脑转移癌是恶性肿瘤晚期较为常见的转移性恶性肿瘤，在肿瘤病程中约20%-40%的患者会发生脑转移，脑转移癌患者由于占位压迫效应会出现不同的临床症状，严重危及患者生命。目前对于脑转移癌的治疗方式包括脱水联合激素药物治疗、外科手术治疗、放疗治疗和抗肿瘤药物治疗等^[1-3]。目前对于3个及以下病灶的脑转移癌患者，肿瘤放射治疗协作组(Radiation Therapy Oncology Group, RTOG)建议行全脑放疗(whole brain radiotherapy, WBRT)联合局部加量的治疗方式，在不增加严重不良反应的基础上明显提高了转移灶的局部控制率，其实现手段主要包括三维适形放疗(three-dimensional conformal radiotherapy, 3D CRT)、调强放疗(intensity modulate radiotherapy, IMRT)和立体定向放疗(stereotactic radiation therapy, SRT)等^[1-3]。本研究比较了静态多子野(multiple-sataic-field, MSF)多叶准直器(multileaf collimator, MLC)调强放疗和容积旋转调强放疗(volume modulated arc therapy, VMAT)在脑转移癌患者行全脑放疗联合局部同期加量的剂量参数，现报道如下。

选择2016年11月至2017年11月在华中科技大学同济医学院附属同济医院肿瘤科行头部放疗的35例脑转移癌患者为研究对象，其中男性19例、女性16例，年龄30-69岁、中位年龄为52岁; 脑转移灶个数1个者为8例、2个者为17例、3个者为10例; 原发肿瘤中非小细胞肺癌26例、乳腺癌6例、消化道肿瘤2例和黑色素瘤1例。纳入标准：所有患者均有原发灶明确的病理诊断并经磁共振平扫加弥散成像或增强CT(对于不能行磁共振检查者)确定为脑转移癌；卡氏行为状态评分(Karnofsky performance score, KPS)大于70%；预期生存时间大于3个月；所有转移病灶直径小于4 cm；经脱水和激素治疗后无明显颅内压增高症状和脑疝形成倾向；无精神障碍和近期癫痫发作病史；转移灶内无急性出血；病灶位于非敏感的重要结构；既往无脑部放疗史。

治疗前所有患者均签署肿瘤放射治疗知情同意书。患者剃发后均取仰卧位，双手置于体侧，头垫塑料枕，面罩热塑膜固定，激光定位后画出定位标志线，并在激光线交点处放置铅点，采用荷兰飞利浦公司Big Bore大孔径CT进行扫描，扫描范围自颅顶至第2颈椎下缘，层厚为3 mm，扫描时采用碘克沙醇进行增强对比成像。

CT图像上传至美国瓦里安公司Eclipse治疗计划系统，依据国际辐射学单位委员会50、62号文件、参照头部MR或增强CT在定位CT上进行勾画，肿瘤靶区(gross tumor volume, GTV)为颅内可见的转移性病灶，GTV均匀外放5 mm为计划肿瘤靶区(PGTV)，沿颅骨内缘勾画全脑临床靶区(clinical target volume, CTV)，CTV均匀外放3 mm为计划靶区(PTV)，并勾画左右视神经、左右晶状体、左右眼球、视交叉、垂体和脑干为危及器官。所有放疗靶区勾画均由2名肿瘤医师认可通过。

CTV分次剂量为3 Gy, 共10次; GTV分次剂量为4 Gy, 共10次。危及器官限量：垂体最大剂量(D_max)≤45 Gy，脑干D_max≤54 Gy，晶体D_max≤9 Gy、眼球D_max≤55 Gy、D_mean≤35 Gy，视神经D_max≤50 Gy，视交叉D_max≤54 Gy。

上述所有患者的计划均由我科放射物理师在Eclipse系统上进行计划设计。MSF-IMRT采用逆向调强技术进行计划设计，5野MSF调强技术，根据靶区处方剂量和危及器官限量等参数，利用评分函数，以“两步法”进行优化和MLC转换。VMAT采用双弧旋转调强，机头角度分别为5 °和355 °，治疗床角度为0 °，X方向铅门采用非对称设计，即第一弧机架顺时针旋转时X₁=10或11 cm、X₂=5或4 cm，第二弧机架逆时针旋转进X₁=5或4 cm、X₂=10或11 cm。放疗机器采用美国瓦里安公司的EDGE直线加速器，6 MV X射线实施照射。

通过剂量-体积直方图(DVH)评估靶区覆盖情况，靶区分别接受90%、95%、100%和110%处方剂量的体积百分比(V90%、V95%、V100%和V110%)、平均剂量(D_mean)、最大剂量(D_max)、最小剂量(D_min)、适形性指数(CI)、均匀性指数(HI)。

CI=(Vt.ref/Vt)×(V.t.ref/Vref)，Vt指靶区体积、Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积、Vt.ref为参考等剂量线面所包绕的靶区体积，CI越接近于1表示适形性越好。

HI=D5/D95，D5为5%靶区体积所接受的照射剂量、D95为95%靶区体积所接受的照射剂量，HI越大表示靶区实际接受的照射剂量超过处方剂量越多，靶区的均匀性越差。

D_mean、D_max。

机器跳数(MU)。

采用SPSS 15.0进行统计学分析，计量资料以x±s表示，采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

对计划亚临床靶区(PCTV)而言，MSF和VMAT都能够满足临床放射治疗的要求，在V90%、V95%、V100%和D_max、D_min等指标上两组比较没有统计学差异，但VMAT技术在V110%和D_mean上较MSF更有优势，差异有统计学意义。在适形度上VMAT技术较MSF技术有一定优势，但差异没有统计学意义，VMAT技术在均匀性上较MSF高，且差异有统计学意义。

表 1(Table 1)

表 1 MSF和VAMT组PCTV靶区评估情况 组别 V90% V95% V100% V110% Dmean Dmax Dmin CI HI MSF 98.87±0.76 97.64±0.92 96.23±1.18 14.70±3.21 33.25±0.63 42.57±2.46 25.69±1.90 0.79±0.06 1.42±0.03 VMAT 99.12±0.95 97.55±0.47 96.02±1.12 10.83±3.79 32.20±0.70 42.39±2.40 26.36±2.49 0.80±0.05 1.35±0.07 t 1.22 0.52 0.76 4.61 6.60 0.46 1.26 0.76 5.44 P ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05

表 1 MSF和VAMT组PCTV靶区评估情况

对计划肿瘤靶区(PGTV)来说，MSF和VMAT仍然都能够满足临床放射治疗的要求，在V90%、V95%、V100%和D_max等指标上两组比较没有统计学差异，但VMAT技术和MSF技术在V110%、D_mean和D_min指标上有统计学差异。与PCTV不同的是，对PGTV来说VMAT技术在适形度上较MSF技术的优势有统计学意义，在均匀性上两者无统计学差异。

表 2(Table 2)

表 2 MSF和VMAT组PGTV靶区评估情况 组别 V90% V95% V100% V110% Dmean Dmax Dmin CI HI MSF 100 99.42±0.09 97.26±1.88 5.24±0.72 41.36±0.55 42.72±0.60 39.30±0.80 0.87±0.03 1.04±0.21 VMAT 100 99.39±0.11 97.43±1.52 6.10±0.97 42.02±0.34 42.57±0.44 37.61±1.26 0.93±0.04 1.04±0.01 t - 1.24 0.42 6.39 6.04 1.19 6.70 7.10 0 P - ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

表 2 MSF和VMAT组PGTV靶区评估情况

对于危及器官来说，MSF和VMAT技术均能满足临床放射治疗的要求，但从最大受累照射剂量和平均照射剂量来说，VMAT可能比MSF略有优势(表 3、4)。

表 3(Table 3)

表 3 MSF和VMAT危及器官受累最大照射剂量Dmax评估 组别 左晶体 右晶体 左眼球 右眼球 左视神经 右视神经 脑干 垂体 神交叉 MSF 7.44±2.20 5.59±1.20 22.49±4.62 22.29±3.40 34.45±1.58 35.29±1.31 39.27±2.64 36.08±1.25 35.48±1.77 VMAT 7.08±2.34 5.56±0.89 18.52±4.54 16.82±4.62 32.63±1.73 34.26±1.49 39.38±3.02 34.04±1.54 35.56±1.34 t 0.66 0.12 3.62 5.64 4.59 3.07 0.01 6.08 0.21 P ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05

表 3 MSF和VMAT危及器官受累最大照射剂量Dmax评估

表 4(Table 4)

表 4 MSF和VMAT危及器官受累平均照射剂量Dmean评估 组别 左晶体 右晶体 左眼球 右眼球 左视神经 右视神经 脑干 神交叉 MSF 5.24±1.32 5.24±0.73 11.44±2.26 10.19±1.91 29.57±3.35 27.82±3.50 31.18±0.99 33.53±1.76 VMAT 4.82±0.72 4.25±0.93 9.88±1.19 9.30±1.01 24.09±3.13 23.36±3.13 30.00±2.15 32.87±1.08 t 1.65 4.95 3.61 2.43 7.07 5.62 2.95 1.89 P ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

表 4 MSF和VMAT危及器官受累平均照射剂量Dmean评估

MSF组机器跳数平均为1 272.48±124.22，而VMAT组机器跳数平均为601.63±76.71，两组差异有统计学意义(t=27.18，P＜0.05)。

脑转移癌是恶性肿瘤晚期血行转移的最常见部位之一，70%以上的患者表现为多发性转移灶，最常见的部位多位于灰白质交会处和大脑中动脉的分布区域内^[6]。目前多推荐头部磁共振尤其是增强磁共振或磁共振弥散加权成像作为脑转移癌的首选检查手段，对于不能完成磁共振检查的患者则建议采用增强CT检查^[1]。全脑放疗是过去50年来对于脑转移癌的标准治疗手段之一，目前常规有30 Gy/10 F、37.5 Gy/15 F和40 Gy/20 F等多种分割方式，但就各种分割放疗模式在疗效上并没有显著差异^{[6, 7]}。如何提高脑转移患者放疗的增益比是肿瘤放疗治疗的目的。目前有较多的临床研究支持对于3个及以下的脑转移癌在行WBRT的同时采用立体定向放疗的方式进行局部推量以提高转移灶的局部控制率，这主要是基于尸体解剖时多发脑转移比临床发现更为多见，故有部分学者主张对于寡脑转移灶的患者应当视为有多发的微小转移灶进行处理。

调强放疗是从三维适形放疗治疗发展而来的一种多野等中心放疗技术，它通过优化每个照射野来形成非均匀的空间强度分布，从而在靶区内获得预期的剂量分布，同时又能使与靶区邻近的危及器官接受更小的照射剂量。在进行放疗计划时，使用调强射束要优于均匀射束，根据计划靶区的结构及其与危及器官的解剖位置关系，计划者可以更自主地去设计放疗计划的剂量分布形状。

MSF-MLC也被称为“step and shoot”技术，也是目前实现IMRT最广泛使用的方式，其主要是将射野要求的强度分布进行分级，利用MLC形成多个子野后进行分布照射，MLC的运动和射线照射不同步进行，所有的子野的流强相加形成要求的强度分布。而VMAT技术可以看成是MSF-MLC方法的一次发展并综合了部分动态MLC和断层治疗的优点，属于旋转调强(IMAT)的一种，是由Yu等^[8]人在1995年首次提出后逐渐得到推广应用。VMAT本身是一种快速的、高效率的调强实现技术，其原理是在整个照射过程中，治疗机机架绕患者做多次的等中心旋转，每一次旋转过程中MLC不断地改变射野的大小和形状，并通过选择子野顺序使机架之间的运动最小化，充分利用了射野分解过程中的大简并性和照射的线性，其结果是MLC运动的范围和次数均小于静态或动态的MLC调强，机器跳数和治疗时间显著缩短。本研究中我们发现，MSF组机器跳数平均为(1 272.48±124.22)，而VMAT组机器跳数平均为(601.63±76.71)，与孙涛等^[9]、王中飞等^[10]龙斌等^[11]和Lagerwaard等^[12]的研究结果基本一致。

我们的研究还发现，无论采用MSF-MLC IMRT或是VMAT技术均能够满足临床对于靶区和危及器官的放疗剂量学要求，但是VMAT在PCTV的V110%、D_mean和HI等方面较MSF更有优势，对于PGTV来说仅在V110%、D_mean上有优势，并无HI的优势，其原因可能是VMAT计划在设计时，X方向的铅门根据计划等中心位置和PTV大小采用非对称设计，对靶点区覆盖上更好，有更佳的靶区剂量优势^{[9, 10, 13, 14]}。更进一步的研究发现，VMAT在左右眼球、左右视神经和垂体的量大照射剂量以及在右晶体、左右眼球、左右视神经和脑干的平均照射剂量上均较MSF有降低，究其原因可能是与VMAT采用弧形调强照射的方式，当选择合适的弧形调强角度后，可以明显减低患者在仰卧位时正面的照射剂量，同时由于机器跳数和治疗时间的减少，患者接受到的总体散射水平也有明显下降^{[4, 9-11]}。上述差异可能在临床上进行首次放疗并不足有充分的临床意义，均能满足临床的需要，但是当患者在上述大体部分接受再次放疗时会给患者带来部分益处。

我们也应当认识无论是MSF或VMAT，由于在计划设计过程中需要对靶区和危及器官相对解剖位置、危及器官限量以及处方剂量等目标之间进行权衡，有时需要在某个解剖结构上做出一定的牺牲才能让另一个解剖结构得到最大的保持，此外由于数学模型和优化算法的制约以及计算速度和时间的限制，我们并不能够找出在临床平衡和可操作性上最为优化的那个治疗计划，只能在最大程度上去取得平衡。同时我们认为，当物理师有足够的时间来优化放疗计划时，MSF或VMAT在理论上可能并不存在上述剂量学优势上的差异，但在同等的计划设计条件下，采用VMAT技术能在最短的时间获得一个更优化的放疗计划。

综上所述，对于脑转移癌患者应用MSF或VMAT技术均能实现全脑放疗基础上的同期局部加量治疗，但使用VMAT技术可能在一定程度上拥有比MSF技术更好的靶区剂量分布和对危及器官的保护，且治疗时间更短，对于不能耐受长时间平卧的患者更为合适。