调强放射治疗与快速拉弧照射技术在鼻咽癌放射治疗中的剂量学研究

杨静 白雪 苏锋 赵凯

调强放射治疗与快速拉弧照射技术在鼻咽癌放射治疗中的剂量学研究

杨静 白雪 苏锋 赵凯

目的钼比较鼻咽癌患者在接受放射治疗时，调强放射治疗（IMRT）与快速拉弧照射(RapidArc)技术之间的剂量学差异，为临床放射治疗技术选择提供参考。方法钼选取8例鼻咽癌患者，对每例患者均采取IMRT与RapidArc技术设计放射治疗计划，采取统一剂量归一方法（PTVV=95%）比较靶区及危及器官的受量。 结果 RapidArc技术相比IMRT技术有部分更高的靶区照射剂量（均P＜0.05）。对于危及器官，RapidArc技术将会使脑干和脊髓受到更高剂量的照射（均P＜0.05），其它正常组织照射剂量均无统计学差异。 结论 RapidArc技术在剂量学上相比IMRT技术没有明显优势。

RapidArc IMRT 鼻咽癌 放射治疗 剂量学

【 Abstract】 Objective To compare the dosimetric difference of intensity modulation radiated therapy(IMRT)with RapidArc technique in treatment of early nasopharyngeal carcinoma(NPC). Methods Eight early NPC patients were planned in both IMRT and RapidArc technique with the unified dose and normalization method(PTVV=95%).The received dose of radiation in both targets and organs were compared between two techniques. Results The high dose region for targets in RapidArc was much more than that in IMRT（P＜0.05）.For endanger organs,as brain stem and spinal cord received higher radition by RapidArc（P＜0.05）.There was no statistical difference in other normal tissues between two techniques. Conclusion Compared with IMRT plan RapidArc does not posse any significant advantage.

随着放射治疗（简称放疗）技术的发展，鼻咽癌的放疗已逐步从传统的常规、二维适形放疗过渡到三维适形放疗等新技术[1]。由于头颈部放疗危及器官较多，三维适形技术已难以满足临床放射剂量学要求,调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）技术能明显改善肿瘤靶体积的剂量覆盖，提高靶体积剂量，缩短治疗时间，增加疗效，减少敏感器官的损伤[2]。而考虑到摆位误差可能对放疗效果带来的影响以及低剂量散射线可能对患者带来的伤害，减少单次放疗的时间成了鼻咽癌放疗的新要求。快速拉弧照射（RapidArc）技术能大大缩短单次放疗所需时间，减少呼吸动度对剂量带来的影响，也降低患者受到的低剂量散射线造成的辐射。本研究从剂量学角度比较IMRT与RapidArc技术在鼻咽癌放疗中的剂量学差异，以期为临床放疗技术选择提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2015年3至4月在我院就诊的病理分期为T1～T3的鼻咽癌患者8例，其中男5例，女3例，年龄38～66（中位数49）岁。

1.2 方法

1.2.1 模拟定位 采用GE high－speed 80 CT模拟机，患者取仰卧位枕于头颈肩固定装置上，保持水平位，利用头颈部面罩固定。模拟CT扫描层距0.5cm，扫描结束后，将患者CT图像与模拟中心点位置传入PHILIPS Pinnacle3 V9.2治疗计划系统。

1.2.2 处方剂量 临床处方剂量以及危及器官限量均以“2010鼻咽癌IMRT靶区及剂量设计指引专家共识”[3]作为标准，并在此基础之上尽可能地再降低危及器官和正常组织的受量。

1.2.3 放疗计划设计 选用6MV X射线，每例患者分别设计IMRT与RapidArc技术的计划，选用美国瓦里安直线加速器。IMRT技术采取7野均分布野方式，照射野角度分别为0°、52°、104°、156°、208°、260°、312°。最大子野数限制为80个。RapidArc技术采用双弧，旋转角度从181°至179°，179°至181°。独立准直器角度10°。两组计划目标函数相似，建模物理数据相同。两组计划最终计算均采用有限大小笔束法。计算结束后，两组计划均采取计划靶区95%的体积获得6 900Gy剂量进行归一。

1.2.4 评估计划参数 通过剂量分布及剂量体积直方图对两组计划进行比较。包括靶区的最小剂量（Dmin）、最大剂量（Dmax）、平均剂量（Dmean）、近似最大剂量（D5）和近似最小剂量（D95）。危及器官评价采用脑干、脊髓、晶状体、眼球、视神经、视交叉和颞叶的Dmax。

1.3 统计学处理 采用SPSS19.0统计软件，计量资料以表示，组间比较采用配对t检验。

2 结果

2.1 IMRT与RapidArc技术靶区照射剂量比较 见图1-2、表1。

图1 IMRT（左）与RapidArc（右）技术在靶区矢状面上的剂量分布比较

图2 IMRT（左）与RapidArcl（右）技术在靶区横断面上的剂量分布比较

表1 IMRT与RapidArc技术靶区照射剂量比较（Gy）

图1-2分别显示了同一患者采用不同放疗技术时矢状面和横断面的剂量分布差异。由表1可见，RapidArc技术中PGTVnx的Dmean、D5，PTV1的Dmax、D5、D95，PTV2的D95均大于IMRT技术（均P＜0.05），即RapidArc技术使得肿瘤组织受到更多高剂量的照射。

2.2 IMRT与 RapidArc技术危及器官照射剂量比较 见表2。

由表2可见，在RapidArc技术中，脑干与脊髓的照射剂量大于IMRT技术结果（均P＜0.05），其它指标均无统计学差异，即从危及器官的保护角度而言，IMRT技术更具有优势。

3 讨论

放射治疗中的IMAT技术在1995年被证实具有可行性[3]。随着医学物理的发展，容积弧形调强放疗（VMAT）技术诞生，相对于IMAT更为简单、高效，并被证明完全适合放射治疗的临床应用，而RapidArc技术即是一种全新的VMAT方式[4]。

表2 IMRT与RapidArc技术危及器官照射剂量比较（Gy）

在PHILIPS Pinnacle3 V9.2治疗计划系统提供的RapidArc优化技术中，采用逆向算法计算多叶光栅的运动状态，结合可变剂量率、旋转机架角等因素实现临床可行的旋转治疗。由于受到机械性能限制，RapidArc技术必须使机架角的旋转速度和剂量率的变化维持在一定的范围之内，这就使得RapidArc技术相比IMRT技术失去了照射野角度选择的优势。为了配合加速器的限制，RapidArc技术必须在一些并不适合的角度出束，并且不能在比较适合的角度给予足够的跳数。同样的,多叶光栅的运动也受到机械性能的限制，这使得子野形状的变化相比静态的IMRT子野有更多的局限，吴昊等[5]的研究正好说明了这一点。

治疗计划系统在调强的逆向优化过程中，为了减少计算时间，适应临床计划设计的需求，往往会采取某些近似的方法来提高效率。当优化结束之后，再采用较精确的计算方法正向计算剂量分布。原则上当射野数目增加时，可以得到更好的剂量分布。但是如果在逆向优化的剂量矩阵中采取了近似的方法，当用更精确的计算方法重新计算剂量时，会发现剂量分布的质量大大降低，射野数目的增加并没有改善剂量分布[6]。

基于上述原因，本研究结果显示RapidArc技术相比于IMRT技术会在靶区中产生更多的热点，并使危及器官受到更高剂量的照射。因此笔者认为，RapidArc技术在剂量学上相比IMRT技术没有明显优势。当患者靶区与危及器官比较靠近，危及器官的保护在RapidArc技术中难以满足临床要求时，采用IMRT技术能给予正常组织更好的保护。

[1] 庄名赞,张拓丹,彭逊,等.晚期鼻咽癌RapidArc与固定野调强放疗的比较研究[J].中国肿瘤临床,2013,40(3):140-143.

[2] 苏婷,陈海辉.鼻咽癌调强适形放射治疗的进展[J].重庆医学,2011,40 (34):3516-3517.

[3] 中国鼻咽癌临床分期工作委员会.2010鼻咽癌调强放疗靶区及计量设计指引专家共识[J].中华放疗肿瘤学杂志,2011,20(4):267-269.

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

[5] 吴昊,韩树奎,孙艳,等.局部进展期鼻咽癌快速旋转调强与固定野动态调强放疗的剂量学比较[J].中华放射肿瘤学杂志,2010,19(5):410-413.

[6] 李敏,勾成俊,吴章文,等.弧形调强放射治疗对剂量计算方法的要求[J].原子核物理评论,2010,27(2):218-222.

（本文编辑：李媚）

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本刊编辑部

Radiation dosimetric study of IMRT and RapidArc technology in radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma

YANG Jing,BAI Xue,SU Feng,et al.Unit of Radiophysics,Zhejiang Cancer Hospital,Hangzhou 310022,China

RapidArc IMRT Nasopharyngeal carcinoma Radiotherapy Dosimetry

2015-05-04）

310022 杭州，浙江省肿瘤医院物理室