调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy,IMRT)是目前常用的精确放射治疗技术[1-3],其有较好的靶区适形度并可降低周围危及器官的受照剂量[4-5]。对于动态调强,受限于瓦里安Ix加速器多叶准直器(multi leaf collimator,MLC)和次级准直器的物理特性,最大完成初始位横向15 cm范围的射野,超限分野。这种光栅运动模式下会增加低MU的小野,增加实际出束时间,降低治疗的准确性,计划设计时可通过根据靶区形态调整准直器角度固定铅门的方法避免分野的产生,但会增加计划设计的难度,本文通过比较鼻咽癌、宫颈癌术后、右侧乳腺癌根治术后3种常见大野调强放疗计划2种计划设计方法对剂量学参数的影响,为临床大野计划设计提供参考。
1 材料和方法 1.1 临床资料随机选取2020年在我院行调强放射治疗的患者30例,其中鼻咽癌患者10例,年龄38~79岁,中位年龄65岁;宫颈癌术后患者10例,年龄42~65岁,中位年龄53;右侧乳腺癌根治术后患者10例,年龄45~61岁,中位年龄53岁。
1.2 靶区和处方剂量鼻咽癌:靶区勾画参照2017鼻咽癌国际临床靶区勾画指南[6],处方剂量PCTV1为5100~6000 cGy,PCTV2为5040~5400 cGy,PGTV为5600~6600 cGy分27~30次。宫颈癌根治术后:CTV,盆腔淋巴结引流区,术区;PTV,CTV外放5 mm,处方剂量5000 cGy分25次。右侧乳腺癌根治术后:CTV,锁骨上淋巴结引流区和胸壁,皮下内收3 mm;PTV,CTV外放5 mm,肺内回收,皮下内收2 mm,处方剂量5000 cGy分25次。
1.3 定位、计划设计和验证 1.3.1 定位鼻咽癌采用头颈肩热塑膜固定,宫颈癌术后采用真空垫固定,右侧乳腺癌根治术后采用乳腺托架固定,体位固定后在飞利浦16排bigbore大孔径定位CT 行平静呼吸下扫描,范围包括靶区且头脚方向至少外放5 cm,扫描层厚3 mm。
1.3.2 计划设计鼻咽癌计划采取9野均分,宫颈癌术后采取7野均分,右侧乳腺癌根治术后采用5或6野,其中一到两对类切线野,其余射野在切线野中间均分,相同剂量约束条件下AAA算法优化并计算剂量分布。常规分野技术(SFT):使用Eclipse 8.6计划系统,准直器角度为0°,铅门位置自动优化;固定铅门技术(FJT):射野角度不变,根据靶区形态适当旋转准直器在±15°范围内,手动调整铅门位置,最大值设定为14 cm,尽量保证射野内有最大的靶区通过。
1.3.3 计划验证在PTW octavius4D验证模体上生成三维验证计划,使用 PTW VeriSoft 7.0分析在瓦里安直线加速器上验证的剂量分布与在Eclipse 8.6计划系统上计算的剂量分布结果,获取计划三维验证的通过率。
1.3.4 观察指标野数、总MU、实际出束时间、靶区和危及器官剂量分布,包括最大点剂量Dmax、平均剂量Dmean、计划三维验证通过率(周围偏差3 mm/剂量偏差3%)、靶区均匀性指数HI(Homogeneity Index, HI=(D2%-D98%)/Dp)、适形性指数CI (Conformity Index, CI=(Vt.ref/Vt)*(Vt.ref/Vref))[7-8];D2%、D98%分别表示2%、98%的PTV体积所接受的照射剂量,Dp表示PTV处方剂量,HI值越接近0,靶区的剂量分布均匀性越好。Vt.ref表示95%PTV处方剂量覆盖的实际PTV体积,Vt为PTV体积,Vref为95%PTV处方剂量覆盖的实际体积,CI的值为0~1,越接近1,靶区的适形性越好。
1.4 统计分析采用SPSS 17.0进行数据统计分析,数据均使用
通过瓦里安Eclipse 8.6计划系统获得射野数目和总MU,实际出束时间为计划验证时每个计划的出束时间,所有治疗野按顺时针排序,从第一个射野开始出束至最后一个射野结束出束的时间。FJT和SFT计划比较,鼻咽癌、宫颈癌术后、右乳腺癌根治术后射野分别减少41.5%、47.3%、34.9%;总MU减少5.6%、5.3%、13.5%,实际出束时间减少25.3%、23.8%、13.6%,且差异有统计学意义(P<0.05),见表1。
通过剂量 - 体积直方图( dose-volume histogram,DVH)获得各靶区剂量学参数,发现鼻咽癌PCTV2平均剂量、PCTV1CI;宫颈癌术后PTV平均剂量、PTVHI、PTVCI;右乳腺癌根治术后PTVHI差异有统计学意义(P<0.05),见表2,说明靶区剂量分布略有差异但数据差值较小。
通过DVH图获得各危及器官剂量学参数,鼻咽癌脊髓Dmax、右侧乳腺癌根治术后右肺V10、左肺V5、左肺Dmean、心脏Dmean差异有统计学意义(P<0.05),见表3,说明对于危及器官,鼻咽癌除脊髓Dmax略有增加外无明显差异,宫颈癌术后无明显差异,右侧乳腺癌根治术后患侧肺V10、健侧肺、心脏剂量受量降低。
SFT和FJT计划三维验证通过率比较,差异无统计学意义,见表4,说明2种计划设计方法三维验证结果一致。
调强放射治疗能给肿瘤患者提供精确定位、精确计划及精确放疗以保证治疗时的精确性,从而提高疗效,因此,对于靶区范围较大且周围有重要危及器官的肿瘤患者,如何设计最优化放疗方案一直是关注的热点问题。固定铅门技术在计划设计上应用广泛,常用于单独小野补量和保护特定的器官[9-11],但也带来野数、机器跳数和实际出束时间增加的问题[12-13],而相关研究表明,减少分野,有利于提高计划执行的准确度[14-15]。本文通过调整准直器角度固定铅门来适应整体靶区形状减少分野产生的计划设计方法来降低总MU和实际出束时间。而Srivastava等[16]对5例头颈部患者研究表明固定铅门计划总MU减少13.7%;朱小杨等[17]对32例鼻咽癌患者的研究表明固定铅门技术总MU减少15.8%,本文研究表明总MU降低不多,但分野数、实际出束时间明显降低。实际出束时间的减少能提高治疗的效率,增加患者的舒适度,减少患者的不自主运动,提高治疗收益。
2种计划设计方法对于不同病种靶区和危及器官受量带来的影响不同,对鼻咽癌和宫颈癌术后计划剂量分布的影响不大,脊髓的最大点剂量略微增加,这与朱小杨等[17]对鼻咽癌研究结果一致;而对于乳腺癌根治术后,常晓斌等[18]和Wang等[19]对左侧乳腺癌锁骨上固定野混合计划设计能降低肺和心脏受量;本文研究表明,对于右侧乳腺癌根治术后靶区剂量分布影响不大,但能降低肺和心脏受量。产生的可能原因一方面是机器跳数的降低;另一方面,对于大野计划,MLCs透射、窄缝和散射的影响也是需要关注的一点,Li等[20]研究表明当射野>30 × 30 cm2时,准直器散射可能变的显著,而FJT计划减少分野,减少了射野面积。这些差别对于匹配一般的矩形靶区影响不大,但靶区中间叠加区域增加可能带来中间器官点剂量的增加(如脊髓等),而对于匹配程度高的长条形靶区,可以降低低剂量区域,从而可以减少损伤以及二次致癌的风险,提高剂量交付的准确性。
综上所述,动态调强放疗计划设计时,固定铅门技术能在满足临床处方剂量要求的同时减少机器跳数和实际出束时间。
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