鼻咽癌五野调强放射治疗方案的实现

陈 伟，何 海

（四川省内江市第二人民医院放疗科 641000）

鼻咽癌作为一种常见的恶性肿瘤，在我国大部分地区都有较高的发病率，经放射治疗后5年生存率可以达到70%以上。调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）作为一种高精度的放射治疗方式，其最大优点是在靶区达到所需处方剂量的同时尽可能地减少正常组织的照射剂量［1-2］，减轻了毒性不良反应，有利于保护口腔、腮腺等易受照射器官，提高了患者的生存质量［3-5］。鼻咽癌的静态共面调强方案中，布野方案一般以五野、七野、九野为主，随着射野数的增加，靶区剂量分布会得到相应的改善，但这会增加总的机器输出跳数及治疗时间［6-7］。

在鼻咽癌五野调强方案中，射野方向主要有五野均分0°、72°、144°、216°、288°；前 五 野270°、315°、0°、45°、90°；后 五 野270°、225°、180°、135°、90°，这3 种 布 野 方 案［8-9］，通 过 对 本 院 自2011年7月至2014年5月的鼻咽癌患者IMRI计划的对比分析，并评估鼻咽癌IMRI对射野角度的依赖性［10］、射野方向对正常组织的影响［11］，最终确定在同等优化参数及约束函数［12］下以0°、75°、125°、225°、285°5个角度进行布野来实现鼻咽癌的五野调强。本研究对以上4种五野布野方案在剂量学上，以及五、七和九野方案在机器跳数和总子野数方面，作了对比与分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料 在本院2011年7月至2014年5月的鼻咽癌IMRI患者中，随机抽取30例，所有患者均采用仰卧位，头颈肩热塑膜固定，西门子64排螺旋CT，并以碘帕醇行增强扫描，扫描范围由颅顶至主动脉弓平面，层厚及层间距均为2.5mm，图像经PACS局域网传输至TOPSLANE计划系统。

1.2 靶区和危及器官的确定 依据测量委员会第50号报告ICRU-50和ICRU-62，鼻咽肿物和咽后肿大淋巴结为GTVnx，颈淋巴结为GTVnd；原发灶GTVnx及全部鼻咽腔翼腭窝、斜坡、颅底和咽旁间隙为CTV1；上颌窦、鼻腔的后1／3、蝶窦的下半部分、颈部淋巴结引流区和锁骨上预防区皆为CTV2［13-14］。

1.3 治疗计划及靶区剂量 靶区剂量方案为前期采用同步推量的方法即GTVnx63～66Gy、GTVnd63～66Gy、CTV160～63Gy、CTV254Gy，分30次，单次剂量在1.8～2.2Gy，每周5次，总共6周完成，后期则采用两野等中心对穿照射对GTVnx进行推量，单次为2Gy，依前期所照射的剂量再给予4～5次，最终GTVnx能够达到70～75Gy。危及器官剂量：脊髓小于40 Gy、脑干小于50Gy、晶体小于8Gy、视神经小于54Gy、视交叉小于54Gy、腮腺D50小于30Gy［15-16］。治疗计划均采用拓能公司生产的VENUS三维治疗计划系统完全，设计七和九野均分计划，并以射野角度分别为方案Ⅰ0°、75°、125°、225°、285°；方案Ⅱ0°、72°、144°、216°、288°；方案Ⅲ270°、315°、0°、45°、90°；方案Ⅳ270°、225°、180°、135°、90°进行布野，所有布野方案均采用相同的目标函数和约束参数。

1.4 计划评价及确认 对以上4种布野方案均给予相同的靶区处方剂量及危及器官剂量限制，并逆向优化，以积分体积直方图（DVH）进行靶区和危及器官所受照射剂量的总体评估。以剂量均匀性指数（homogeneity index，HI），HI＝D5／D95（D5和D95分别代表5%和95%的靶区体积所得到的绝对照射剂量，HI值越小说明靶区剂量分布越均匀）和靶区适形度指数（conformity index，CI），CI＝（VT，ref／VT）×（VT，ref／Vref），（VT，ref为参考剂量线所包绕的靶区体积，VT为靶区体积，Vref为参考等剂量线所包绕区域的体积，CI值越接近1，说明靶区适形度越好）对靶区及危及器官所受到的照射剂量进行评价，并且要求95%以上的处方剂量包含95%以上的靶区，危及器官的照射量不超过限制剂量，靶区最大剂量不超过处方剂量的110%［16-17］。靶区剂量的评价指标：最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）、D95、HI、CI；危及器官剂量评价指标：Dmax、Dmin、Dmean。

1.5 统计学处理 采用SPSS13.0软件对所得的结果进行统计学分析，计量资料采用±s表示，不同方案间靶区及正常组织受量的比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各布野方案GTVnx、GTVnd、GTV1、GTV2照射剂量分布情况

表1 4种计划方案GTVnx剂量分布（±s）

表1 4种计划方案GTVnx剂量分布（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣP Dmax（cGy）71.9±0.3 72.7±1.4 70.5±0.9 70.1±0.7 0.87 Dmin（cGy） 61.2±0.5 58.4±1.3 59.7±0.3 59.5±0.8 0.34 Dmean（cGy） 63.2±0.6 59.0±0.2 60.5±0.7 59.8±0.3 0.02 D95（cGy） 64.5±0.9 61.5±0.7 61.8±0.3 60.5±0.4 0.03 CI 0.85±0.24 0.8±0.2 0.9±0.1 0.9±0.2 0.04 HI 1.49±0.51 1.6±0.5 1.4±0.4 1.6±0.6 0.04

表2 4种计划方案GTVnd剂量分布（±s）

表2 4种计划方案GTVnd剂量分布（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣP Dmax（cGy）69.9±1.1 68.7±0.9 69.5±0.6 68.1±0.8 0.67 Dmin（cGy） 60.4±0.7 60.7±1.1 59.5±0.9 61.2±0.8 0.88 Dmean（cGy） 61.8±1.3 60.4±0.5 61.5±0.6 59.4±0.7 0.03 D95 62.8±0.5 61.5±0.8 59.8±0.6 62.5±0.7 0.02 CI 0.9±0.2 0.9±0.1 0.9±0.2 0.9±0.1 0.03 HI 1.3±0.3 1.5±0.2 1.3±0.3 1.5±0.2 0.04

2.1.1 原发灶及颈部淋巴结GTVnd照射剂量分布 表1及表2为4种放疗计划方案中原发灶GTVnx及颈部淋巴结GTVnd照射剂量分布，4种布野方案中GTVnx和GTVndDmax和Dmin，差异无统计学意义（P＞0.05）；GTVnx和GTVnd的Dmean、D95、CI和HI差异有统计学意义（P＜0.05）。方案Ⅰ在GTVnx的CI要差于方案Ⅱ，优于方案Ⅲ和Ⅳ；方案ⅠHI要差于方案Ⅲ，优于方案Ⅱ和方案Ⅳ。在GTVnd的CI和HI上，方案Ⅰ要优于其他3种布野方案。

2.1.2 CTV1和CTV2的照射剂量分布表3和表4为CTV1及CTV2的照射剂量分布，4种布野方案中靶区的Dmax和Dmin，差异无统计学意义（P＞0.05），而Dmean、D95、HI和CI方面，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.1.3 危及器官照射剂量分布 表5为4种计划方案中危及器官所受的照射剂量，表中脑干Dmax、脊髓Dmax、左视神经Dmax、右视神经Dmax、左腮腺D50、右腮腺D50、视交叉Dmax、左晶体Dmax、右晶体Dmax，差异有统计学意义（P＜0.05），各个危及器官在不同布野方案中所受到的照射剂量，差异也有统计学意义。表6为4种五野布野方案与7和9野均分在机器输出跳数和子野总数方面的统计，在子野总数和总的输出跳数上，4种五野布野方案与7和9野方案比较差异有统计学意义（P＜0.05）。

表3 4种计划方案CTV1 剂量分布（±s）

表3 4种计划方案CTV1 剂量分布（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣP Dmax（cGy）68.7±0.3 69.2±0.5 68.5±0.5 69.3±0.2 0.77 Dmin（cGy） 56.5±0.7 56.4±0.3 52.7±1.2 55.5±0.9 0.22 Dmean（cGy） 61.5±0.5 57.0±0.4 58.5±0.7 58.5±0.3 0.03 D95（cGy） 60.9±0.2 58.3±0.6 60.0±0.5 59.0±0.3 0.01 CI 0.9±0.1 0.9±0.1 0.9±0.2 0.9±0.1 0.03 HI 1.5±0.3 1.7±0.3 1.6±0.3 1.5±0.3 0.02

表4 4种计划方案CTV2 剂量分布（±s）

表4 4种计划方案CTV2 剂量分布（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣP Dmax（cGy）72.1±0.5 71.3±0.7 69.5±0.4 71.1±0.8 0.84 Dmin（cGy） 48.5±0.1 49.4±0.5 48.4±0.3 49.5±0.7 0.56 Dmean（cGy） 59.9±0.1 59.7±0.5 58.5±0.4 60.1±0.3 0.01 D95（cGy） 53.8±0.5 52.0±0.4 51.5±0.7 51.8±0.5 0.03 CI 0.9±0.1 0.9±0.2 0.9±0.1 0.9±0.1 0.03 HI 1.5±0.4 1.6±0.4 1.6±0.4 1.6±0.4 0.04

表5 4种计划方案危及器官所受的照射剂量（±s）

表5 4种计划方案危及器官所受的照射剂量（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣP脑干Dmax（cGy）38.6±0.2 37.9±0.7 33.2±0.3 40.9±0.7 0.04脊髓Dmax（cGy） 39.8±0.6 37.5±0.4 35.8±0.5 40.6±0.7 0.02左视神经Dmax（cGy） 42.5±0.5 43.2±0.3 39.6±0.4 42.8±0.7 0.03右视神经Dmax（cGy） 41.5±0.9 40.2±0.8 39.7±0.3 41.7±0.5 0.04左腮腺D50（cGy） 25.5±0.7 26.5±0.9 24.2±0.5 27.9±0.3 0.04右腮腺D50（cGy） 26.5±0.4 25.7±0.3 23.7±0.8 28.5±0.8 0.03视交叉Dmax（cGy） 43.5±0.7 44.2±0.8 45.6±0.5 40.1±0.6 0.02左晶体Dmax（cGy） 6.5±0.2 6.8±0.5 7.6±0.4 6.1±0.3 0.03右晶体Dmax（cGy）6.3±0.5 6.5±0.4 7.2±0.9 6.3±0.8 0.01

2.2 同一患者4种五野方案等剂量曲线及DVH 比较

表6 五野方案与七和九野方案在输出跳数及子野数上的对比（±s）

表6 五野方案与七和九野方案在输出跳数及子野数上的对比（±s）

项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 七野 九野P输出跳数（MU） 519±21 525±27 521±23 528±25 584±33 618±37 0.0 1子野（n）31±7 30±9 34±7 35±6 45±8 51±11 0.01

图1 4种方案射野角度及等剂量曲线

图2 4种布野方案GTVnx DVH

图3 4种布野方案GTVnd DVH

图4 4种布野方案CTV1 DVH

从以上4种布野方案所得剂量分布图当中可以看到，方案Ⅰ和Ⅱ在整个靶区以及正常组织器官所在的等中心横断面上剂量分布更为合理，即达到了靶区所需要的高剂量区又能在口腔、脊髓等危及器官形成较均匀的剂量分布，有利于保护正常组织。方案Ⅲ的剂量分布有向颈前前移的趋势，这样虽然更有利有保护脊髓和脑干等更靠颈后部的危及器官，但不利于保护舌头、眼睛、视神经等靠前的器官，并且使得更靠近颈后的靶区得不到更充分的照射达不到所需要的处方剂量。方案Ⅳ的剂量分布则倾向于向颈后移，这样颈前得到的照射量得到减少，同时颈后靶区也能得到更充分的照射，但是脊髓和脑干的照射量有增加的可能，不利于保护颈后的危及器官。

图5 4种布野方案CTV2 DVH

从图2～5可得，方案ⅠGTVnx63.1、GTVnd63.5、CTV161.3、CTV254.2；方 案ⅡGTVnx57.4、GTVnd62.5、CTV156.5、CTV252.6；方 案ⅢGTVnx60.5、GTVnd59.5、CTV160.5、CTV251.5；方 案ⅣGTVnx60.2、GTVnd64.3、CTV159.2、CTV252.3；从DVH 所得结果中可以得知，方案Ⅰ可以满足GTV 的剂量需求，而方案Ⅲ、Ⅳ都略低于处方要求。在颈部淋巴结GTVnd的剂量上，方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ能够达到处方剂量，方案Ⅲ的剂量低于处方剂量。方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以满足CTV1的剂量要求，而在CTV2上则只有方案Ⅰ能达到处方要求。因此，只有方案Ⅰ能够满足所有靶区的处方剂量要求，方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ只能满足其中某一项或几项要求，不能完全达到处方剂量。

3 讨 论

4种布野方案的照射计划中，危及器官所受的照射量之间虽然存在差异，但并没超过设定的限定值，说明4种布野方案均能很好地起到保护危及器官的作用。通过分析同一鼻咽癌患者在4种布野方案中等剂量曲线图和DVH 图，以及表5中危及器官所受到的照射剂量，可得方案Ⅰ和方案Ⅱ各个危及器官所受的照射剂量分布较为均匀，方案Ⅲ中颈前所受的照射剂量最高而颈后器官的照射剂量低于其他3组方案，方案Ⅳ中颈后器官所受的照射剂量要高于其他3组方案而颈前器官的照射剂量则低于其他3组。

通过分析表1～4 中靶区所受到的照射剂量可得：在GTVnx、GTVnd、CTV1和CTV2的Dmax和Dmin差别不大的情况下，Dmean、D95、CI和HI存在有差别，其中方案Ⅰ在原发灶、颈部淋巴结及其引流区能满足所需要的靶区剂量要求，而方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ则只能满足其中部分靶区剂量要求，方案Ⅲ更利于对颈前部靶区的照射，方案Ⅳ对于颈后部靶区的照射则更优；虽然方案Ⅰ在GTVnx的CI低于方案Ⅱ，HI差于方案Ⅲ，但在GTVnd、CTV1和CTV2的HI和CI，要优于方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

表6为4种五野布野方案与七野均分和九野均分时，在机器输出跳数和总子野数的统计分析，其中4种五野布野方案所需输出跳数和子野数差别不大，总的机器输出数大约为520 MU，总的子野数在30 个左右；七野时所需跳数取平均值为584 MU，子野数为45；九野时所需跳数为618 MU，子野数58个。因此，七野和九野在跳数和子野上要比五野分别高12.31%、50.00%和17.69%、93.33%，由于所有IMRI计划均为静态调强计划，子野数越多需要等待多页光栅（MLC）到位的时间也就越长，并且在相同剂量率下机器总的输出跳数越多，照射时间也会相应延长，与七野和九野相比，五野布野方案在机器输出跳数和子野数上更具优势。

［6］和［7］中所述“鼻咽癌调强计划中随着射野数的增多，靶区的适形度和均匀性都会得到相应提高”，但随着射数增多，照射时间也会延长，在五野布野方案中，通过对射野角度进行优化，可以实现临床上对靶区剂量均匀性和适形度的要求。对4种五野布野方案结果的综合比较可得，当按方案Ⅰ即照射角度为0°、75°、125°、225°、285°进行鼻咽癌IMRI计划的制订时，通过设定相应的优化及目标函数，可以在满足靶区剂量要求的同时，实现正常组织的保护，减少患者的治疗时间，因此该布野方案可实现本地区鼻咽癌患的调强放疗。

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