龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫(yī)院 放療中心，湖南長(zhǎng)沙410000)

EUD優(yōu)化方法在直腸癌調(diào)強(qiáng)放療中的應(yīng)用

龐金猛，倪千喜

(湖南省腫瘤醫(yī)院 放療中心，湖南長(zhǎng)沙410000)

目的:直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調(diào)強(qiáng)放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應(yīng)用。但大部分的IMRT計(jì)劃都是采用物理約束條件，只能對(duì)ROI(感興趣區(qū))的劑量體積曲線的一個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行約束，而EUD則能對(duì)ROI的整條曲線進(jìn)行約束。本文研究EUD在直腸癌調(diào)強(qiáng)中的應(yīng)用價(jià)值。探討調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃中EUD(等效均勻劑量)優(yōu)化方法在直腸癌放療中的應(yīng)用價(jià)值。方法:隨機(jī)選取本科已經(jīng)接受調(diào)強(qiáng)放療的Ⅲ期直腸癌術(shù)后患者10例，其中PTV(planning target volume)處方劑量50GY。用兩種不同的目標(biāo)函數(shù)約束，一組(DV組)用物理優(yōu)化方法;另一組(EUD組)在物理優(yōu)化的基礎(chǔ)上把重要器官(膀胱、股骨頭、小腸)的約束條件改為Max EUD約束，其他不變。比較這兩種優(yōu)化方法的劑量學(xué)差異。結(jié)果:EUD優(yōu)化方法組和物理優(yōu)化組PTV的劑量無明顯的差異，但重要器官的劑量比物理優(yōu)化組的劑量低，經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)P＜0.05。結(jié)論:EUD優(yōu)化方法能更好的保護(hù)重要器官，對(duì)降低直腸癌的放療并發(fā)癥有重要的臨床意義。

EUD;調(diào)強(qiáng);直腸癌

0 前言

直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。放療是直腸癌的一種重要治療手段，而調(diào)強(qiáng)放療作為一種高精度的適形放療而被廣泛應(yīng)用。但大部分的IMRT計(jì)劃都是采用物理約束條件，只能對(duì)ROI(感興趣區(qū))的劑量體積曲線的一個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行約束，而EUD則能對(duì)ROI的整條曲線進(jìn)行約束。本文研究EUD在直腸癌調(diào)強(qiáng)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 EUD的定義

EUD用于評(píng)價(jià)某一解剖結(jié)構(gòu)受到不均勻劑量照射的生物學(xué)效應(yīng)。EUD定義為:受到不均勻劑量照射的組織其產(chǎn)生的放射生物學(xué)效應(yīng)與某個(gè)均勻劑量等效。

其中N是一個(gè)組織結(jié)構(gòu)中體素?cái)?shù)目;di是第i個(gè)體素的劑量;a是該組織的生物學(xué)參數(shù);a的值在－∞ ～20之間，a＜1時(shí)用于腫瘤組織，a越小越能避免劑量冷點(diǎn)的出現(xiàn)，a=1時(shí)用于并行正常組織，a＞1時(shí)用于串行正常組織，a越大說明越能控制劑量熱點(diǎn)。

1.2 直腸癌計(jì)劃的設(shè)計(jì)

采用PinnacleV9.2 TPS計(jì)劃系統(tǒng)，用DMPO優(yōu)化算法設(shè)計(jì)五野共面IMRT直腸癌放療計(jì)劃。隨機(jī)選取我科已經(jīng)做過放療計(jì)劃的直腸癌患者10例。處方劑量PTV=50Gy，膀胱，股骨頭和小腸限量為V50＜5%。物理組用純物理約束條件(Min dose，Min DVH dose，Max dose，Max DVH dose，Uniform dose)設(shè)計(jì)放療計(jì)劃;EUD組在物理組的基礎(chǔ)上將重要器官用EUD約束條件(Max EUD)。對(duì)膀胱和股骨頭a取1，對(duì)小腸a取2，權(quán)重取3～8。

靶區(qū)的評(píng)價(jià):D95、均勻指數(shù)(HI，homogeneity index)計(jì)算公式為:HI=D5%/D95%，其中D5%為≤5%PTV接受的劑量;D95%為95%PTV接受的最低劑量;HI值越接近1表示靶區(qū)劑量均勻性越好。適形指數(shù)(comfomity index，CI)計(jì)算公式為CI=Vdp/Vptv其中Vdp為參考等劑量線面所包繞的靶區(qū)體積;Vptv為靶區(qū)體積;危及器官評(píng)價(jià):膀胱、股骨頭和小腸V50、平均劑量(Dmean)。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

靶區(qū)和危及器官的評(píng)價(jià)指標(biāo)均采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS17.0行配對(duì)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果

靶區(qū)和危及器官的劑量統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表1，結(jié)果顯示PTV的劑量統(tǒng)計(jì)D95，CI，HI經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，P＞0.05沒有明顯差異。即只改變危及器官的約束條件靶區(qū)劑量沒有明顯差異。而EUD組膀胱、股骨頭和小腸明顯低于DV組，經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05有明顯差異。

3 討論

靶區(qū)的高劑量和危及器官的低劑量一直是放療的目標(biāo)。而EUD是具有生物劑量的目標(biāo)函數(shù)，它可以在保證靶區(qū)劑量的前提下最大限度的保護(hù)正常的危及器官，降低危及器官的放療并發(fā)癥。原因是:從公式1－1可以看出，EUD的優(yōu)化范圍是構(gòu)成目標(biāo)的所有體素，即DVH曲線的每一個(gè)點(diǎn)都在其優(yōu)化范圍，這樣就比單個(gè)點(diǎn)的約束更能降低器官的劑量。同時(shí)，EUD的比值形式可以讓計(jì)劃系統(tǒng)在滿足目標(biāo)條件下繼續(xù)優(yōu)化，從而更容易找到最優(yōu)的計(jì)劃。而DV優(yōu)化只是針對(duì)某一個(gè)點(diǎn)或幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)優(yōu)化滿足條件限制時(shí)就會(huì)停止優(yōu)化。為此，當(dāng)嘗試對(duì)某一器官使用多個(gè)物理約束條件來限制器官的劑量，結(jié)果顯示這一器官的DVH曲線與EUD優(yōu)化曲線接近。但增加物理約束條件也使計(jì)劃效率降低，延長(zhǎng)了計(jì)劃的時(shí)間，且對(duì)物理師的經(jīng)驗(yàn)要求高。對(duì)靶區(qū)，嘗試PTV單獨(dú)使用Min EUD優(yōu)化，但結(jié)果不盡人意，靶區(qū)內(nèi)出現(xiàn)高劑量的區(qū)域。當(dāng)配合物理目標(biāo)約束時(shí)可以得到滿意的結(jié)果且靶區(qū)最小劑量也得到提高。EUD優(yōu)化的缺點(diǎn)就是對(duì)于目標(biāo)的EUD劑量很難估計(jì)，可先用物理約束條件得出所約束目標(biāo)的平均劑量，再在平均劑量的基礎(chǔ)上相應(yīng)降低2～5Gy給出EUD劑量。

表1 靶區(qū)和危及器官的劑量統(tǒng)計(jì)參數(shù)

總之，EUD優(yōu)化方法彌補(bǔ)了物理優(yōu)化不能兼顧全局的缺點(diǎn)，尤其對(duì)與靶區(qū)重疊的危機(jī)器官能最大限度地降低劑量，在調(diào)強(qiáng)放療中具有重要的臨床意義。

［1］NIEMIERKO A.A generalized concept of equivalent uniform dose(EUD)［J］.Med Phys，1999，26:1100.

［2］朱琳，周凌宏，王卓宇.基于等效均勻劑量的目標(biāo)函數(shù)在調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃優(yōu)化中的應(yīng)用［J］.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2007，16(5):386－389.

［3］樂文友，戴建榮，高黎.鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療等效優(yōu)化方法對(duì)腮腺的保護(hù)作用 ［J］.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2006，15(6): 484－488.

［4］姚升宇，陳旭明，胡哲愷，等.等效均勻劑量?jī)?yōu)化方法對(duì)提高靶區(qū)均勻度的作用 ［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2011，28(3):2601－2608.

［5］馬金利，蔣國(guó)梁.調(diào)強(qiáng)適形放射治療計(jì)劃的優(yōu)化目標(biāo)與臨床評(píng)價(jià)［J］.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2004，13(3):204－207.

R735.3+7

A

1002－2376(2015)07－0060－02

2015－03－01