解傳濱 戴相昆 杜樂輝 曲寶林* 徐壽平 徐 偉 叢小虎 楊 濤

Tomo HD分段式計劃在實施*女性全中樞照射卵巢保護(hù)中的可行性研究

解傳濱①戴相昆①杜樂輝①曲寶林①*徐壽平①徐 偉①叢小虎①楊 濤①

目的：探討Tomo HD分段式計劃在實施女性全中樞照射(CSI)卵巢保護(hù)中的可行性及其劑量學(xué)特點。方法：選取8例已行全中樞照射的女性患者(其中生殖細(xì)胞瘤4例，髓母細(xì)胞瘤4例)，照射靶區(qū)包括全腦全脊髓，采用pinnacle計劃系統(tǒng)完成靶區(qū)及正常器官勾畫(卵巢保護(hù)區(qū)域定義為VIP)，處方劑量為36 Gy/20次，采用Tomo HD螺旋斷層調(diào)強(qiáng)與斷層徑照調(diào)強(qiáng)接野技術(shù)，實現(xiàn)女性CSI患者卵巢保護(hù)的分段計劃設(shè)計：上段計劃(腰3水平以上)采用螺旋斷層調(diào)強(qiáng)模式；下段計劃(腰3水平以下)采用斷層徑照調(diào)強(qiáng)模式；應(yīng)用HI.Art計劃系統(tǒng)Summation模塊將兩段計劃進(jìn)行融合后，通過劑量體積直方圖(DVH)統(tǒng)計分析靶區(qū)和各危及器官的劑量參數(shù)，并評估治療計劃的總出束時間。結(jié)果：分段式全中樞照射計劃融合后統(tǒng)計Dmean、Dmax分別為(37.15±0.20)Gy和(41.22±0.41)Gy；D2、D98分別為(38.49±0.29)Gy和(35.27±0.46)Gy，V36為(95.70±1.16)%，實現(xiàn)了對靶區(qū)的較好覆蓋。正常器官除眼球與心臟外，其他器官Dmean均＜10 Gy，其中晶體Dmax為(5.10±1.19)Gy，卵巢保護(hù)區(qū)Dmax為(7.30±1.07)Gy；上、下段計劃平均出束時間分別為(493.6±91.6)s和(289.24±63.45)s。結(jié)論：Tomo HD分段式計劃在實現(xiàn)女性CSI靶區(qū)劑量無縫銜接的同時有效避開了對卵巢保護(hù)區(qū)域的照射，具有較高的臨床應(yīng)用價值。

全中樞照射；螺旋斷層調(diào)強(qiáng)技術(shù)；斷層徑照調(diào)強(qiáng)技術(shù)；卵巢保護(hù)

全中樞放射治療(caranio spinal radiotherapy，CSI)即全腦全脊髓放射治療，主要應(yīng)用于容易沿腦膜或腦脊液播散轉(zhuǎn)移的腦惡性腫瘤，如生殖細(xì)胞瘤、髓母細(xì)胞瘤、中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性淋巴瘤和惡性室管膜瘤等?；颊咭陨倌陜和佣啵兄^高的5年生存率[1-3]。

隨著放射技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代放射治療已經(jīng)發(fā)展到精確定位、精確計劃及精確治療的高級階段，以垂直射野銜接技術(shù)為代表的常規(guī)CSI逐漸淡出了歷史舞臺。調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulation radiation Therapy，IMRT)技術(shù)的應(yīng)用使得CSI可以得到較高的靶區(qū)適形度與劑量均勻性[4]。但由于射野設(shè)計復(fù)雜，實施效率低，且較長的治療時間給患者體位的固定帶來困難，因此也禁錮了IMRT技術(shù)在CSI臨床應(yīng)用的普及與推廣。螺旋斷層放射治療技術(shù)(helical tomoTherapy，HT)既可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)對復(fù)雜形狀腫瘤實施高度適形的劑量分布，又能有效避免對關(guān)鍵器官的照射，具備了實施CSI的技術(shù)優(yōu)勢[5]。而對于行CSI治療的年輕女性患者卵巢保護(hù)問題早在20世紀(jì)90年代就由我國學(xué)者提出，但由于兒童女性患者卵巢區(qū)域確定困難以及技術(shù)方法的限制，大多數(shù)治療中心行CSI時并未考慮卵巢的保護(hù)問題[6]?；诖耍狙芯坎捎肨omo HD螺旋斷層調(diào)強(qiáng)與斷層徑照調(diào)強(qiáng)接野技術(shù)進(jìn)行分段式計劃設(shè)計，實現(xiàn)女性CSI患者卵巢保護(hù)，并分析其劑量學(xué)特性，以期為臨床應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2016年3月至2017年3月在解放軍總醫(yī)院接受全中樞照射的8例女性患者，其中生殖細(xì)胞瘤4例，髓母細(xì)胞瘤4例。所有患者均采用仰臥位，S型頭頸肩熱塑體模一體板固定，CT掃描范圍自頭頂至股骨上段，掃描層厚為5 mm。

1.2 儀器設(shè)備

患者定位掃描采用SIEMENS大孔徑CT模擬定位機(jī)(德國SIEMENS)，靶區(qū)勾畫采用Pinnacle 9.1(荷蘭Philips)計劃系統(tǒng)，計劃設(shè)計采用Hi.ART 4.3計劃系統(tǒng)(美國Accuray)。

1.3 靶區(qū)定義與處方劑量

應(yīng)用Pinnacle 9.1計劃系統(tǒng)勾畫全腦全脊髓臨床靶區(qū)，外放5 mm為計劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)，正常器官包括眼球、晶體、口腔、腮腺、肺、心臟、肝臟、腎臟、小腸和卵巢保護(hù)區(qū)(定義為VIP)等。處方劑量為36 Gy/20次。

1.4 計劃設(shè)計及評估方法

(1)在勾畫好的定位圖像上進(jìn)行輔助輪廓勾畫，并將PTV復(fù)制后在第3腰椎水平分為上、下兩段，分別定義為PTVU、PTVD，并將上下兩段間空出6 cm區(qū)域作為劑量銜接過渡區(qū)。將圖像輪廓數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以DiCOM格式傳輸?shù)絋omo HD所配套的HI.Art計劃系統(tǒng)。

(2)上段計劃設(shè)計采用螺旋斷層調(diào)強(qiáng)方式，射野寬度(field width，F(xiàn)W)選用5.05 cm，螺距值(Pitch)選擇0.43，并根據(jù)實際情況適時調(diào)整調(diào)制因子(modulated factor，MF)以保證機(jī)架旋轉(zhuǎn)周期在14～16 s之間，在此段計劃設(shè)計中需將PTVD作為危及器官(organs at risk，OAR)進(jìn)行最大劑量限量(DMAX＜2 Gy)。計劃完成后，應(yīng)用系統(tǒng)自帶劑量測量工具，從PTVD上層開始逐層讀出過渡區(qū)內(nèi)靶區(qū)所受最大劑量Dx，以用于下段計劃設(shè)計中過渡靶區(qū)的目標(biāo)劑量給定。

(3)下段計劃設(shè)計采用斷層徑照調(diào)強(qiáng)方式，為了有效避開射野對盆腔卵巢可能區(qū)域的照射，射野方向設(shè)置為左右對穿。FW選用2.51 cm，Pitch選擇0.5，MF為2.0。在計劃設(shè)計之初，應(yīng)用系統(tǒng)輪廓勾畫工具，從PTVD上層開始每2～3層劑量過渡區(qū)定義一個過渡靶區(qū)PTVy(一般定義3～5個)，并且根據(jù)上段計劃中所得Dx的平均值確定PTVy的目標(biāo)劑量Dy，以兩層PTVy為例：Dy=36-(Dx+Dx+1)÷2。所得結(jié)果用于計劃優(yōu)化中各過渡靶區(qū)目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定。

(4)計劃完成后應(yīng)用系統(tǒng)Summation模塊將兩組計劃的劑量分布進(jìn)行疊加融合后，評估總體劑量分布情況，并評估治療計劃的總機(jī)器跳數(shù)和治療時間。

2 結(jié)果

對8例患者分段計劃劑量融合后統(tǒng)計所得靶區(qū)Dmean、Dmax分別為(37.15±0.20)Gy和(41.22±0.41) Gy；D2、D98分別為(38.49±0.29)Gy和(35.27±0.46) Gy，V36為(95.70%±1.16%)，實現(xiàn)了處方劑量對靶區(qū)的較好覆蓋，并得到了較好的靶區(qū)劑量均勻性，除眼球和心臟外，其他各器官平均劑量均＜10 Gy，正常器官的受量情況見表1。

而對于重點關(guān)注的卵巢保護(hù)區(qū)域最大劑量DMAX=(7.30±1.07)Gy，其中有2例由于勾畫區(qū)域距離骶尾部靶區(qū)較近，卵巢保護(hù)區(qū)最大劑量＞8 Gy(最大8.5 Gy)。從融合后等劑量曲線分布圖上來看，處方劑量線在較好的覆蓋整個靶區(qū)的同時實現(xiàn)了對周圍正常器官的避讓，并且在劑量銜接過渡區(qū)無劑量冷熱點的出現(xiàn)，實現(xiàn)了上、下兩段計劃的無縫銜接(如圖1所示)；在8例患者平均DVH中也得到了充分的體現(xiàn)(如圖2所示)。

3 討論

CSI靶區(qū)貫穿全腦至脊髓圓錐部整個人體中樞軸區(qū)域，照射范圍較大，患者極易出現(xiàn)較大毒副反應(yīng)，如惡心、嘔吐和骨髓抑制等，而對于生長發(fā)育階段的兒童患者，在接受CSI治療后，其生長、內(nèi)分泌及神經(jīng)功能等會存在一定程度的損傷。Heikens等[7]對20例髓母細(xì)胞瘤患者接受治療16年(中位時間)后進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)，70%患者出現(xiàn)生長激素下降，而有35%患者表現(xiàn)為生長激素缺乏，且治療時年齡是影響生長激素缺乏的主要因素。Mulhern等[8]對行CSI后長期生存患兒隨訪分析得出，神經(jīng)功能損傷所導(dǎo)致的認(rèn)知功能改變是影響患者生活質(zhì)量的重要因素，且與接受照射的劑量和體積及年齡有重要關(guān)系。Kramer等[9]研究發(fā)現(xiàn)，接受全腦平均劑量為35 Gy照射后的髓母細(xì)胞瘤患者治療后表現(xiàn)出不同程度的認(rèn)知功能障礙。因此，在保證全中樞靶區(qū)在接受足夠劑量的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步降低各正常器官的受量以減少毒副反應(yīng)并發(fā)癥成為臨床研究的重點。

表1 各危及器官劑量統(tǒng)計結(jié)果(±s)

表1 各危及器官劑量統(tǒng)計結(jié)果(±s)

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圖1 一例患者等劑量曲線分布圖

圖2 八例患者平均DVH示圖

IMRT技術(shù)的應(yīng)用使得CSI可以得到較高的靶區(qū)適形度與劑量均勻性同時，進(jìn)一步減少了周圍正常組織和器官的受量[10]。但由于其所用照射野數(shù)有限，而針對CSI靶區(qū)超長特性無法有效解決相鄰射野間的劑量銜接問題，且由于射野設(shè)計復(fù)雜，實施效率低，較長的治療時間很難保持患者體位的固定不變，因此禁錮了IMRT技術(shù)在CSI臨床應(yīng)用的普及與推廣。HT系統(tǒng)是經(jīng)FDA批準(zhǔn)的放射治療系統(tǒng)，代表了CT影像引導(dǎo)放射治療和IMRT技術(shù)的融合，其最大可治療的靶區(qū)范圍大約是60 cm×160 cm，既可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)對復(fù)雜形狀腫瘤實施高度適形的劑量分布，同時能有效避免對關(guān)鍵器官的照射，具備了實施CSI的技術(shù)優(yōu)勢[11-12]。Hui等[13]采用HT行CSI，結(jié)果顯示，正常器官的受照劑量降到靶區(qū)處方劑量的35%～70%。Pen等[14]分析采用HT行CSI的18例患兒，其結(jié)果顯示，不良反應(yīng)在可接受范圍，雖然肺組織所受低劑量區(qū)域明顯，但并未出現(xiàn)急性放射性肺炎。Sharma等[15]將HT與IMRT、傳統(tǒng)CSI進(jìn)行劑量學(xué)比較研究得出，HT在靶區(qū)劑量分布以及重要器官的保護(hù)上具有絕對的優(yōu)勢，但由于HT螺旋斷層的實施方式，不可避免的導(dǎo)致了全身低劑量輻射的明顯增加。曲寶林等[16]在HT行CSI的早期應(yīng)用中提出了針對女性患者的分野照射模式，即在L5水平分界，全腦、全頸髓及胸髓等采用HT照射，而骶尾部則采用普通加速器三維適形放射治療(three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT)左右對穿照射，嚴(yán)格控制卵巢可能區(qū)域的受照，最大限度保證患者生育能力。但是，由于HT與普通加速器照射半影差異較大，其計劃間劑量的有效銜接存在一定難度，加之患者需要在2臺設(shè)備之間轉(zhuǎn)換來完成治療，也由此帶來了患者2次體位改變所帶來的實施劑量不確定性問題。隨著技術(shù)發(fā)展，新的HT機(jī)型Tomo HD開始應(yīng)用于臨床，其在螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了徑照技術(shù)(tomo director，TD)。TD技術(shù)采用治療床移動同時旋轉(zhuǎn)機(jī)架固定在某一角度連續(xù)出束，并配合二維多葉光柵調(diào)制實現(xiàn)對靶區(qū)的照射。本研究采用TD技術(shù)取代普通加速器，實現(xiàn)在同設(shè)備同計劃系統(tǒng)下完成對于女性患者卵巢保護(hù)需求的CSI實施。

在盆腔段計劃的設(shè)計之初，為了提高計劃的實施效率采用了5.05 cm射野寬度，但卵巢保護(hù)區(qū)VIP最大劑量很難達(dá)到劑量限制要求，分析發(fā)現(xiàn)是由于骶尾部靶區(qū)的向后彎曲帶來了靶區(qū)與VIP在縱軸方向的相鄰關(guān)系(如圖1b所示)。而較大射野寬度在縱軸方向的劑量延伸[17]不可避免的造成了卵巢保護(hù)區(qū)與靶區(qū)相鄰邊緣的劑量增高。為了解決這個問題，射野寬度選擇了2.51 cm，但卻明顯的增加了計劃的實施時間。在雙段計劃的設(shè)計中本研究采用設(shè)置劑量過渡區(qū)結(jié)合系統(tǒng)自帶的Summation模塊的反復(fù)評估修正，實現(xiàn)了兩段計劃不同鉛門寬度下的有效劑量銜接，最大可能的避免了劑量冷熱點的出現(xiàn)。但在計劃的治療實施過程中需進(jìn)行兩次擺位校準(zhǔn)，雖然患者定位所采用的頭體一體式體位皮固定技術(shù)可有效減小頭腳方向的擺位誤差，但兩段計劃實施中間治療床的移動勢必引入位置偏差，因此也就不可避免的帶來了實施劑量銜接的不確定度，這在臨床實施中應(yīng)該予以重視，對于由此而帶來的患者實際實施的劑量偏差將在后期的研究中予以探討[18]。

Tomo HD分段式計劃在實現(xiàn)女性CSI靶區(qū)劑量無縫銜接的同時有效避開了對卵巢保護(hù)區(qū)域的照射，具有較高的臨床應(yīng)用價值，但對于患者實際實施中的劑量銜接不確定性問題應(yīng)該予以關(guān)注。

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The feasibility study of sectional plan of Tomo HD in protecting for ovary during implementing caraniospinal irradiation for female/XIE Chuan-bin, DAI Xiang-kun, DU Le-hui, et al//China Medical Equipment,2017,14(7):5-8.

Objective: To explore the feasibility and dosimetry characteristic of TomoHD plans which were divided into two segments in protecting for ovary during implementing craniospinal irradiation (CSI) for female. Methods: 8 female patients

CSI (4 cases were germ-cell tumor, 4 cases were medulloblastoma), and the target region of irradiation included whole brain and whole spinal marrow. The Pinnacle system was adopted to sketch the target region and normal organ (the protecting area of ovary was defined as VIP), and the dosage of prescription was 36 Gy/20 F. The helical Tomo HD intensity modulation therapy and Tomo Director intensity modulation were adopted to achieve design of sectional plan for protecting ovary of female patients received CSI. The helical Tomo HD intensity modulation mode was used in upper segment plan (above third lumbar vertebra) and Tomo Director intensity modulation mode was used in lower segment plan (under third lumbar vertebra). Summation mode of HI. Art planning system was used to combine the two segments planning, and the target region and dosage parameter of organ at risk(OAR) were statistically analyzed through using dose volume histogram (DVH). Besides, the total beam-on time of curative plan was evaluated. Results: After the combination of the two segments planning, Dmean and Dmax were (37.15±0.20)Gy and (41.22±0.41)Gy, respectively. D2and D98were (38.49±0.29)Gy and (35.27±0.46)Gy, respectively. V36was (95.70±1.16)%, and the cover of target region was appreciated. All of the Dmean of other organs were ＜10 Gy except for eyeball and heart in normal organs, and the Dmaxof crystalline lens was (5.10±1.19)Gy, while the Dmax of protected area for ovary was (7.30±1.07)Gy. The average beam-on time of upper segment and lower segment were (493.6±91.6)s and (289.24±63.45)s, respectively. Conclusion: The Tomo HD plan which combined of two segments effectively protects the ovary of female received CSI when it achieve the seamless connection for dosage of target region. It has higher application value in clinical practices.

Caraniospinal irradiation; Helical tomotherapy; Tomo diretor; Ovary protecting

Department of Radiotherapy, Chinese People's Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China.

解傳濱,男,(1983- ),碩士，物理師。解放軍總醫(yī)院放射治療科，研究方向：醫(yī)學(xué)物理和腫瘤精確放射治療的相關(guān)研究。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.002

2017-04-26

1672-8270(2017)07-0005-04

R730.55

A

；國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0904600)“以生物組學(xué)特征與多模態(tài)功能影像為基礎(chǔ)的多線束精準(zhǔn)放療方案研究”；解放軍總醫(yī)院臨床科研扶持基金(2017FC-WJFWZX-04)“基于旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)全中樞照射的臨床研究”

①解放軍總醫(yī)院放射治療科 北京 100853

*通訊作者：qubl6212@sina.com