張平，鄧官華，戴鵬，羅龍輝，黃慶，蔡林波，王軍

1.廣東三九腦科醫(yī)院腫瘤綜合治療中心，廣東廣州510510；2.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東廣州510515

前言

隨著腫瘤患者生存期的延長(zhǎng)以及影像診斷敏感性的提高，研究發(fā)現(xiàn)20%～40%的惡性腫瘤患者會(huì)出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移[1-2]。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)立體定向放射外科（Stereotactic Radiosurgery,SRS）和立體定向放射治療等在延長(zhǎng)腦轉(zhuǎn)移瘤患者生存期和改善預(yù)后等方面的優(yōu)勢(shì)更為顯著[3-5]?；诩铀倨鞯腟RS和基于伽馬刀的高分割在腦轉(zhuǎn)移瘤治療中的療效已得到證實(shí)[6-9]，基于加速器的SRS因多葉準(zhǔn)直器的使用而更有效率，在臨床中的應(yīng)用也越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)[10]。SRS聯(lián)合化療或外科手術(shù)在大體積腦轉(zhuǎn)移瘤的治療上也取得了較好的療效[11-12]。近年來(lái)，越來(lái)越廣泛地采用旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)或弧形技術(shù)進(jìn)行腦轉(zhuǎn)移瘤治療[13-15]。本研究對(duì)基于加速器治療的兩種計(jì)劃設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析，利用RapidArc和HybridArc技術(shù)分別設(shè)計(jì)大體積腦轉(zhuǎn)移瘤SRS計(jì)劃，分析兩種方式對(duì)劑量學(xué)參數(shù)和機(jī)器跳數(shù)的影響，為臨床治療提供更有效率的技術(shù)參考。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選取2017年12月至2018年5月在廣東三九腦科醫(yī)院接受治療的10例大體積腦轉(zhuǎn)移瘤患者，其中男6例，女4例，年齡32～63歲，中位數(shù)56歲，腫瘤體積17.8～97.3 cm3。

1.2 模擬定位

采用博醫(yī)來(lái)無(wú)框架定位系統(tǒng)，取仰臥位，三層面膜固定患者頭部。CT掃描定位采用20層大孔徑螺旋 CT（SOMATOM Definition AS,SIMENSE）掃描，層厚1.5 mm。CT掃描圖像經(jīng)DICOM傳輸至放射治療計(jì)劃系統(tǒng)Brainlab iPlan RT image 4.1.1進(jìn)行靶區(qū)勾畫(huà)及危及器官勾畫(huà)，然后再通過(guò)DICOM傳輸至瓦里安Eclipse 11.0治療計(jì)劃系統(tǒng)和博醫(yī)來(lái)iPlan RT Dsoe4.5計(jì)劃系統(tǒng)，分別進(jìn)行RapidArc和HybridArc計(jì)劃設(shè)計(jì)，加速器數(shù)據(jù)模型為瓦里安Unique直線加速器（配置120葉MLC）。

1.3 容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃

對(duì)10例患者分別設(shè)計(jì)RapidArc和HybridArc計(jì)劃：準(zhǔn)直器角度為10°或350°，為避免葉片引起的凹凸論效應(yīng)，采用3～4條弧，其中1～2條為共面弧，2條為非共面弧。兩個(gè)計(jì)劃中的機(jī)架起始角度和終止角度、準(zhǔn)直器角度和治療床角度均一致。RapidArc計(jì)劃由動(dòng)態(tài)弧組成，機(jī)架旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，形成子野的步長(zhǎng)為2°。HbridArc計(jì)劃由動(dòng)態(tài)適形弧和固定野組成，其中每條弧與2個(gè)固定野組合，動(dòng)態(tài)適形弧和固定野組合比例為70%：30%。處方劑量24 Gy/3F，要求95%達(dá)到處方劑量。危及器官包括腦干、視神經(jīng)、視交叉、眼睛和晶體。

1.4 計(jì)劃對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)

基于劑量-體積直方圖對(duì)RapidArc和HybridArc計(jì)劃進(jìn)行比較，觀察各項(xiàng)指標(biāo)在兩個(gè)計(jì)劃中的差別。根據(jù)ICRU 83號(hào)報(bào)告，利用PTV的劑量參數(shù)（包括近似最大劑量D2%、中位劑量D50%和近似最小劑量D98%）來(lái)評(píng)估靶區(qū)劑量分布；并引入適形度指數(shù)（Conform ity Index,CI）、劑量梯度跌落（Gradient Index,GI）和均勻性指數(shù)（Homogeneity Index,HI）來(lái)評(píng)估計(jì)劃質(zhì)量。CI、GI和HI的計(jì)算公式如下：

其中，TVPV為接受處方劑量的計(jì)劃靶區(qū)體積（Planning Target Volume,PTV）；TV為靶區(qū)體積；PV為處方劑量的體積。CI的值越接近于1，劑量分布的適形度越好。

其中，V50%處方劑量50%的體積；V100%為處方劑量的體積。GI越接近于1，劑量跌落越陡。

其中,Dp為處方劑量（單位為Gy）。HI的值越接近于0，靶區(qū)劑量分布越均勻。

危及器官參數(shù)包括腦干、左右晶體、左右眼球和左右視神經(jīng)的最大劑量。同時(shí)記錄兩個(gè)計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用IBM SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用Wilcoxon帶符號(hào)秩檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布及參數(shù)比較

靶區(qū)劑量分布及CI、GI和HI如表1所示，RapidRrc和HybridArc計(jì)劃均能較好地滿足95%等劑量曲線對(duì)計(jì)劃靶區(qū)的覆蓋。與RapidArc計(jì)劃相比，HybridArc計(jì)劃的PTV的D2%、D98%和D50%比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），HI不受影響（P＞0.05），但CI和GI都有降低趨勢(shì)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。圖1為CI、GI和HI分布的箱線圖。

表1 靶區(qū)劑量參數(shù)比較（n=10± s）Tab.1 Com parison of target dosimetric parameters(n=10,Mean±SD)

表1 靶區(qū)劑量參數(shù)比較（n=10± s）Tab.1 Com parison of target dosimetric parameters(n=10,Mean±SD)

CI：適形度指數(shù)；GI：梯度跌落指數(shù)；HI：均勻性指數(shù)

images/BZ_29_217_909_383_984.pngimages/BZ_29_383_909_666_984.pngimages/BZ_29_961_909_1080_984.pngimages/BZ_29_666_909_961_984.pngP值D2%/cGy D98%/cGy D50%/cGy CI GI HI 2 503.38±50.75 2 383.16±24.85 2 464.11±38.50 0.85±0.11 3.30±0.48 4.96±2.88 2 555.09±31.64 2 390.77±8.95 2 468.68±13.68 0.94±0.12 3.57±0.55 6.85±1.48-1.680-0.980-0.280-2.521-2.240-1.400 0.093 0.327 0.779 0.012 0.025 0.161

2.2 危及器官受量比較

與RapidRrc計(jì)劃相比，HybridArc計(jì)劃中主要危及器官腦干、視神經(jīng)和右眼的最大劑量均明顯降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；視交叉、左眼和晶體最大劑量無(wú)明顯變化，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05），如表2所示。

2.3 正常腦組織受量體積比較

與RapidRrc技術(shù)相比，采用HybridArc技術(shù)，靶區(qū)周邊正常腦組織2 Gy受照體積更?。≒＜0.05），4、6、8和12 Gy受照體積差異不明顯（P≥0.05），但16和20 Gy受照體積明顯增大，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），如表3所示。

2.4 總機(jī)器跳數(shù)比較

采用RapidRrc技術(shù)和HybridArc技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)劃，單次總機(jī)器跳數(shù)分別為（2 643.63±538.65）和（1 735.00±245.28）MU。采用HybridArc技術(shù)設(shè)計(jì)的計(jì)劃平均減少908 MU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.012）；采用HybridArc技術(shù)照射時(shí)間更短。兩種計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)的分布見(jiàn)圖2。

圖1 RapidRrc和HybridArc計(jì)劃的適形指數(shù)、劑量跌落指數(shù)和均勻指數(shù)的箱線圖Fig.1 Box p lots of CI,GI and HI of RapidRrc plan and HybridArc plan

3 討論

基于加速器的動(dòng)態(tài)適形弧技術(shù)已普遍應(yīng)用于腦轉(zhuǎn)移瘤的治療[16]，近幾年，基于加速器的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)在腦轉(zhuǎn)移瘤的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。關(guān)于不同技術(shù)在腦轉(zhuǎn)移瘤放療中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了不同方面的研究。Mori等[17]發(fā)現(xiàn)在多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤中，Brainlab單中心智能計(jì)劃相比傳統(tǒng)多中心動(dòng)態(tài)適形弧計(jì)劃能在每個(gè)靶區(qū)獲得更好的CI和GI，劑量跌落也較伽馬刀計(jì)劃更陡，而且治療時(shí)間更短。Gevaert等[13]研究表明自動(dòng)單中心或多中心動(dòng)態(tài)適形弧計(jì)劃較基于加速器的容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃具有更好的GI和正常組織限量。Huss等[18]發(fā)現(xiàn)伽馬刀在轉(zhuǎn)移瘤體積小于15 cm3時(shí)，可獲得較好的劑量分布，但對(duì)于較大的或不規(guī)則的轉(zhuǎn)移瘤，分次容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃可獲得更好的靶區(qū)CI和較低的正常組織限量。Ohira等[19]研究表明對(duì)于1～4個(gè)腦轉(zhuǎn)移瘤SRS，HyperArc容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃相比傳統(tǒng)容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃可獲得顯著的高適形度和較快的劑量跌落。

表2 兩組危及器官的最大劑量比較（n=10，cGy,±s）Tab.2 Com parison of the m axim um dose of organs-at-risk in two groups(n=10,cGy,M ean±SD)

表2 兩組危及器官的最大劑量比較（n=10，cGy,±s）Tab.2 Com parison of the m axim um dose of organs-at-risk in two groups(n=10,cGy,M ean±SD)

危及器官腦干左視神經(jīng)右視神經(jīng)視交叉左眼右眼左側(cè)晶體右側(cè)晶體HybridArc計(jì)劃227.35±116.21 57.91±33.45 54.53±33.95 132.40±56.72 40.13±23.72 58.95±51.02 23.35±6.17 35.24±22.14 RapidRrc計(jì)劃381.61±163.43 78.88±43.71 118.11±124.41 215.70±107.18 63.34±49.07 97.25±70.64 43.20±31.94 47.96±33.16 t值-2.521-2.380-2.380-1.680-1.960-2.383-1.260-1.682 P值0.012 0.017 0.017 0.093 0.050 0.017 0.208 0.092

表3 兩組計(jì)劃正常組織受照體積比較（n=10,cm3,±s）Tab.3 Com parison of the irradiated volum es of normal tissues in two groups(n=10,cm3,Mean±SD)

表3 兩組計(jì)劃正常組織受照體積比較（n=10,cm3,±s）Tab.3 Com parison of the irradiated volum es of normal tissues in two groups(n=10,cm3,Mean±SD)

受照體積V2 Gy V4 Gy V6 Gy V8 Gy V12 Gy V16 Gy V20 Gy HybridArc計(jì)劃1 003.03±268.46 586.31±205.54 400.09±186.99 292.96±157.13 176.35±96.65 122.54±66.37 91.83±50.81 RapidRrc計(jì)劃1 061.24±265.80 580.58±216.99 381.30±168.44 274.26±127.42 164.45±79.91 105.35±62.67 78.35±41.09 t值-2.521-5.60-1.96-1.82-1.823-2.521-2.383 P值0.012 0.575 0.050 0.069 0.068 0.012 0.017

圖2 RapidRrc計(jì)劃和HybridArc計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)Fig.2 M achine units of RapidRrc plan and HybridArc p lan

近年來(lái)，單中心多弧非共面容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃在多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤治療中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[20-22]。對(duì)于較大體積腦轉(zhuǎn)移瘤，為獲得較好靶區(qū)劑量覆蓋和劑量跌落以及更好地保護(hù)正常腦組織，在非共面HybridArc技術(shù)和非共面RapidRrc技術(shù)中如何選擇是研究熱點(diǎn)。本研究中僅比較了HybridArc技術(shù)中每條動(dòng)態(tài)適形弧加兩個(gè)固定野的計(jì)劃方式（動(dòng)態(tài)適形弧：固定野=70%：30%），未對(duì)其它混合方式及比例進(jìn)行深入研究。改變HybridArc技術(shù)中固定野的數(shù)量和比例對(duì)計(jì)劃的影響有待進(jìn)一步研究。本研究中10例患者中有兩例病灶分布于腦干旁邊，計(jì)劃設(shè)計(jì)基于對(duì)腦干的保護(hù)，靶區(qū)適形性和均勻性與其他計(jì)劃相比較差，這也可能會(huì)影響結(jié)果。腦轉(zhuǎn)移瘤位置的分布，尤其是與危及器官的關(guān)系是否對(duì)計(jì)劃有影響，也需進(jìn)一步研究。本研究采用P＜0.05具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，因此左眼最大劑量和靶區(qū)周邊正常腦組織6 Gy受照體積的P值等于0.05時(shí)，在本研究中不具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，未來(lái)工作中增加樣本量可能會(huì)使結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同的照射技術(shù)對(duì)正常腦組織受量有一定影響，與RapidRrc技術(shù)相比，采用HybridArc技術(shù)，靶區(qū)周邊正常腦組織2 Gy受照體積更小，4、6、8和12 Gy受照體積差異不明顯，但16和20 Gy受照體積明顯增大。

4 結(jié)論

在大體積腦轉(zhuǎn)移瘤SRS中，采用HybridArc技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)劃，靶區(qū)適形度更好，劑量梯度跌落更陡，可明顯減少機(jī)器跳數(shù)，但正常組織高劑量區(qū)受量更高，部分危及器官最大受照劑量更低。在設(shè)計(jì)大體積腦轉(zhuǎn)移瘤放療計(jì)劃時(shí)，應(yīng)充分評(píng)價(jià)靶區(qū)計(jì)劃參數(shù)和腫瘤周邊正常腦組織的受量，選擇合適的放療技術(shù)。