鼻咽癌容积调强旋转放疗和固定野适形调强放疗的剂量学对比

徐桂琼 李珍 叶奕菁 雷风 李民英 白玉海 欧阳玉秀

·临床研究与应用·

鼻咽癌容积调强旋转放疗和固定野适形调强放疗的剂量学对比

徐桂琼 李珍 叶奕菁 雷风 李民英 白玉海 欧阳玉秀

目的：对比旋转容积调强技术（RapidArc）和固定野适形调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）治疗鼻咽癌剂量学方面的差异，探索不同T分期从何种技术获益最大。方法：选取60例无远处转移鼻咽癌患者，按鼻咽癌2008分期T1～2期20例，T3期20例，T4期20例。使用瓦里安公司Eclipse系统，每例患者分别制定RapidArc和固定野IMRT计划，比较两者靶区覆盖、危机器官剂量、跳数和治疗时间的差别。结果：IMRT和RapidArc均能满足临床要求，靶区剂量分布差异无统计学意义（P> 0.05），均匀性和适形性相当。按T分期分层比较，T4期患者RapidArc组PGTV、PTV1、PTV2的靶区剂量较高（P<0.05），PGTV均匀指数较好（P=0.059）。RapidArc组视神经、晶体、颞叶、腮腺V20、喉、颞颌关节受照剂量均较低（P<0.05）。按T分期分层比较，脑干剂量T1～2期、T3期两组比较差异无统计学意义（P>0.05），T4期患者脑干D1%、Dmax剂量RapidArc组较IMRT组低（P<0.05）。RapidArc和IMRT相比，治疗跳数节省65%，治疗时间节省63%。结论：RapidArc和9野IMRT治疗鼻咽癌均可满足临床要求，Rap⁃idArc可明显降低正常器官剂量，缩短治疗时间，减少治疗跳数。对局部早、中期（T1～3期）患者，两者有相似的靶区剂量分布，但对局部晚期（T4期）患者，RapidArc更具有将高剂量区集中在靶区而减少正常器官受照剂量的优势。

鼻咽癌 容积调强旋转放疗 适形调强放疗

放射治疗是头颈部肿瘤的主要治疗方式。近年来适形调强放疗（IMRT）逐渐承担了治疗头颈部肿瘤的主要角色。IMRT在提高靶区照射剂量的同时，可以明显降低危及器官的照射剂量［1］。回顾性与前瞻性研究均已证实IMRT治疗鼻咽癌可提高疾病控制率，改善患者的生存质量［2-3］。容积调强旋转放疗（volume intensity modulated arc therapy，VMAT）技术是一种新型的旋转IMRT，通过改变机架角度、机架旋转速度、MLC叶片形状、剂量率、准直器角度达到优化剂量分布目的［4-5］。目前临床上使用容积调强旋转放疗技术主要有瓦里安公司的RapidArc和医科达公司的VMAT系统。本研究的目的是对比旋转容积调强放疗计划（RapidArc）和固定野IMRT治疗鼻咽癌剂量学方面的差异，并探讨不同T分期患者从何种技术中获益最大。

1 材料与方法

1.1 研究对象

回顾性选取2012年7月至2013年7月广东省中山市人民医院经病理证实的60例初治鼻咽癌患者，排除远处转移。全组患者年龄22～70岁，平均年龄（49.5±1.0）岁；其中男性47例，女性13例。WHO病理分型为Ⅱ型13例，Ⅲ型47例。按鼻咽癌2008分期，T分期T1～2期20例，T3期20例，T4期20例；总分期Ⅰ期2例，Ⅱ期14例，Ⅲ期23例，Ⅳa期21例。

1.2 研究方法

所有入组患者分别制定旋转容积调强放疗计划和固定野IMRT计划，比较两套计划的剂量学参数。1.2.1 靶区定义和处方剂量 患者取仰卧位，采用热塑形面罩固定头颈肩部。按3 mm层距从头顶扫描至锁骨头下2 cm行CT扫描。患者CT图像传输至Eclipse治疗计划系统后医师进行靶区勾画。GTVnx定义为影像学所见的鼻咽部大体肿瘤和咽后淋巴结，GTVnd为影像学显示的颈部阳性淋巴结，MRI检查作为勾画靶区的指导，部分患者结合FDG-PET检查。在GTVnx的基础上，CTV1为GTVnx外扩5～10mm的亚临床病灶区，CTV2为CTV1外扩5～10 mm+需要预防照射的颈部淋巴引流区。PTV定义为靶区各个方向外扩3 mm。勾画如下危及器官：脑干、脊髓、视神经、视交叉、颞叶、垂体、下颌骨、颞颌关节、眼球、晶体、腮腺、喉、靶区外的口腔、气管等。

肿瘤处方剂量为GTVnx 70 Gy，CTV1 60 Gy，CTV2 56 Gy，颈部淋巴结GTVnd 60～68 Gy，分32次。RapidArc采用双弧设计，IMRT计划采用动态滑窗（sliding window）9野设计，能量均为6 MV X射线，最大剂量率设定为600 MU/min，两套计划通过瓦里安公司Eclipse治疗计划系统完成。参考RTOG0225，GTV剂量要求以下几点：1）95%以上PTV>100%的处方剂量（V100%>95%）；2）110%剂量体积<20%（V110%<20%）；3）PTV<93%处方剂量体积不超过1%；4）>80 Gy靶区体积<5%。两套计划的危及器官剂量限制要求相同。优化计划的策略一般是设定优先权限，首先满足Ⅰ类器官剂量限制（脑干、脊髓、颞叶、视神经），其次为靶区，再其次为Ⅱ类危及器官（除脑干、脊髓、颞叶、视神经外的其他OARs）。除了勾画的危及器官之外，PTV2外扩1 cm限定剂量高值在靶区之内，让靶区之外的正常组织接受更低的剂量。由两位有经验的物理师完成入组患者计划优化。1.2.2 计划评估和剂量学比较 通过DVH图进行计划评估。根据ICRU 83号报告，PTV剂量覆盖率需评估D98%、D95%、D50%、D2%。D98%代表近似最小剂量，D50%代表近似中位值，D2%代表近似最高剂量。危及器官根据其类型不同，统计平均剂量、最大剂量（Dmax或D1%、D2%）、体积剂量VxGy（接受xGy剂量的体积）或剂量体积DV（V体积所接受的照射剂量）。适形指数（conformity index，CI）=（PTV70Gy/ VPTV）×（PTV70Gy/V70Gy）。PTV70Gy代表靶区内70 Gy的体积，VPTV代表代表PTV的体积，V70Gy代表70 Gy剂量的体积CI取值0～1，数值越大表示适形性越好。均匀指数（homogeneity index，HI）=（D2%-D98%）/D50%。HI数值越大表示PTV内剂量越不均匀。1.3 统计学方法

所有数据结果采用SPSS 16.0软件进行统计学处理。计量资料以x±s表示，组间剂量比较采用配对资料t检验（两组剂量差值符合正态分布时）或采用配对资料符号秩和检验（两组剂量差值不符合正态分布时）。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量对比

根据ICRU 83号报告，靶区剂量评估参数包括：D98%（近似最小剂量）、D95%、D50%（中位剂量）、D2%（近似最大剂量）。IMRT和RapidArc均有较好的靶区剂量分布，PGTV和PTV1剂量分布差异无统计学意义（P>0.05），且均匀性和适形性相当。PTV2剂量IMRT组较RapidArc高，剂量均匀性较好（0.310± 0.031 vs.0.326±0.028，P<0.001），但RapidArc组剂量分布同样可以满足临床要求。图1为其中1例T4N2M0期Ⅳ期患者的靶区分布图。全组患者的剂量分布情况见表1。

将患者按T分期分层比较发现，在T1～2期、T3期患者，IMRT和RapidArc靶区剂量分布相似，均匀性和适形性相当（表2）。而T4期患者，RapidArc组PGTV、PTV1、PTV2的靶区剂量较高（两组参数比较大多P< 0.05），PGTV均匀指数较好（0.081±0.007 vs.0.086±0.006，P=0.059），与IMRT组相比虽差异无统计学意义，但P值接近0.05。

2.2 危及器官剂量对比

RapidArc组危及器官剂量普遍比IMRT组低。RapidArc组除脑干和脊髓之外，视神经、晶体、颞叶、腮腺V20、喉、颞颌关节受照剂量均较低，且差异有统计学意义（P<0.05，表3）。按T分期分层比较脑干剂量，T1～2期、T3期两组脑干剂量差异无统计学意义（P> 0.05），T4期患者脑干D1%、Dmax剂量RapidArc组均较IMRT组低（P<0.05，表4）。

图1 T4N2M0期患者的靶区分布图Figure 1 Dose distribution of the planning target volumes（PTVs）in a pa⁃tient of stage T4N2M0

表1 RapidArc和IMRT靶区剂量对比Table 1 Dosimetric comparison of RapidArc and IMRT for the PTVs

表2 不同T分期危及器官及靶区剂量比较Table 2 Mean difference in dose between RapidArc and IMRT for the PTVs stratified by T staging

表3 RapidArc和IMRT危及器官剂量分布统计Table 3 Dosimetric comparison of RapidArc and IMRT for the organs at risk(OARs)

表4 不同T分期患者脑干剂量对比Table 4 Dosimetric difference of brain stem between RapidArc and IMRT in patients stratified by T staging

2.3 治疗时间及跳数

RapidArc组治疗时间为（186±32）s，治疗跳数为（658±112）MUs；IMRT组治疗时间为（512±73）s，治疗跳数为（1 879±262）MUs。RapidArc技术和IMRT相比，治疗跳数节省65%，治疗时间节省63%。

3 讨论

适形调强放疗（IMRT）被称为放射肿瘤学的一次革命，但也有其不足之处。由于固定野IMRT调强放疗采用多野等中心方式进行治疗，将射野分解成许多小野，光子利用率低，肿瘤接受同等剂量照射所需的总跳数比常规放疗高，正常组织受低剂量照射体积增大，可能增加第二肿瘤的发生率［6］。且IMRT治疗时间长，治疗期间患者体位移动增加可能降低放疗精确度，生物效应降低［7］。VMAT作为一种全新的调强方式，其通过联合动态多叶准直器技术配合机架旋转，在360度多弧设定的任何角度内进行持续旋转照射，并调控射线在肿瘤上的强度，根据肿瘤体积各部位的厚薄不一给予最合适的射线强度，在合理的时间通过单弧或多弧实现高度适形计划。鼻咽癌的解剖结构复杂，靶区和危及器官毗邻，这就要求精确放疗技术进行不断的改进，以满足临床需求。

RapidArc技术被探索用于头颈部肿瘤的放疗中，相对传统IMRT而言可以改善正常组织的分摊剂量，尤其是在应用双弧的时候［8］。已有文献报道，Rapi⁃dArc技术治疗鼻咽癌可在短时间内完成与IMRT相当的靶区剂量分布。Zheng等［9］选取20例T3～4期患者研究固定野IMRT和RapidArc在局部晚期鼻咽癌的剂量差别，通过比较发现IMRT和RapidArc两组靶区剂量分布情况相似，均能满足临床要求，但RapidArc可更好的保护危及器官，相较IMRT组治疗时间减少63%，MU值减少60%。White等［10］比较鼻咽癌患者IMRT和RapidArc剂量差别后也发现RapidArc靶区剂量分布优于或相似于固定野IMRT，但可显著减少危及器官剂量、正常组织低剂量体积、治疗时间和MU值。国内放疗机构开始应用旋转容积调强技术治疗鼻咽癌后，有研究认为VMAT剂量分布和固定野IMRT相当，在治疗时间和加速器的机器跳数上有优势，有更好的治疗效率［11-12］。本研究结果与上述文献类似。尹文晶等［13］还发现VMAT技术治疗时所需治疗时间较IMRT短。从一定程度上改善了治疗中患者的不自主运动，减小了分次内摆位误差。临床中局部晚期鼻咽癌病灶向上侵犯颅底，肿瘤贴近或直接侵犯脑干、颞叶等危及器官，使得放疗计划设计十分复杂。如何在保证杀灭肿瘤的同时尽可能保护正常器官，提高患者生存质量，具有非常重要的临床意义。本研究通过对患者进行T分层比较，发现局部晚期（T4期）患者使用RapidArc技术靶区剂量分布优于IMRT，包括脑干在内的危及器官照射剂量低于IMRT，因此本研究认为该亚组患者可能从RapidArc技术中获益更大。可能的原因是固定野IMRT只能靠优化机架角度、准直器角度和MLC叶片形状改善剂量分布，而RapidArc可优化的参数有机架角度、机架旋转速度、准直器角度、MLC叶片形状、剂量率、准直器角度等，从而在复杂的计划中显示出优势。

Sun等［14］通过比较VMAT和固定野IMRT在不同T分期鼻咽癌患者的剂量分布情况，发现T早期患者，VMAT和固定野IMRT的剂量分布类似；但在T晚期患者，VMAT对正常器官剂量的保护较固定野IMRT差。其结论与本研究不同，主要原因是治疗技术和优化算法不同。Sun等［14］研究是基于医科达公司的Monaca治疗计划系统，VMAT计划采用单弧设计，MLC叶片宽度1 cm。本研究中RapidArc计划基于Eclipse系统，采用双弧设计，中心MLC叶片宽度0.5 cm，剂量分布更精细。本研究组曾追踪了100例Rap⁃idArc治疗的鼻咽癌患者，全部放疗计划的靶区剂量分布均可满足临床需求，有良好的正常器官保护作用，临床疗效较好［15］。

RapidArc和固定野IMRT治疗鼻咽癌剂量分布均可满足临床要求，RapidArc可明显降低正常器官剂量，缩短治疗时间。在局部早期和中期（T1～3期）患者，两者有相似的靶区剂量分布，但在局部晚期（T4期）患者，RapidArc更具有将高剂量区集中在靶区而减少正常器官受照剂量的优势。

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（2015-09-28收稿）

（2015-10-26修回）

（编辑：邢颖）

徐桂琼 专业方向为头颈部肿瘤的放射治疗。

E-mail：donna_shee@163.com

《中国肿瘤临床》开设“MDT论坛”栏目

多学科（multidisciplinary team,MDT）协作诊疗是指两个以上相关学科（包括外科、内科、放疗科、影像科、病理科、介入科、专业护理、心理治疗科等）组成固定的工作组，针对疾病进行定期、定时的临床讨论会，提出系统的诊治方案，从而实现准确诊断与科学施治，避免过度诊疗与误诊误治。MDT模式能够为肿瘤患者提供全方位个体化的诊疗，改善生存质量，节约医疗资源。

《中国肿瘤临床》为推动肿瘤规范化诊治，新开设“MDT论坛”栏目，刊载MDT诊疗经验总结、临床病例讨论等方面的论文，以促进肿瘤MDT诊疗经验总结、交流与传播。欢迎广大专业技术人员踊跃投稿。

——本刊编辑部

Dosimetric comparison between volumetric modulated arc therapy with RapidArc and fixed-field intensity modulation radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma

Guiqiong XU,Zhen LI,Yijing YE,Feng LEI,Minying LI,Yuhai BAI,Yuxiu OUYANG
Department of Radiation Oncology,Zhongshan People's Hospital,Zhongshan 528400,China

Objective:To compare the dosimetric differences between volumetric modulated arc radiotherapy with RapidArc and fixed-field intensity modulation radiation therapy(IMRT)for nasopharyngeal carcinoma(NPC),and identify the techniques from which patients of different T stages can gain the maximum benefit.Methods:Sixty non-metastatic patients with NPC were randomly selected. According to the T staging of 2008 Chinese Classification,T1-T2stage cases were observed in 20 of the 60 patients,whereas T3and T4stage cases were seen with 20 patients each.RapidArc and IMRT treatment plans were managed by the Eclipse treatment planning system of Varian Co.,US.The dosimetry of the target volume coverage,organs at risk(OARs),monitor unit(MU)per second,and delivery time were evaluated.Results:Both techniques reached the requirement of clinical treatment.The coverages of planning target volume,conformity index,and homogeneity index were similar.However,the stratified analysis of T staging indicated that RapidArc plans led to an increased dose to the tumor target(P<0.05)and an improved homogeneity index(P=0.059)in the T4stage cases.RapidArc allowed a statistical dose reduction to the OARs,including optic nerves,lens,temporal lobe,V20 of the parotids,larynx,and temporomandibular joint(P<0.05).In the T-stage stratified analysis,the D1%and Dmax of brain stem in T1-T3stages were similar but statistically low in T4stage in the RapidArc group(P<0.05).Compared with those in IMRT group,the MUs and the delivery time in RapidArc group were reduced by 65%and 63%,respectively.Conclusion:Both RapidArc and IMRT attained the clinical requirement for NPC. RapidArc technique showed improvements in the OARs and reduction in MUs and delivery time.The target volume coverages were similar for T1-T3stage.However,RapidArc delivered an increased dose to the tumor target in T4stage cases,and the dose to OARs was reduced.

nasopharyngeal cancer,volumetric modulated arc therapy,intensity modulation radiation therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.2015.22.025

广东省中山市人民医院肿瘤放疗科（广东省中山市528400）

徐桂琼 donna_shee@163.com