运用Compass系统验证肿瘤治疗电场（TTF）对胶质母细胞瘤放疗剂量的影响

韩磊 汪洋 , 倪春霞 胡小洋 李红伟 庄冬晓

1 上海伽玛医院放疗科 （上海 200235）

2 复旦大学附属华山医院 （上海 201107）

内容提要： 目的：研究放疗同期佩戴肿瘤治疗电场（TTF）治疗胶质母细胞瘤（GBM）时，TTF阵列和无乳胶海绵对放疗剂量分布的影响。方法：使用MatriXX平板电离室在表面贴和不贴“TTF阵列+无乳胶海绵”的情况下，测量不同深度的吸收剂量进行对比分析。利用Compass系统对10例GBM患者的VMAT计划进行深部剂量验证，评估靶区的D99%、Dmean、D1%和Gamma通过率，以及危及器官的Dmean和D1%。结果：贴了“TTF阵列+无乳胶海绵”使3mm深度处的吸收剂量增加11.4%，随着深度增加，剂量偏差逐渐减小，在1.5cm以下时，吸收剂量减少4%左右。对VMAT计划验证结果显示：靶区的D99%、Dmean和D1%下降0.8%～1.6%，Gamma通过率下降1.9%～3.2%；危及器官的Dmean和D1%下降0.4%～1.9%。结论：TTF同期进行放疗时，对靶区和危及器官剂量影响较小，但对皮肤剂量影响可能较大。

肿瘤治疗电场（Tumor Treating Field，TTF）是一种新兴的胶质母细胞瘤（GBM）治疗方法，通过便携式电场发生器和贴附于患者头皮的非侵入式换能器阵列，对肿瘤细胞提供连续、低强度、中频（200kHz）交变电场，达到破坏有丝分裂、抑制肿瘤生长的目的[1]。研究表明，患者每天穿戴TTF超过22h，5年生存率可提升至29.3%[2]。目前美国正在进行的针对胶质母细胞瘤患者的EF-32实验，在不脱下TTF阵列的情况下同步实施放疗，这种方法简单易行，但TTF也给放射治疗带来了剂量的不确定性[3]。本研究拟运用Compass三维验证系统，对患者在放疗期间佩戴TTF可能产生的实际吸收剂量偏差进行检测和验证分析，从而对“放疗同期佩戴TTF”的治疗模式提供剂量学数据和应用建议。

1.资料与方法

1.1 临床资料

选取2020年7月～11月本院放疗科收治的确诊为GBM的患者10例。男性5例，女性5例，年龄40～69岁，中位年龄55岁。由主任医师勾划靶区和危及器官，处方剂量均为40Gy/20Fx，且至少包绕95%靶区体积。计划设计采用了VMAT技术，优化算法为蒙特卡洛，设置两条共面全弧。

仪器设备：放疗设备采用医科达Synergy医用直线加速器，准直器为80对独立叶片，等中心处最大射野面积为40cm×40cm。治疗计划系统采用医科达Monaco 5.11。物理测量采用MatriXX平板电离室，剂量验证设备采用Compass系统，Compass由角度传感器、RW3固体水以及MatriXX组成。

1.2 方法

1.2.1 物理测量。为了验证“TTF阵列+无乳胶海绵”对组织不同深度处吸收剂量的影响，首先使用MatriXX平板电离室在不贴附TTF阵列和无乳胶海绵的情况下，测量射野中心轴处深度为3mm、5mm、1cm、1.5cm、3cm、5cm和10cm处的吸收剂量作为参考组。然后，将一块TTF阵列和一块无乳胶海绵（18cm×12cm×0.64cm）依次贴附在MatriXX平板电离室的中心区域，测量射野中心轴处与参考组相同深度处的吸收剂量作为对照组。测量时，加速器能量设置为6MV，机架、准直器角度为0˚，射野大小为20cm×20cm，跳数为200MU，剂量率为600MU/min，SAD照射方式，且在MatriXX下方添加5cm固体水作为背向散射。

1.2.2 剂量验证。采用Compass系统对10例患者的VMAT计划进行剂量验证。测量时，将无“TTF阵列+无乳胶海绵”实测剂量称为A组，将有“TTF阵列+无乳胶海绵”实测剂量称为B组。将采集到的剂量分布数据导入Compass软件中进行数据分析，统计每组中各靶区的D99%、Dmean、D1%和深部危及器官的Dmean和D1%，并计算A、B两组间的相对剂量偏差，对差异做显著性分析，以验证“TTF阵列+无乳胶海绵”对剂量分布的影响。同时，将A组和B组的实测吸收剂量与TPS计算剂量进行对比，对PTV和CTV按照3mm/3%标准进行Gamma通过率评估，并计算Gamma通过率的偏差，对差异做显著性分析。

1.3 统计学分析

使用SPSS 18.0统计软件对MatriXX和Compass采集的数据进行分析，数据结果用±s表示。对贴附和不贴附“TTF阵列+无乳胶海绵”的两组数据结果进行配对样本t检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2.结果

2.1 物理测量结果

使用MatriXX分析软件对采集到的不同深度处的吸收剂量进行分析对比，结果显示：在3mm和5mm深度处，对照组比参考组剂量分别增加了11.4%和3.7%，在1cm、1.5cm、3cm、5cm和10cm深度处，对照组比参考组剂量分别降低了2.3%、3.6%、4.1%、4.0%和4.0%，剂量曲线图如图1所示。

图1. MatriXX采集的不同深度处射野中心轴剂量曲线

表1. PTV、CTV和危及器官的相对偏差及P值

2.2 剂量验证结果

PTV和CTV的D99%、Dmean及D1%的相对剂量偏差以及各组间危及器官的Dmean及D1%的相对偏差如表1所示，B组中PTV的D99%、Dmean及D1%分别低于A组1.3%、1.1%和0.8%，CTV的D99%、Dmean及D1%分别低于A组1.6%、1.1%和0.8%。PTV和CTV的剂量差异均具有统计学意义（P＜0.001）。B组中PTV和CTV的Gamma通过率分别低于A组1.9%和3.2%，差异具有统计学意义（P=0.004，P＜0.001）。B组中脑干、垂体、视交叉和视神经的Dmean分别低于A组1.3%、0.5%、0.9%和、1.6%和1.9%；D1%分别低于A组0.6%、0.4%、0.6%、1.4%和1.5%。其中脑干和右视神经的Dmean和D1%均具有统计学意义（P＜0.001，P=0.042，P=0.007，P=0.030）；垂体、视交叉和左视神经的Dmean均无统计学意义（P=0.053，P=0.051，P=0.173），D1%均有统计学意义（P=0.026，P=0.001，P=0.017）。

3.讨论

本研究中，“TTF阵列+无乳胶海绵”会造成浅层组织的吸收剂量增加而深层组织吸收剂量减少的结果。使用Compass三维剂量验证系统对GBM患者VMAT计划进行实际剂量验证的结果显示，“TTF阵列+无乳胶海绵”会造成靶区吸收剂量减少0.8%～1.6%，以及Gamma通过率的降低，也会使深部危及器官吸收剂量降低。根据这些数据，医师和物理师在设计放疗计划时，可以更好地满足靶区和危及器官的实际吸收剂量，这也提示了在放疗过程中配戴TTF模式的可行性。

本研究还存在一定的局限性，MatriXX本身带有3mm深度的建成区，使得其无法测量3mm以内的深度吸收剂量，且在1cm深度范围内，剂量偏差变化与PDD曲线无法保持一致，因此对于浅层组织尤其是皮肤组织，Compass无法重建出准确的实际吸收剂量。然而TTF治疗过程中最常见的副作用为皮肤不良反应，在TTF阵列放置的部位引起过敏性和接触性皮炎的发生率分别为43%和16%[4]。

综上所述，从放疗物理的角度而言，GBM患者配戴TTF进行放疗的模式是可行的，需要引起重视的是浅层组织尤其是皮肤组织的吸收剂量可能会有所增加。在进行放疗计划设计时，要尽量降低皮肤组织的吸收剂量，减少相关的皮肤不良反应，并做好相关的质控工作，防止患者因皮肤反应造成放疗中断。