表1
随着医学技术的进步，肿瘤患者的生存时间逐渐延长，远处转移率也随之增加。骨是转移性肿瘤的好发部位之一，约30%～90%的肿瘤患者会发生椎体转移[1]，其中以胸椎和腰椎转移多见[2]。在早期诊断出椎体转移瘤，并给予及时有效的治疗，可以改善患者生活质量并延长生存时间[3]。放射治疗以疗效好、创伤小等优势成为治疗椎体转移瘤最常用有效的方法之一，当前放疗技术已从常规放疗发展为精确放疗，调强适形放疗 (intensity modulated radiation therapy, IMRT)具有适形度好、精确度高等优点，可提高椎体转移瘤的局部控制率，广泛应用于椎体转移瘤的治疗[4]。
设计腰椎转移瘤IMRT计划时，受射野角度、射野个数和子野个数等条件的影响，不同IMRT计划的剂量分布存在显著差异[5]。腰椎转移瘤IMRT计划设计常采用七野均分、五后野、七后野等布野方式[6-8]，目前未见关于上述3种不同射野角度IMRT计划差异的对比研究。本研究比较腰椎转移瘤3种IMRT计划靶区、危及器官和正常组织的剂量学参数及治疗参数的差异，探讨不同射野角度对IMRT计划的影响，为设计腰椎转移瘤IMRT计划时设置合适的射野提供参考。
1 材料与方法 1.1 病例选择选取2018年1月—2019年1月于本院接受调强放疗的腰椎转移瘤患者10例，其中男7例，女3例，年龄44~75岁，中位年龄58岁。原发肿瘤肺癌4例、甲状腺癌2例、乳腺癌2例、前列腺癌1例、肝癌1例。所有患者均无放疗禁忌症，腰椎转移灶均经影像学手段明确诊断，靶区体积平均（628.0 ± 223.1） cm3。
1.2 扫描定位及靶区、危及器官勾画患者取仰卧位，双手上举交叉握杆，采用低温热塑体膜固定体位。经CT扫描定位，扫描层厚0.5 cm，获取的CT图像传输至CMS XiO 4.80放疗计划系统。由同一名经验丰富的肿瘤医师结合MRI影像，在CT图像上勾画相应靶区与危及器官，肿瘤靶区为影像学上可见病灶，临床靶区在肿瘤靶区基础上外扩0.5 cm，计划靶区在临床靶区基础上外扩0.3 cm，危及器官包括双侧肾脏和脊髓。
1.3 放疗计划设计采用CMS XiO 4.80放疗计划系统（TPS），按照处方剂量：3000 cGy/10F，选择6 MV X射线和Sliding Wnd（SLD）算法[9]，对同一患者设计3种IMRT计划，分别是七野均分（180°、128°、76°、24°、332°、280°、228°）IMRT计划（plan-A），五后野（180°、160°、140°、220°、200°）IMRT计划（plan-B），七后野（180°、150°、130°、110°、250°、230°、210°）IMRT计划（plan-C）。确保所有计划均能达到处方剂量包绕至少95%靶区体积的要求，且计划目标函数和剂量限制条件均保持一致。
1.4 计划评价指标计划评价参数包括计划靶区（PTV）最大剂量D2%（D2%为2%PTV体积的受照剂量，以此类推）、平均剂量Dmean、最小剂量D98%、靶区均匀指数HI；靶区适形性指数CI、脊髓Dmax、双侧肾脏V5（V5为500 cGy所包绕的体积，以此类推）、V10、V15、V20、Dmean，正常组织V5、V10、V15、V20、V25，子野总数、机器跳数（MU）与治疗时间（包括机架转动的时间）。CI = （TVRI × TVRI）/（TV × VRI），其中，TVRI为处方剂量线包绕的靶区体积，TV为靶区体积，VRI为处方剂量线包绕的全部体积，CI越接近1表明靶区适形度越好；HI = （D2%− D98%）/ D50%，HI越小表明靶区均匀性越好。
1.5 统计学处理采用SPSS 21.0统计学软件分析数据，数据经正态性检验符合正态分布，以
3种IMRT计划的剂量分布及计划参数均能满足临床要求，其中1例患者的横断面剂量分布及剂量体积直方图如图1和图2所示。3种IMRT计划的靶区剂量学具体参数见表1。plan-A和plan-C的D2%、Dmean和D98%差异无统计学意义（P > 0.05），plan-B的 D2%分别比plan-A高2.5%、比plan-C高2.9%（P < 0.05），plan-B的 Dmean分别比plan-A高1.2%、比plan-C高1.6%（P < 0.05）。plan-B的 D98%分别比plan-A低1.0%、比plan-C低0.9%（P < 0.05）。plan-A和plan-C的CI、HI相近，且均优于plan-B（ P < 0.05）。
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图 1 3种IMRT计划剂量分布比较 Figure 1 Comparison of dose distributions among 3 IMRT plans |
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图 2 3种IMRT计划剂量体积直方图比较 Figure 2 Comparison of dose-volume histogram among 3 IMRT plans |
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表 1 3种IMRT计划PTV剂量学参数比较(
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表2列出了3种IMRT计划双侧肾脏及脊髓的剂量学参数。3种IMRT计划双侧肾脏V20的差异均无统计学意义（P > 0.05）；plan-B左侧肾脏的 V5、V10、V15、Dmean分别比plan-A降低62.4%、78.3%、52.8%、54.4%（P < 0.05），比plan-C降低59.7%、75.0%、53.6%、51.3%（ P < 0.05）；plan-B右侧肾脏的 V5、V10、V15、Dmean分别比plan-A降低56.4%、74.5%、62.1%、51.6%（P < 0.05），比plan-C降低54.3%、71.8%、59.5%、49.1%（ P < 0.05）；plan-C仅双侧肾脏的 V5、V10低于plan-A（P < 0.05），其它参数与plan-A的差异无统计学意义（ P> 0.05）。对于脊髓的Dmax，plan-B分别比plan-A、plan-C增加了2.9%、3.6%（P < 0.05），plan-A与plan-C的差异无统计学意义（ P> 0.05）。
2.3 正常组织剂量学参数比较表3列出了3种IMRT计划正常组织剂量学参数。plan-B正常组织的V5、V10分别比plan-A降低4.1%、3.3%（P < 0.05），比plan-C降低3.0%、2.5%（ P < 0.05）；plan-B正常组织的 V15、V20、V25分别比plan-A增大6.6%、8.7%、18.5%（P < 0.05），比plan-C增大10.1%、9.6%、18.1%（ P < 0.05）；plan-A与plan-C所有正常组织剂量学参数的差异均无统计学意义（ P > 0.05）。
2.4 治疗参数比较表4列出了3种IMRT计划的治疗参数。plan-B机器跳数分别比plan-A降低9.5%（P < 0.05），比plan-C降低9.0%（ P < 0.05）；plan-B治疗时间分别比plan-A缩短26.3%（ P< 0.05），比plan-C缩短24.3%（P < 0.05）；plan-A与plan-C所有治疗参数的差异均无统计学意义（ P> 0.05）。
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表 2 3种IMRT计划的危及器官剂量学参数比较(
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表 3 3种IMRT计划的正常组织剂量学参数比较(
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表 4 3种IMRT计划的治疗参数比较（
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椎体转移瘤的临床表现主要为难以缓解的顽固性疼痛，并逐渐发展出现脊髓压迫、椎体病理性骨折，甚至瘫痪等症状，严重影响患者的生活质量[10]。放疗是椎体转移瘤的主要治疗方法，可消除或缓解疼痛，抑制肿瘤生长并降低病理性骨折等并发症发生的危险[11]。对于某些预后差的患者，放疗成为唯一的治疗手段，对于无神经功能受损、神经压迫症状以及骨性较稳定的患者，其肿瘤对射线敏感，采用放疗可取得良好疗效[12-13]。
腰椎转移瘤放疗在保证靶区剂量分布满足临床要求的同时，还需注意对于双侧肾脏、脊髓和正常组织的保护及治疗参数的简化。腰椎转移瘤IMRT的分次剂量通常大于200 cGy，对晚反应组织如肾脏造成的损伤较大，通常分次剂量越大、受照剂量越高、受照体积越大，发生放射性肾损伤的概率越大；另外，腰椎转移瘤患者治疗所用各种药物及肿瘤的代谢产物均会造成肾脏损伤[14]。因此，须格外关注与放射性肾损伤相关的因素（受照剂量、受照体积等）。腰椎转移瘤靶区较特殊，其病变通常邻近或包绕脊髓，使脊髓不可避免地暴露在射野内，脊髓属于串行器官，受到高剂量照射会引起放射性脊髓炎、骨髓抑制等不良反应，应严格控制脊髓的受照剂量[15]。腰椎转移瘤患者通常伴随顽固性持续性的疼痛，简化治疗参数，既有利于缓解患者长时间保持同一体位带来的不适，又能降低分次治疗过程中患者体位移动及器官运动等因素造成的剂量偏差[16]。
本研究比较腰椎转移瘤3种IMRT计划靶区、危及器官和正常组织的剂量学参数及治疗参数的差异，研究结果表明，3种IMRT计划均满足靶区剂量学要求，其中，plan-A和plan-C的冷、热点较少，剂量均匀性和适形度均优于plan-B；对于双侧肾脏的保护，plan-B优于plan-C，plan-C优于plan-A；plan-B中脊髓的Dmax稍高于plan-A和plan-C，plan-A与plan-C相差不大；plan-A与plan-C的正常组织各项参数相差不大，plan-B中正常组织的V5、V10均比plan-A和plan-C低，V15、V20、V25均高于plan-A和plan-C。
3种IMRT计划靶区剂量学差异的原因，在于plan-A和plan-C较plan-B而言，射野较多且分布较分散，多叶光栅控制射线强度与子野形状的方式更多，优化了靶区剂量分布。plan-B双侧肾脏的V5、V10、V15、Dmean均低于plan-A和plan-C，是由于plan-B较plan-A和plan-C而言，射野分布较紧密，减少了暴露于射野内双侧肾脏的体积，从而降低了双侧肾脏的受照体积与受照剂量。plan-B脊髓的Dmax高于plan-A和plan-C，是由于plan-B中射线入射方向局限于较小范围内，导致剂量分布不够均匀，将高剂量区挤压至脊髓附近。plan-B中正常组织的V5、V10比plan-A和plan-C低，V15、V20、V25均比plan-A和plan-C高，是由于较紧密的射野分布有利于减小正常组织暴露于照射野内的体积，从而减小了低剂量区（V5、V10）的分布范围，另一方面，也导致剂量分布不够均匀，从而增加了高剂量区（V15、V20、V25）的分布范围。plan-B机器跳数和治疗时间均少于plan-A和plan-C，通常射野个数越少，子野总数与机器跳数也会相应减少，进而缩短治疗时间[17]。
综上所述，在设计腰椎转移瘤IMRT计划时，从优化靶区剂量分布、降低脊髓Dmax和减小正常组织V15、V20、V25等方面考虑，plan-A和plan-C较好；从保护双侧肾脏、减小正常组织V5、V10和简化治疗参数来看，plan-B更优。因此，在设计腰椎转移瘤IMRT计划时，应当根据患者实际情况来设置合适的射野。
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