射野分布对胰腺癌调强计划剂量的影响

温锦涛，程欢欢，王琳媛，张昆鹏，王晓贞

邢台市人民医院1放疗科；2普外科，河北 邢台 054031

近年来，随着放疗设备的及放疗技术的提高，放射治疗已成为胰腺癌综合治疗的重要方法之一[1]。调强放疗（IMRT）可以提高靶区的剂量，同时降低周围正常组织的受量，尤其当靶区和危及器官紧邻时，这种优势更加明显。在计划设计过程中物理参数会对剂量分布产生重要影响，其中射野的方向和数目对剂量影响较大，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[2]，但低剂量区增大，照射时间延长[3-4]。计划设计应在保证计划质量满足临床应用的前提下，尽量减少射野的数量，减少低剂量区，缩短照射时间。胰腺癌头颈部病变靶区范围较小，调强计划5野基本可满足临床需求，在减少治疗时间的同时提高生物效应[5-6]。目前已经有学者将角度自动优化应用在鼻咽癌、肺癌、胃癌等相对复杂靶区的计划设计中[7-9]，但是对于小靶区胰腺癌的研究相对较少。本次研究通过Eclipse设计了3种不同布野方式的调强计划，分别是角度均分计划、角度自动优化计划、经验布野计划，研究不同角度计划对剂量产生的差异，为临床选择放疗技术提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年4月～2017年4月本科室收治的9例胰腺癌患者为研究对象，其中男性8例，女性1例，年龄49～79岁，中位年龄62岁。按2002年AJCC的TNM分期，ⅡA期1例，ⅡB期2例，Ⅲ期6例。患者均有不同程度的消瘦，上腹部不适。入组前所有患者均接受详细的临床检查。纳入标准：（1）病灶影像资料均显示病变位于胰腺头颈部，淋巴结转移局限在胰腺周围；（2）有完整的临床病理资料；（3）入选患者均可平躺，能够接受CT扫描；（4）签署知情同意书。排除标准：（1）Ⅳ期患者；（2）病灶位于胰腺体及胰腺尾部；（3）伴有胆道梗阻；（4）患者有放疗史。

1.2 体位固定及扫描

患者取仰卧位，双臂上举抱肘放于头部，双腿自然伸直，使用热塑体膜固定体位。患者保持平静呼吸，行CT扫描。扫描层厚4 mm，扫描范围从膈肌到右肾下缘。将扫描后的图象通过Varian Aria网络系统传输至Varian Eclipse计划系统。

1.3 靶区的定义和危及器官勾画

由放疗医生按照影像学和临床检查结构在CT图像上逐层勾画靶区和危及器官，并根据实际情况适当修改。肿瘤区（GTV）包括原发肿瘤和转移的淋巴结，临床靶区（CTV）为GTV外放的区域及淋巴引流范围。计划靶区（PTV）在CTV基础上，前后左右方向均匀外扩5 mm，上下方向外扩7 mm。9例患者PTV体积范围为20～80 cm3，平均62.88 cm3。危及器官（OAR）包括肝脏、肾脏、小肠、十二指肠、胃、脊髓和靶区外平均组织受量（NTDmean）。其中小肠上界至少要画到胸10椎体上缘，下界至少要画到第4腰椎椎体下缘。

1.4 计划设计和处方剂量

使用Varian Eclipse 8.6计划系统为每例患者设计3种不同角度的5野共面调强计划。3种射野布野方式分别为Ⅰ：5野共面均分布野，5野均分射野角度分别为216°、288°、0°、72°、144°；Ⅱ：通过Eclipse 8．6计划系统进行角度自动优化（BAO），得到的5野共面设计；Ⅲ：物理师进行经验布野得到的5野共面计划。3种布野方式除了射野角度不同，其他优化条件均相同。处方剂量CTV 60 Gy/25次，2.4 Gy/次，PTV 50 Gy/25次，2 Gy/次，靶区覆盖度要求处方剂量至少包绕95%的PTV和95%CTV，超过66 Gy高剂量体积小于2%。危及器官剂量体积限值见表1。为评估3组计划，将剂量归一到95%PTV达到50 Gy。

表1 计划危及器官的剂量体积限值

1.5 评价指标

使用剂量体积直方图（DVH）评估靶区和危及器官的剂量，评估参数包括：（1）PTV及CTV的平均剂量（Dmean）；（2）靶区适形度指数（CI）:CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），其中，VT为靶区体积，VTref为参考等剂量线面所包绕的靶区体积，Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积。适型指数值为0～1，CI值越大表示适形度越好；（3）靶区均匀性指数（HI）：其中，D2%指在DVH上2%的靶区体积对应的剂量，D98%指在DVH上98%的靶区体积对应的剂量，D50%指在DVH上50%的靶区体积对应的剂量，HI越小，说明靶区剂量均匀性越好，HI值越大表示不均匀性越大；（4）正常组织器官的评价包括小肠Dmax、肝脏V40、左右侧双肾的V20、脊髓Dmax（为不受到过量照射，对于体积效应很小的串行器官脊髓，将实际范围外放3 mm进行评估）、十二指肠V30、十二指肠V40、十二指肠Dmax、胃Dmax、靶区外平均组织受量（NTDmean）。

1.6 统计学处理

采用SPSS 19.0对数据进行分析，对3种布野方式计划的结果进行单因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量分布

在3种射野布野方式中，方式Ⅰ的PTV的均匀性HI最低，优于其他两组方式；在PTV的适形性CI方面，方式Ⅰ优于方式Ⅱ和方式Ⅲ；方式Ⅰ的PTV的平均剂量最低。但3组方式在PTV均匀性、适形性和平均剂量方面差异无统计学意义（P＞0.05，表2）。CTV的均匀性、适形性和平均剂量，3组方式中方式Ⅰ的均匀性、适形性最好，平均剂量最低，但是3种方式在CTV均匀性、适形性和平均剂量方面差异无统计学意义（P＞0.05，表3）。

表2 不同射野布野方式靶区PTV剂量参数比较（Mean±SD）

2.2 正常组织受量比较

方式Ⅰ肝脏V40较小，方式Ⅱ肝脏V40的标准差较大，说明计划系统角度自动优化产生的结果差异比较大；方式Ⅲ左肾V20的均值最小，方式Ⅱ和方式Ⅲ右肾V20均低于方式Ⅰ右肾V20；在脊髓Dmax上，方式Ⅰ较小，说明均分射野角度能够保护脊髓。3组方式中十二指肠V30、V40和Dmax接近；虽然方式Ⅲ胃V40较低，但是3种方式的胃Dmean差异不大。统计分析显示肝脏V40、左右肾V20、脊髓Dmax、十二指肠V30、十二指肠V40、十二指肠Dmean、胃Dmean、胃V40、小肠Dmax及除靶区外其他正常组织受量的差异无统计学意义（P＞0.05，表4）。

表3 不同射野布野方式靶区CTV剂量参数比较（Mean±SD）

表4 不同角度优化方式正常组织受量比较（Mean±SD）

3 讨论

在放疗计划设计过程中，射野数量和入射角度对剂量分布有明显影响，而目前胰腺癌IMRT技术中关于射野的数量和入射角度没有统一的规范。有研究对比了3DCRT和5野IMRT、7野IMRT，发现7野IMRT对胰腺癌放疗具有剂量优势[11]。王伟平等[12]在胰头癌计划中，亦采用7野IMRT，而储开岳等[13]采用4野角度自动优化方式。由于上述研究没有详细交代靶区的大小和具体位置，在射野数量选择上没有可比性。本研究涉及胰腺头颈部病变，靶区体积较小，根据前期尝试，5野即可满足临床需求。研究表明，当射野数目较少时，射野的入射方向会对剂量分布产生影响[14]。本文采用3组布野方式研究射野入射方向对胰腺癌剂量分布的影响。

角度自动优化技术作为一种调强计划设计（IMRT）的辅助工具，其优化结果部分可被临床接受，有益于提高计划的质量[7，15]。本文靶区涉及胰腺头颈部的肿瘤，肿瘤体积相对较小，位于中心或偏中心位置。角度自动优化充分运用二级准直器的遮挡作用，旋转小机头以降低剂量区域。9例患患者中有6例患者布野为人体左侧3个射野，右侧2个射野，或者左侧2个射野，右侧3个射野。有3例左侧4个射野，右侧1个射野。射野角度差异比较大，导致部分危及器官的受量差异较大。与均分布野和经验布野相比，角度自动优化计划在剂量分布上没有体现优势。庞廷田等研究了角度自动优化在宫颈癌计划中的作用[16]，结果与本文类似，角度自动优化计划劣于其他计划。此外，9例角度自动优化计划中，8例计划中存在对穿射野。对穿射野的存在跟靶区位置、剂量约束条件等有关，虽然对穿射野更好的保护了某一特定危及器官，但目前在可执行的IMRT计划中尽量避免此种情况出现。

经验布野需要根据剂量要求和所得剂量分布结果之间的关系，不断尝试，存在优化过程复杂、优化时间长等问题，并受物理师经验及情绪状态的影响[13，17-18]。在本研究中，5野均分角度组PTV的均匀性及适形性均要优于5野角度优化组及经验布野组。一方面，本研究涉及的靶区位置较为特殊，病变位于十二指肠环内，三面为十二指肠包绕，病变与十二指肠实际上不可分开，均分射野可以减低靶区外高剂量区出现的概率，因此其剂量分布优于其余两组；另一方面，5野均分射野分布角度间隔一致，可以更好的补偿因为避让危及器官造成的低剂量区域，提高了靶区的剂量。本研究中3组计划在靶区平均剂量、均匀性、适形性和危及器官受量方面没有统计差异。宋威等[18]研究了角度自动优化在胃癌中的作用，发现角度自动优化更好的保护了危及器官，与本研究结果不同。考虑本研究靶区仅包括原发肿瘤及受侵淋巴结区域，不进行区域淋巴结预防照射，靶区范围相对较小，各组方式都较容易满足处方剂量线包绕95%以上靶体积及相应的危及器官限量要求。此外本研究的结果是基于Eclipse8.6 TPS，并不一定适用于其他类型的放疗计划系统。

总之，单纯从剂量学角度出发，考虑放疗剂量学原则及放疗计划的评估标准，对于腹膜后偏中心胰腺头颈癌这样的小靶区，5野均分、角度自动优化和经验布野IMRT计划无统计学差异。考虑到5野均分布野能减少布野时间，提高计划设计效率。