脑转移是一种常见的肿瘤并发症，至今仍然是最常见的颅内肿瘤类型。据统计约有10%～30%癌症患者会出现向脑部扩散现象^[1]。脑转移瘤较多转移至大脑的额叶（27.5%）、小脑（20.9%）、以及顶叶（18.6%）^[2]。全脑放疗（whole brain radiation therapy，WBRT）目前仍然是多发脑转移患者的常见治疗方法，但临床发现放疗会引起海马组织结构与功能的改变，以及记忆力下降问题，下降程度与海马组织所受的放射剂量呈正相关^[3]。近年国内外学者使用不同的放疗技术来保证靶区剂量覆盖的同时而尽量降低海马的剂量作出努力。其中螺旋断层放疗（helical tomotherapy，HT）有更好的靶区均匀性和更低的海马剂量^[4-7]，但运用调强放射治疗（Intensity Modulated Radiotherpy，IMRT）和容积旋转调强（Volumetric Arc Modulated Therapy，VAMT）保护海马全脑放疗之间的优劣有争议。本研究基于Varian医用加速器探讨2者之间的差异。

1 材料与方法 1.1 实验患者计划选择

本实验随机选取2019—2020年在徐州医科大学附属医院放疗科接受治疗的20例WBRT患者，病例特点：14例男性患者，6例女性患者；年龄30～73岁，中位年龄为57.55岁；2例为乳腺癌脑转移，12例为小细胞肺癌脑转移，6例为肺腺癌脑转移。所有患者均已完成头颈部CT与MRI增强检查。

1.2 设备参数

Varian Vitalbeam 医用加速器，配备60对多叶光栅（MLC），中间40对MLC厚度为0.5 cm，两边各10对MLC厚度为1 cm；Varian Eclipse 13.5 TPS；飞利浦Brilliance大孔径 CT。

1.3 靶区与正常组织勾画

所有患者采用仰卧位，热塑面罩固定。行1.5 mm 层厚的CT扫描。然后行 T1 序列和双钆增强序列的核磁共振成像。CT和核磁图像融合后勾画靶区。根据 RTOG 0933指南^[8]在核磁影像上勾画海马，海马外扩5 mm 环作为保护区域。全脑体积为临床靶区（clinical target volume，CTV），CTV外扩3 mm减掉海马保护区为计划靶区（planning target volum，PTV）。并勾画晶体、眼球和视神经。

1.4 计划设计

所有计划均在在Varian Eclipse13.5 TPS 上设计并以Varian Vitalbeam 为模型。IMRT计划采用动态IMRT（dynamic IMRT），共面9野均分布野的方案（0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°、320°，小机头90°）。VMAT计划采用共面四弧设计，第1个弧和第3个弧机架角度从181°逆时针旋转到179°，准直器角度为330°；第2个弧和第4个弧机架角度从179°顺时针旋转到181°，准直器角度别为30°。4个弧度中逆时针照射时340°到20°与顺时针20°到340°进行规避设置，以此降低晶体与眼球的剂量。MLC系统管理中自动设置运动速度及机架旋转角度。2种技术均采用6 MV能量X射线；600 Mu/min剂量率；处方剂量30 Gy/10 F；dIMRT采用各向异性分析算法（anisotropic analytical algorithm，AAA）；VMAT采用先进外照射光子剂量算法（acuros external beam algorithm，AXB）。

1.5 剂量评估

所有剂量参数基于剂量-体积直方图（dose volume histogram，DVH）进行评估。包括：30 Gy剂量线包绕靶区体积百分数（V_{30 Gy}）；PTV最大剂量（D_2%）、最小剂量（D_98%）和均匀性指数（Homogeneity index，HI）；海马的最大剂量（D_max）、最小剂量（D_min）和平均剂量（D_mean）；晶体、眼球和视神经的D_max以及机器跳数（Monitor unit，MU）。根据 RTOG 0933 标准：PTV V_{30 Gy} > 高于90%；PTV D_2%低于37.5 Gy；PTV D_98%高于25 Gy；HI接近于0代表均匀性优异；海马D_max低于17 Gy、D_mean低于10 Gy；视神经D_max低于37.5 Gy。此外，晶体D_max低于9 Gy；眼球D_max低于18 Gy。

1.6 统计学方法

统计分析均采用SPSS 25.0软件进行，2种技术剂量学参数比较使用配对t检验，检验水准α = 0.05。

2 结　果 2.1 靶区剂量参数

如表1，2种技术计划PTV V_{30 Gy}、D_98%和D_2%均符合RTOG 0933标准，对于V_{30 Gy}和D_2%2种技术之间无统计学差异（P值分别为0.166和0.057）；对于D_98%dIMRT组高于VMAT组，有统计学差异（P = 0.013）；对于PTV HI VMAT组优于IMRT组（P = 0.004）。

2.2 海马、眼球、晶体及视神经的剂量参数

如表2，海马剂量IMRT 组优于VMAT组，但均未达到RGOT 0933标准：dIMRT 组与VMAT组海马D_max均值分别为18.44 Gy和19.30 Gy，有统计学差异（P = 0.004）；海马D_min均值分别为10.03 Gy和10.77 Gy，有统计学差异（P = 0.013）；海马D_mean均值分别为14.20 Gy和15.12 Gy，有统计学差异（P = 0.002）。晶体、眼球和视神经均符合要求，IMRT组也明显优于VMAT组(P值均为0.000)。

2.3 机器跳数

优化完成后dIMRT计划机器跳数与VMAT计划机器跳数均值分别为3080 Mu和556 Mu，VMAT组机器跳数相比的IMRT组减少显著，这说明VMAT的治疗时间短效率高，减少了病人移动带来的剂量不确定性并且降低了加速器各部件的损耗。

3 讨　论

海马保护WBRT的技术会降低海马及附近剂量，但Harth等^[9]研究指出海马保护WBRT只会增加海马附近0.4%的复发风险，Gondi等^[3]认为保留海马的WBRT是安全的，调查371例海马保护的WBRT病人的1133个转移灶，海马外放5 mm区域内转移率仅为8.6%，这对于WBRT的患者来说利大于弊。目前IMRT、VMAT和HT是国内最常见的实行海马保护WBRT技术，虽然HT在海马D_max和海马D_mean上更有优势，但其设备在国内占有率低并且费用高昂，治疗时间长。Gutiérrez等^[10]研究了采用HT海马保护WBRT平均治疗时间为21.8 min，Rong等^[4]研究报道HT治疗时间18 min。IMRT与VAMT应用普遍，IMRT更是目前放疗设备基本配置。本研究采用共面9野均分dIMRT和四弧共面VMAT计划，海马剂量均未达到RGOT 0933标准，但视神经D_max、PTV V_{30 Gy}、D_98%和D_2%均符合标准不再讨论。相比VMAT，dIMRT在海马剂量控制、PTV HI、晶体和眼球方面优势明显，这与其他研究存在差异。

就控制海马剂量而言，Gondi等^[5]使用Pinnacle 8.0 TPS 设计9野非共面IMRT计划，处方剂量30 Gy/10 F，其海马D_max为15.3 Gy；Nevelsky等^[11]使用Elekta Infinity 加速器和Monaco 3.1 TPS 设计 9野（7个共面野与2个非共面）IMRT计划，处方剂量30 Gy/12次，海马D_max为14.35 Gy；Prokic等^[12]使用Varian Eclipse 10.0 TPS 制作共面双弧VMAT计划，处方30 Gy/12 F，海马D_max为12.33 Gy，D_mean为7.55 Gy；Sood等^[13]报道中利用Varian Novalis 加速器和Varian Eclipse TPS 10.0 TPS 设计共面双弧VMAT计划，海马D_max为15.6 Gy，D_mean为11.2 Gy；曾祥华等^[14]通过Elekta Synergy加速器与 Pinnacle 9.8 TPS设计双弧VMAT计划对全脑+同步推量放疗中海马保护研究，得出左、右海马D_mean分别为6.91 Gy和5.32 Gy，D_max分别为10.7 Gy和8.3 Gy。这些研究都符合RTOG0933中海马D_max小于17 Gy，D_mean小于10 Gy的可接受标准。但也有作者在研究中发现IMRT与VMAT的海马剂量很难达到RTOG 0933标准，杨海燕等^[15]研究Varian Eclipse 7.3 10野IMRT计划（9个共面与1个非共面），处方剂量30 Gy/10次，海马D_max为21.7 Gy，平均17.1 Gy；刘吉平等^[16]、董昕等^[17]和程晓龙等^[7]均认为IMRT与VMAT无法满足海马剂量学要求，这些报道与本研究结果一致。

就不同技术比较而言，Jiang等^[6]在通过Varian 11.0 TPS与Varian Trilogy 加速器比较dIMRT与VMAT保护海马WBRT中2者PTV覆盖率无明显差异，dIMRT组海马D_max和晶体D_max低于VMAT组有统计学差异，这些与本研究结果相同。但海马D_mean 2者无差异，海马D_min VMAT组（8.3 ± 0.4 ）Gy低于dIMRT组（9.3 ± 0.2） Gy，差异有统计学意义（P < 0.05），IMRT组PTV HI 优于VMAT组。

刘吉平等^[16]通过Varian IX 加速器Varian10.0 TPS比较VMAT与dIMRT海马保护WBRT中，VMAT组海马D_max（20.4 ± 2.1）Gy与dIMRT组（21.7 ± 2.1） Gy，无差异（P = 0.492）。同样VMAT组海马D_mean（13.3 ± 1.5 ）Gy与dIMRT组（13.7 ± 1.4 ）Gy，无差异（P = 0.492）。仅海马D_min VMAT组（8.6 ± 0.5） Gy低于dIMRT组（9.2 ± 0.6） Gy，差异有统计学意义（P = 0.034）。2种技术的海马剂量很难达到RTOG 0933的可接受要求，在晶体、眼球和视神经剂量比较方面VMAT技术也无优势。仅VMAT组靶区HI优于dIMRT组，这与本研究相同。

董昕等^[17]通过Pinnacle 9.0 TPS分析局限期小细胞肺癌海马保护脑预放的海马剂量时发现IMRT 组海马D_max和D_mean都低于VMAT组，且有统计学差异（P < 0.05），这与本研究结果相符合。其处方剂量25 Gy/10 F，IMRT组与VMAT组海马 D_max均高于18 Gy，海马D_mean均高于16 Gy。

另外程晓龙等^[7]利用Raystation 4.0 TPS 设计9野均分IMRT计划、共面双弧VMAT和HT进行保护海马的比较，其研究结果也与本研究相似：靶区PTV覆盖没有统计学差异，处方剂量30 Gy/10 F，IMRT海马D_max（22.64 ± 0.33）和D_mean（20.32 ± 0.22）均低于VMAT（23.81 ± 0.42与21.37 ± 0.63）组，有统计学差异。

由此可见，国内外研究中使用不同放疗设备和TPS得出的结果也不尽相同。

本研究2种技术海马剂量均未达到RTOG 0933的要求，其原因：1）为了保证PTV的均匀性和减少其内高剂量区，没有强行限制海马剂量。2） Gondi等^[5]建议在保护海马WBRT中建议IMRT计划设计中包含7-8个非共面射野，但这大大增加了治疗时间和病人的移动误差，所以我们采用均分9野共面射野。3） 海马勾画的差异也可能会影响计划结果^[3]。4）TPS的优化算法不同，会影响计划结果。本研究中Varian VMAT计划采用AXB算法，与之相比AAA 算法可以更好的考虑组织密度之间的差异^[18]，但较难实现优化目标，因此对于海马剂量的优化结果也要稍差。Nevelsky等使用ElektaMonaco TPS的蒙特卡罗算法制作IMRT计划，相比本研究中的AAA算法这可以更好的优化MLC走位与速度^[11]，避免正常组织的高剂量点。也有研究^[19]基于RayStation 计划系统采用多目标优化（multi-criteria optimization，MCO）算法VMAT计划相比常规双弧共面VMAT计划海马和晶体剂量更低且有统计学差异，这也是作者值得思考的地方。5）Huq等人^[20]研究了不同厂家MLC的剂量学特性后发现Elekta MLC与铅门运动的设计，会把MLC剂量透射降低到0.5%，相比Varian MLC的1.8%低很多。这可能导致采用了Elekta MLC与Monaco TPS进行设计的计划会得到更低的海马剂量。6）本方案采用4弧VMAT，相比较部分研究两弧VMAT虽然能提高靶区剂量的覆盖率，但也同时增加危及器官的受量，造成在晶体和眼球保护上不优于IMRT组。

尽管本文研究IMRT计划在海马剂量上有优势，但VMAT是IMRT的技术延伸，VMAT组 PTV HI优于IMRT组，另外治疗时间更短，提高了治疗效率，但由于笔者的设计水平有限未能使用其他技巧。Yuen报道^[21]使用分野分弧VMAT技术相比常规双弧VMAT有效降低海马剂量，还有国内外学者^[22-23]等认为在共面VMAT-WBRT，对海马和眼部光学系统的剂量限制是较为困难，但倾斜头部角度，减少海马与眼球位于同一平面的PTV体积，从而降低两者辐射剂量。这都是今后继续研究的思路。

本研究认为dIMRT和VMAT可以在一定程度上降低海马剂量，在靶区覆盖方面差异不明显，VMAT组PTV HI 和治疗效率更高，这与国内外大部分研究一致，但dIMRT相比VMAT在控制海马剂量和保护晶体方面更有优势，这也与部分研究者的研究结果相近。总之，应通过RTOG 0933标准严格勾画海马，并认真分析本中心设备及TPS情况，根据治疗技术实施的难易选择合适的方法，从而降低海马受量，提高患者生活质量。