂量线面所包绕的靶区的体积，Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积。本研究中取PCTV1处方剂量95%的等剂量线面作为参考等剂量线面。

1.5.2 多处方剂量融合调强计划中部分正常危及器官剂量 包括腮腺、脑干、脊髓、晶状体、视神经、内耳的剂量。

1.6 统计学处理 采用SPSS10.0统计软件，计量资料以表示，组间比较采用t检验。

2 结果

2.1 剂量限制（根据RTOG0615要求[2]）（1）≥110%的处方剂量体积要＜20%。（2）93%的处方剂量体积要＜1%。前期6例PGTVnx剂量分布：95%体积接受的最小百分处方剂量（D95）正向调强计划有1例为69.8Gy，余5例均达到70Gy以上，逆向调强计划3例达到70Gy以上；接受77Gy的体积（V77）正向和逆向调强计划均不超过20%；接受65Gy的体积（V65）在正向调强计划中均达到99%以上，而逆向调强计划中有1例未达到99%。PCTV1剂量分布：在正向调强计划中D95为54～55.6Gy，逆向调强计划中为58～60.39Gy。后期18例PGTVnx剂量分布：D95＜70Gy有10例，≥70Gy 8例。V77均不超过20%，V65均达到 99%以上。PGTVnd剂量分布：D95＜70Gy10例，≥70Gy 4例。V77均不超过20%，V65均达到99%以上。PCTV1剂量分布：颈部淋巴结阳性和阴性的D95分别＞59.4Gy（14例）和54Gy（4例）。本研究的PGTVnx、PGTVnd和PCTV1剂量均能达到剂量限制要求。多处方剂量融合正向调强计划的部分主要器官的剂量体积直方图见图1。多处方剂量融合正向调强计划的靶区剂量的等剂量线分布图见图2、3，多处方剂量融合正向调强计划与逆向调强计划靶区剂量比较见表1。

2.2 计划临床靶区的CI 前期6例正向调强计划中PCTV1的CI中位值为0.51（0.5～0.56），而在逆向调强放疗计划中PCTV1的CI中位值为0.50（0.46～0.54）。后期的18例计划临床靶区的CI中位值为0.6（0.44～0.72）。

2.3 下颈锁骨上区切线野的设计 下颈锁骨上区切线野预防照射时，下颈锁骨上区野和中上颈野在皮肤表面间隔3～5mm衔接，照射野如图4。PCTV2的DVH图和每一层的等剂量线显示未见漏野和高剂量热点。患者的颈部皮肤未出现三级及以上的皮肤反应。

2.4 正向调强计划中正常危及器官的剂量分布 根据RTOG0615剂量限制要求[2]，在计划设计时脊髓等正常的危及器官轮廓均有1mm以上的扩边。脊髓剂量限定为超过50Gy时照射野范围内脊髓体积＜1cm3，脑干剂量限定为超过60Gy时照射野范围内脑干的体积小于其总体积的1%，腮腺剂量限定为至少有一侧50%的腮腺体积＜30Gy（V30）。本研究正向与逆向调强计划腮腺、脑干、脊髓的限定剂量均满足上述要求，同时晶状体、内耳、视神经、视交叉剂量分布均在限量范围内，详见表2。

图1 部分主要器官的剂量体积直方图

图2 PGTVnx等剂量线

图3 PGTVnd和PCTV1等剂量线

图4 下颈锁骨上区野

表1 多处方剂量融合正向调强计划与逆向调强计划靶区剂量

表2 24例鼻咽癌患者正向调强计划中部分正常危及器官的剂量（Gy）

2.5 调强计划射野平面剂量的等剂量线验证结果 见 图5。

图5 调强计划射野平面剂量的等剂量线（左图为TPS计算的等剂量线，右图为二维矩阵实测的等剂量线）

3 讨论

调强放疗采用多野照射技术，高剂量区较好地覆盖了靶区，靶区剂量分布较合理，并能够做到高剂量区和低剂量区的梯度转换，正常危及器官受到较好的保护。在急、慢性放射损伤方面，不论是急性口干，还是放疗后的口干反应，都显示出调强放疗能减轻放射损伤。

调强放疗计划包括正向调强计划和逆向调强计划，正向调强计划与三维适形放疗类似，一般应用于靶区范围比较规则，周围危及器官少的病种，如前列腺癌、腹部肿瘤等[3]。鼻咽癌靶区不规则，周围正常危及器官密集，因此正向调强计划难度较大，然而对此的研究相对较少。本研究应用Pinnacle6.2三维适形计划系统，探索正向调强计划能否满足鼻咽癌放疗中的剂量限值。

逆向调强计划通过设定目标函数值，由计算机进行反复计算，这样优化非常耗时，而且治疗实施时间长。本治疗中心已经完成了150余例的逆向调强放疗患者的治疗，对应用剂量限制模板优化调强计划的技术做了大量的探索[4]。应用剂量限制模板可以缩短计划的时间至0.5～1h，与国外研究结果相似[5-6]。放疗靶区的个体差异很大，部分患者仍不能在短时间内完成优化。此外，逆向调强放疗治疗的子野数多，治疗时间长，一般需要半小时，治疗时间的延长也影响了治疗的精确度[7]。因为多处方剂量融合正向调强计划的子野有限，所以能减少治疗时间和加速器的跳数（MU值），从而提高靶区的生物效应和单位时间治疗患者数[8]。由于MU值的大幅减少，降低了机头的散射线，从而理论上降低了2次致癌概率[9]。通过三维适形放疗计划系统正向调强缩短计划优化时间，减少治疗实施的时间和MU值值得研究。目前部分国内放疗单位尚无逆向调强放疗计划系统，而不同的三维适形放疗计划有不同的特点，因此摸索一项相对标准化的三维适形放疗计划多处方剂量融合正向调强来保证靶区和正常组织的剂量仍有很大的应用空间。正向调强计划的设计一般包括基于射束方向的优化和子野优化两个步骤[10-11]。白彦灵等[12]报道的应用ELEKTA Precise PLAN三维适形计划系统进行正向调强计划设计，靶区的剂量分布和危及器官的剂量限制能够满足要求，计划靶区的适形度约为0.65，总计划治疗机跳数为950MU。结果比较满意，而治疗的时间仍然偏长。

本组前期6例鼻咽癌患者应用Pinnacle6.2三维适形放疗计划系统，通过多处方剂量融合正向调强计划结果显示，靶区PGTV的剂量分布与逆向调强治疗计划无明显差异，正常危及器官剂量限定达到计划要求。同时正向计划优化时间短，平均大约为2h，治疗机器跳数中位值为300MU，均未用锲型板，实施时间缩短，平均为10min[13]，而相应的逆向调强计划治疗机器跳数中位值为3 000MU，实施时间平均为25min。

另外本组后期18例鼻咽癌患者也通过多处方剂量融合正向调强计划设计，其靶区PGTV的剂量分布和正常危及器官均达到RTOG0615剂量限制要求。通过对射野方向和子野数目进行再优化，CI比前期采用多处方剂量融合正向调强计划的6例有近20%的提高[14]，CI比较接近白彦灵等报道的0.65，机器跳数随着子野数目的增加而有所增加，但还是远小于白彦灵等报道的950MU。PCTV1的剂量在颈部无淋巴结转移和有淋巴结转移者能达到54Gy和59.4Gy。同时计划优化时间短，平均大约为2.5h，射野数量少，18例鼻咽癌患者的治疗机器跳数平均为400MU，每个射野的剂量均＞10MU，各野均未用锲型板，实施时间缩短，大约为12min。

国内外已有很多学者对电离室矩阵的特性做了深入的研究，普遍认为其特性适合二维剂量分布验证[15-16]。笔者运用IBA公司的ImRT MatriXX系统进行随机抽样验证，结果比较理想。

总之，本研究的多处方剂量融合正向调强优化的剂量适用于鼻咽癌的调强放疗，该方法能满足T1N0M0到T4N2M0病例的剂量学要求。由于本研究受病例数和时间的限制，未能将每一期别的病例进行对比设计和验证，该方法是否能在临床上广泛采用有待于进一步研究。

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Dosimetry study of forward treatment planning with integrated multi-prescription dose for patients with nasopharyngeal carcinoma

ObjectiveTo evaluate whether the dose limit in target area and related organs with integrating multi-prescription dose of forward intensity-modulated treatment plan can meet the requirements of RTOG0615 for patients with nasopharyngeal carcinoma．MethodsTwenty four patients underwent intensity-modulated radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma．The Pinnacl6．2 conformal treatment planning system was applied and the direction of radiation field and prescription dose were adjusted according to the dose distribution．Each plan optimized forward intensity-modulated plan after fusion．In 6 earlier patients the positive intensity-modulated plan was compared with the reverse treatment plan based on CORVUS6．3 TPS．While other 18 cases were observed directly according to the isodose curve and DVH figure．The dose distribution of planned treatment volume for gross tumor volume(PGTV)and clinical target volume(PCTV1),dose distribution of related organs and conformal index of clinical target were analyzed and documented．ResultsIn 6 earlier patients the dose distribution in the planned treatment volume for gross tumor volume(PGTV)and related organs was in accordance with the requirements of the prescribed dose．Dose for 95%PGTVvolume was 69．8～70．8Gy,and dose for 95%PCTV1volume was 54～55．6Gy．Difference of conformal index(CI)between positive intensity modulated plan and reverse intensity modulated plan was not significant．The median value was 0．51 and 0．5 respectively．In other 18 cases,dose distribution of the tumor area and related organs was in accordance with the requirements of the prescribed dose．Dose for 95%PGTVvolume was 69．5～70．8Gy,and dose for 95%PCTV1volume was 59．42～61．06Gy．It took about 2．5h to complete a forward intensity-modulated treatment plan．ConclusionThe forward treatment planning with integrated multi-prescription dose is feasible for target area and related organs,which is in accordance with requirements for treatment of nasopharyngeal carcinoma．．

Nasopharyngeal neoplasm/radiotherapy Dosimetry Forward intensity-modulated planning Inverseintensity modulated planning

2013-03-25）

（本文编辑：沈叔洪）

浙江省医药卫生科技项目（2008B198）

318000 浙江省台州恩泽医疗集团台州市中心医院放疗科

胡炜，E-mail:huw@tzhospital.com