鼻咽癌IMRT中脑干外放距离对靶区和各危及器官剂量分布的影响分析*

鲍 艳，瞿 刚

(湖北科技学院生物医学工程学院，湖北 咸宁 437100)



鼻咽癌IMRT中脑干外放距离对靶区和各危及器官剂量分布的影响分析*

鲍 艳，瞿 刚

(湖北科技学院生物医学工程学院，湖北 咸宁 437100)

目的 旨在找到较理想的脑干外放距离的参考范围，以提高放疗计划设计的精确度，为物理师提供方便。方法 我们挑选了10例原发性鼻咽癌IMRT患者的资料信息，在各类参数相同的同一计划下进行调强逆向运算，分析脑干的不同外放距离所引起的靶区剂量和其它各危及器官剂量分布的变化情况。结果 鼻咽癌IMRT放疗中综合权衡利弊，脑干外放距离为7野计划3～4mm，9野计划2～4mm是比较合适的。结论 物理师可直接参考这个数值，在这个范围内根据病人的具体情况适当调整即可，操作更简便，更可靠。

鼻咽癌；脑干外放距离；靶区剂量；危及器官剂量

鼻咽癌的调强放疗中，关于脑干外放距离环的问题会受到诸多因素的影响，比如肿瘤的具体位置及周围环境、肿瘤的体积和形状、靶区剂量及各危及器官的耐受剂量等等。除了要考虑以上诸多因素外，还受到现有的技术水平和认知水平的限制[1]。至于危及器官脑干的外放距离环的具体数值临床一般推荐值为：外放3mm。但实际工作中该推荐距离是否恰当，在更好保护当前危及器官的同时，能否保证靶区的高剂量值和限制其它危及器官较低的受累剂量，这个问题还需大量数据来验证。为此我们收集了部分临床资料进行分析对比，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 此项研究选取2014年5月至2016年5月在湖北省咸宁市中心医院肿瘤放疗中心接受IMRT放射治疗的10例原发性鼻咽癌患者。其中男8例，女2例；年龄45～65岁；均无放疗禁忌证，符合疾病纳入标准，可以进行组间比较和计算。10例中有8例患者都采取9野调强治疗，且9个野的角度均为0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°、320°。另外2例患者采取7野调强治疗，7个野的角度均为0°、51°、102°、153°、204°、255°、306°。本论文将7野和9野分成两组分别进行分析和讨论。

此研究使用的是美国CMS-XIO 4.2.6治疗计划系统，XIO结合了较新的技术和领先的正向与逆向剂量计算方法，是一套能够确保精确计划和精确治疗的三维适形调强放射治疗计划系统。

1.2 方法

1.2.1 评估参数 相关参数为：①PTV(计划靶区)：最大剂量Dmax、最小剂量Dmin、平均剂量Dmean、D95(95%体积对应的剂量值)；②下颌骨：Dmax、Dmean；③腮腺：D50(50%体积对应的剂量值)；④喉：D30(30%体积对应的剂量值)、D40(40%体积对应的剂量值)。理论上，靶区剂量D95越大越好，而危及器官的剂量对比指标上限值越小越好[2]。

1.2.2 方法 本文主要通过对危及器官脑干取不同的外放距离，并在各类参数相同(如靶区剂量限定值、影响权重、危及器官剂量限值及其影响权重)的同一计划下进行调强逆向运算，得出其剂量体积直方图DVH，通过DVH图收集论文所需的数据，并且对同组数据进行求和取平均。通过对数据的对比分析得出一般结论[3]。

对于脑干在生物组织中的重要性，本论文对于其外放距离采取了5组值，分别为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm。所取10位病例在各自的治疗计划中，分别取以上各外放值对脑干进行外放处理，得出各危及器官(下颌骨、腮腺和喉)以及靶区剂量分布，并对其进行求和取平均操作，以减小随机性事件带来的误差。

1.2.3 相关数据 10位患者各项数据取平均的结果如表1所示。

表1 患者在不同射野数的情况下，脑干取不同外放距离时PTV和其他危及器官的剂量分布情况

2 结 果

对于表1中的数据，为了更加直观地发现脑干外放对剂量分布的影响，本文对表1中的数据进行分类，画出脑干外放距离和各危及器官及靶区剂量的关系曲线图，将7野和9野情况下脑干外放对靶区和各危及器官的剂量分布情况逐个进行讨论和分析。2.1 脑干外放对靶区剂量的影响 对于靶区剂量，我们关心的是D95是否大于等于处方剂量或者90%的处方剂量是否包裹靶区100%的体积。

图1 脑干取不同外放距离对靶区的影响

从所选的病例中分别对脑干做5种外放距离，分别计算出脑干对应的靶区D95的平均值，并画出靶区D95的剂量值与脑干外放的距离之间的关系曲线，如图1所示。图中可见9野和7野计划中随着脑干的外放距离逐渐增大，靶区D95的值均在下降，且下降速度均在加快。

从图1(a)中可见对9野计划，脑干外放距离在1～3mm之间时，靶区D95值下降缓慢。脑干外放距离大于3mm时，靶区D95值下降较块。 从图1(b)中显示7野计划，随着脑干外放距离的增加，靶区的D95下降速度越来越快，脑干外放距离在4～5mm区间下降速度达到最大，下降幅值为25cGy。可见在7野计划中脑干外放距离1～3mm时对靶区剂量分布的影响大一些。

2.2 脑干外放对下颌骨剂量的影响 对于下颌骨，由于其安全受累剂量相对较高，通常我们只考虑其最大受累剂量(Dmax)值，而不太关注体积剂量，但是也可以附带的关注其平均剂量(Dmean)。

图2 脑干取不同外放距离对下颌骨Dmax的影响

从图2和图3中不难看出，不论是7野还是9野在脑干外放距离变化时，下颌骨的最大剂量Dmax和平均剂量Dmean基本是不随脑干外放距离的变化而变化，脑干外放距离对下颌骨剂量影响可忽略不计，故在脑干外放时不必过多考虑下颌骨的剂量变化。

图3 脑干取不同外放距离对下颌骨Dmean的影响

2.3 脑干外放对腮腺剂量的影响 腮腺位于下颌骨的上方，人体头部的两侧，实际中因腮腺的生理特性和并行组织的特点，我们不太关注它的最大受累剂量，而更多关注的是腮腺的D50的体积剂量值。

图4 脑干取不同外放距离对腮腺D50剂量的影响

从图4(a)中可见9野计划中，随着脑干外放距离的增加，腮腺的D50值逐步下降，且下降幅度有减小的趋势，但整个剂量分布均在3000cGy以下。图4(b)中可见7野计划时，当脑干外放距离不断增大时，腮腺的D50快速下降，且在脑干外放距离在4～5mm区间内，下降速率达到最快，下降幅值到达20cGy。显然7野计划中脑干外放对腮腺剂量分布的影响比较大，计划设计时应特别予以关注。

2.4 脑干外放对喉部剂量的影响 临近下颌骨的喉部离靶区位置相对较近，其剂量需严格控制。实际工作中，我们往往用D30和D40两个体积剂量值来限制喉部受累剂量。一般情况下，满足其中一个条件且另外一个条件对比指标相差不远也是符合计划评价标准的[4]。

从图5(a)中可见9野计划中，随着脑干外放距离的增加，喉部的D30逐步下降，脑干外放距离在1～3mm时下降缓慢，外放距离在3～4mm之间，D30的值下降明显增快。而在图6(a)的9野计划中，随着脑干外放距离的增加，喉部的D40在1～3mm间剂量比较平稳，下降缓慢，并且在脑干外放距离在3～5mm之间，D40下降非常明显。

图5 脑干取不同外放距离对喉部D30剂量的影响

图6 脑干取不同外放距离对喉部D40剂量的影响

在图5(b)和图6(b)中，随着脑干外放距离的增加，喉部的D30和D40均呈下降趋势，并且下降速度越来越快。

3 讨 论

7野和9野两组不同鼻咽癌IMRT中，脑干外放对靶区以及危及器官的影响程度不同。7野计划中脑干外放距离对靶区以及危及器官剂量的影响要大于9野计划[5]。

在7野鼻咽癌IMRT中，为了保证靶区的较高剂量数值，脑干选取D95下降速率相对较小且本身剂量较大的外放区间即1～3mm；因脑干外放距离对下颌骨影响不大，可不考虑下颌骨；对于腮腺，因其在脑干外放距离为4～5mm区间内下降速率最快且本身剂量也较小，故推荐外放区间为4～5mm；而对于喉，脑干外放距离选取也推荐在4～5mm；权衡这些因素，在7野IMRT中，脑干的外放距离取3～4mm比较合适。

在鼻咽癌9野IMRT中，为了靶区剂量保持一个较高的数值，脑干的外放距离我们通常选取1～3mm；而对于腮腺，我们往往需要选取下降速度比较快的一段，即2～3mm；而喉需要其剂量下降速度比较快的一段，即3～4mm；而脑干外放距离在3～4mm之间时，虽然靶区剂量D95对比脑干外放距离在1～3mm之间会有所下降，但此时喉部的整体剂量相比能得到很好的降低。所以综合权衡各种因素，可得出9野的鼻咽癌IMRT中，脑干外放距离比较理想的范围在2～4mm之间。

综上所述，鼻咽癌IMRT放疗中，综合考虑各方因素，脑干的外放距离为7野计划3～4mm，9野计划2～4mm是比较合适的。物理师可直接参考这个数值，在这个范围内根据患者的具体情况适当调整外放距离的值，这样操作会更简便，更可靠些。

[1]蔚伯，余子豪，徐国镇，等.肿瘤放射治疗[M].第4版.北京:中国协和医科大学出版社，2008:1350

[2]马骏，麦海强，莫浩元，等.鼻咽癌放射治疗失败原因分析[J].癌症，2000,19(11)：1016

[3]徐利明,王佩国,袁智勇,等.20例鼻咽癌调强放疗初步结果分析[J].中国肿瘤临床，2010,15(1):9

[4]高颖川，朱小东，李龄，等.339例鼻咽癌调强放疗临床疗效分析[J].中国肿瘤临床，2012,30(12):2029

[5]赵充，肖巍魏，韩非，等.419例鼻咽癌患者调强放疗疗效和影响[J].中华放射肿瘤学杂志，2010，199(3):192

Analysis of the Effect of Brain Stem External Distance on Target Area and Organ Distribution in Nasopharyngeal Carcinoma IMRT

BAO Yan，QU Gang

(SchoolofBiomedicalEngineering，HuBeiUniversityofScienceandTechnology，XianningHubei437100,China)

Objective The purpose of this study was to find out the reference range of the external distance of brain stem，so as to improve the accuracy of the radiotherapy plan design and provide convenience for the physical therapist. Methods 10 patients with primary nasopharyngeal carcinoma (IMRT) were selected in this paper.The strong reverse operation were carried out under the same program with the same parameters，and the target area dose caused by different external distances of the brainstem and other changes affecting the dose distribution in organs were analyzed.Results The 3～4mm 7 the wild field plan and the 2～4mm 9 the wild field plan were more appropriate by IMRT radiotherapy in nasopharyngeal carcinoma.Conclusion The physical therapist can refer to the value directly and adjust in this range according to the specific condition of the patient.The operation is simpler and more reliable.

Nasopharyngeal carcinoma；Brain stem put distance；Target dose；Crisis organ dose

湖北省指导性项目《肿瘤放射治疗计划实验室和实验课程的建设研究》的课题论文(13g402)

R739.6

A

2095-4646(2017)03-0203-04

10.16751/j.cnki.2095-4646.2017.03.0203

2017-01-23)