董海權(quán)，李永春，肖鋒，薛峰，李云海

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院閔行分院放療科 （上海 200240）

目前，調(diào)強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）已被廣泛應(yīng)用于各種惡性腫瘤的放射治療中，對改善患者預(yù)后具有重要的意義。臨床上30%～70%的惡性腫瘤患者可發(fā)生骨轉(zhuǎn)移[好發(fā)部位依次為脊柱（69%）、骨盆（41%）、下肢（25%）、顱骨（14%）、上肢（10%～15%）[1]]，尤其以前列腺癌、肺癌、乳腺癌多見。姑息性放射治療是有效的、重要的治療手段[2-3]。雖然傳統(tǒng)IMRT 可以保證在靶區(qū)接受處方劑量的同時降低危及器官的受量，提高放射治療效果，但是，結(jié)果受物理師工作經(jīng)驗的影響較大，尤其是初級物理師，將花費大量時間用于反復(fù)試錯。作為新興技術(shù)，自動計劃可通過自動化的算法或手段生成臨床可接受的IMRT 計劃[4]，提高IMRT 計劃的質(zhì)量和效率，已引起國內(nèi)外研究者的重視。自動計劃技術(shù)是飛利浦公司開發(fā)的一種實現(xiàn)自動計劃的方式，可通過內(nèi)置腳本由計劃系統(tǒng)生成劑量成型結(jié)構(gòu)，自動優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)[5]。本研究選取10例椎體骨轉(zhuǎn)移癌患者，設(shè)計兩套計劃，通過計劃評估，探討自動計劃在椎體骨轉(zhuǎn)癌放射治療中的應(yīng)用可行性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年5月至2019年6月在我院接受治療的10例椎體骨轉(zhuǎn)移癌（Ⅲ～Ⅳ期）患者作為研究對象，年齡39～83歲，中位年齡55歲。本研究已獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會的審核批準(zhǔn)，患者均經(jīng)病理診斷確診，無放射治療禁忌證，且已簽署研究知情同意書。

1.2 CT 模擬定位及靶區(qū)勾畫

行CT 模擬定位時，囑患者平靜呼吸，取仰臥位，雙手抱肘置于前額，用熱塑體膜固定并粘貼鉛粒標(biāo)記；應(yīng)用飛利浦公司生產(chǎn)的16排Brilliance CT Big Bore 4大孔徑CT 模擬定位機采集CT 數(shù)據(jù)，掃描層厚及重建層間距均設(shè)置為5 mm，胸椎轉(zhuǎn)移的掃描范圍包括全部胸椎及上下各一部分頸椎、腰椎，腰椎轉(zhuǎn)移的掃描范圍包括全部腰椎及一部分胸椎、骶椎，然后將CT 數(shù)據(jù)傳送至飛利浦Pinnacle39.10放射治療計劃系統(tǒng)，由醫(yī)師勾畫靶區(qū)和危及器官。

1.3 計劃設(shè)計

10例患者均使用飛利浦Pinnacle39.10放射治療計劃系統(tǒng)設(shè)計手動計劃和自動計劃，為便于配對檢驗，兩套計劃采用一套主野方向相同的射野，射野角度為180°、195°、210°、150°、165° 5野，射線能量為6 MV X線，劑量率為400 MU/min，計算網(wǎng)格為2 mm×2 mm×2 mm；應(yīng)用美國瓦里安公司生產(chǎn)的IX直線加速器劑量數(shù)據(jù)計算最終劑量，靶區(qū)處方劑量為3 000 cGy，300 cGy/次，1次/d，共照射10次，要求近似靶區(qū)最大劑量（D2）<110%，近似靶區(qū)最小劑量（D98）>95%，危及器官的劑量體積限值以QUANTEC劑量限值表為準(zhǔn)，即脊髓最大劑量≤3 150 cGy，接受20 Gy的雙腎相對體積（V20）<30%，腎平均受量（Dmean）≤1 800 cGy，接受20 Gy的小腸相對體積（V20）<30%，物理師按上述劑量限制條件設(shè)置優(yōu)化函數(shù)并反復(fù)優(yōu)化直至計劃結(jié)果無明顯改善，則認為取得了最優(yōu)的計劃；需要注意的是，自動計劃靶區(qū)處方劑量及危及器官劑量體積限值應(yīng)與手動計劃保持一致。

1.4 計劃評估

參考ICRU83號報告[6]評估靶區(qū)，評估指標(biāo)包括D2、95%的靶區(qū)所受劑量（D95）、D98、靶區(qū)最小劑量（Dmin）、靶區(qū)最大劑量（Dmax）、Dmean、均勻指數(shù)（heterogeneity index，HI）[HI=（D2-D98）/D50，式中Dx為x%的靶區(qū)所受劑量]、適形指數(shù)（conformity index，CI）[7][CI=（TVri/TV）×（TVri/Vri），式中TVri為處方劑量線所包裹的靶區(qū)體積，TV 為靶區(qū)體積，Vri為處方劑量線所包裹的體積]，其中，HI 表示靶區(qū)劑量分布的均勻度，值越小，說明靶區(qū)內(nèi)劑量分布越均勻；CI 表示靶區(qū)形狀與處方劑量曲面形狀的適形度，值介于0～1之間，越接近于1說明靶區(qū)適形度越好。危及器官的評價參數(shù)包括脊髓的最大劑量、左右腎的平均劑量、小腸的平均劑量。

1.5 計劃效率評估

統(tǒng)計自動計劃與人工計劃設(shè)計總時間[指設(shè)計者完成一個放射治療計劃的時間，包括無需人工參與的計劃設(shè)計時間（主要指系統(tǒng)優(yōu)化的時間）和人工參與的計劃設(shè)計時間（主要指人工設(shè)定射野參數(shù)、輸入目標(biāo)函數(shù)等的時間）][8]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 兩套計劃靶區(qū)的劑量學(xué)分布比較

兩 套 計 劃 靶 區(qū) 的D2、D98、Dmin、Dmax、Dmean、HI 比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；自動計劃靶區(qū)的D95低于手動計劃，CI 高于手動計劃，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表1。

表1 兩套計劃靶區(qū)的劑量學(xué)分布比較（cGy，±s）

表1 兩套計劃靶區(qū)的劑量學(xué)分布比較（cGy，±s）

靶區(qū) 自動計劃 手動計劃 t P D2 3 213.55±64.07 3 182.20±25.67 -1.086 0.104 D95 3 008.86±12.73 3 019.62±14.28 4.565 0.001 D98 2 969.16±23.65 2 972.80±29.98 0.789 0.450 Dmin 2 522.31±238.70 2 574.52±280.96 2.142 0.061 Dmax 3 307.72±111.11 3 240.83±47.31 -2.030 0.073 Dmean 3 105.21±24.86 3 097.49±13.77 -1.053 0.320 CI 0.79925±0.05526 0.76275±0.07379 -2.747 0.023 HI 0.07344±0.03424 0.06756±0.01486 -0.708 0.497

2.2 兩套計劃危及器官的受量比較

自動計劃左腎、右腎的平均受量及脊髓的最大劑量均低于手動計劃，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；自動計劃小腸的平均劑量低于手動計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表2。

表2 兩套計劃危及器官的受量比較（cGy，±s）

表2 兩套計劃危及器官的受量比較（cGy，±s）

危及器官 自動計劃 手動計劃 t P左腎 883.78±265.43 1 007.93±353.49 2.213 0.054右腎 817.62±363.03 931.89±499.56 1.728 0.118脊髓 3 186.42±62.78 3 193.16±35.62 0.427 0.679小腸 728.22±313.58 787.39±335.02 2.978 0.016

2.3 兩套計劃的設(shè)計總時間比較

自動計劃的設(shè)計總時間為（42.10±7.60）min，短于人工計劃的（57.60±7.55）min，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

3 討論

放射治療計劃設(shè)計是治療過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，計劃質(zhì)量的高低決定了療效的好壞，因此，研究如何提高計劃質(zhì)量對放射治療的臨床應(yīng)用具有重要的價值[9]。近年來，隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，各大醫(yī)療公司紛紛開發(fā)出可以實現(xiàn)自動設(shè)計的放射治療計劃軟件，在縮短計劃設(shè)計時間、減少人工干預(yù)的同時，提高了計劃規(guī)范性。Hazell 等[10]將Pinnacle 的自動計劃模塊用于頭頸部腫瘤計劃設(shè)計中，結(jié)果顯示，計算出的絕大多數(shù)自動計劃可被臨床接受或優(yōu)于手動計劃；李凱旋等[8]將自動計劃模塊用于直腸癌容積弧形調(diào)強放射治療計劃設(shè)計中，結(jié)果顯示，自動計劃在保證計劃質(zhì)量的同時，提高了計劃效率。

本研究將Pinnacle 的自動計劃模塊應(yīng)用到10例椎體骨轉(zhuǎn)移癌患者的計劃設(shè)計中，與當(dāng)前實際臨床應(yīng)用的手動計劃結(jié)果進行比較，得出的研究結(jié)果與上述研究相似。10例患者的自動計劃靶區(qū)劑量分布均能滿足臨床要求；自動計劃的CI 優(yōu)于手動計劃，提示自動計劃在靶區(qū)外的劑量跌落較快，照射體積小于手動計劃，95%等劑量線貼合靶區(qū)更緊密（圖1）；此外，自動計劃在保護危及器官方面亦優(yōu)于手動計劃，左右腎、脊髓受量相對降低，小腸平均劑量明顯降低（圖2）。

圖1 兩套計劃的劑量分布比較

圖2 兩套計劃危及器官的受量比較

本研究應(yīng)用自動計劃設(shè)計存在的不足為：（1）用于實現(xiàn)自動計劃的腳本設(shè)計費時，需要耗費大量時間進行反復(fù)調(diào)試；（2）自動計劃設(shè)計出的結(jié)果有時并不理想，尤其是靶區(qū)劑量不足，往往需要在自動結(jié)果的基礎(chǔ)上進行一兩次的手動微調(diào)才可被應(yīng)用于臨床。

綜上所述，將自動計劃應(yīng)用于椎體骨轉(zhuǎn)移癌調(diào)強放射治療中，可在保證計劃質(zhì)量的前提下縮短計劃設(shè)計時間，提高效率。

［參考文獻］

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