多发脑转移瘤常规调强放疗与螺旋断层放疗的剂量学分析杭霞瑜;李益坤;刘海;张新良;丁巍【摘要】目的:比较多发脑转移瘤在常规调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)和螺旋断层放疗(helical tomotherapy,HT)2种不同治疗系统中的剂量学差异.方法:选择10例多发脑转移瘤(转移灶≥3个,最多7个)病例,分别制订IMRT及HT计划,处方剂量定义为全脑(PTV)40 Gy/20 f,局部转移灶(GTV)同步加量至60 Gy/20 f.通过对靶区的适形度指数(conformity number,CN)、均匀性指数(homogeneity index,HI)以及危及器官的最大剂量、平均剂量等指标比较2组治疗计划.结果:IMRT组对比HT组,PTVHI:(1.30±0.09)vs.(1.23±0.05)(t=4.27,P=0.00)、GTV_HI:(1.06±0.01)vs.(1.05±0.01)(t=2.80,P=-0.02),HT组靶区剂量均匀性优于IMRT组;左晶体最大剂量:(7.45±0.65)Gy vs.(6.08± 1.05)Gy (t=4.42,P=0.00);右晶体最大剂量:(6.98±0.64)Gy vs.(5.80±0.88)Gy(t=7.12,P=0.00);脑干最大剂量:(50.74±4.52)Gy vs.(48.46±4.44)Gy (t=6.76,P=0.00),均有统计学差异,显示HT组对危及器官的保护具有显著优势.结论:对于多发脑转移瘤,相对于常规IMRT,HT可以使靶区获得更好的剂量分布,同时显著降低正常组织的受照剂量,改善了剂量学分布.计划中通过使用同步加量技术可以缩短多发脑转移瘤患者的整体疗程.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2016(037)007【总页数】4页(P78-80,83)【关键词】脑转移瘤;螺旋断层放疗;调强放疗;同步加量照射;剂量学分布【作者】杭霞瑜;李益坤;刘海;张新良;丁巍【作者单位】210002南京,南京中医药大学附属八一医院放疗科;210002南京,南京中医药大学附属八一医院放疗科;210002南京,南京中医药大学附属八一医院放疗科;210002南京,南京中医药大学附属八一医院放疗科;210002南京,南京中医药大学附属八一医院放疗科【正文语种】中文【中图分类】R318;R815;R739.41脑转移瘤是颅内肿瘤常见的一种类型，25%～40%的颅外恶性肿瘤患者会在病程中出现脑转移，其多来源于肺癌、肾癌、消化道肿瘤和乳腺癌等，其中肺癌占64%[1]。
随着医学诊疗水平的提高和影像技术的发展，脑转移瘤的诊断率呈增加趋势。
目前，脑转移瘤的治疗以放射治疗为主，传统上全脑放疗（whole brain radiotherapy,WBRT）是脑转移瘤的标准治疗手段，有效率为60%～80%，中位生存期为4～6个月，1 a生存率为14%～20%[2]。
WBRT局部病灶同步加量（simultaneous integrated boost，SIB）较WBRT能提高肿瘤的局部控制率、患者的中位生存期及生存质量[3]。
本研究针对10例多发脑转移瘤病例，分别设计常规调强放疗（intensity-modulatedradiationtherapy，IMRT）计划及螺旋断层放疗（helical tomotherapy，HT）计划，方案为WBRT局部病灶同步加量，并进行剂量学分析。
1.1 临床资料随机选择10例多发脑转移瘤患者，转移灶≥3个，最多7个。
其中男性7例、女性3例，年龄最小21岁，最大83岁，中位年龄54.5岁；其中非小细胞肺癌8例、肾癌1例、乳腺癌1例。
病灶呈散在性分布，主要位于大脑半球和小脑，卡氏评分（Karnofsky performance scale，KPS）＞70，均未行开颅手术治疗。
1.2 体位固定及CT扫描所有患者均取仰卧位，双臂置于身体两侧，头垫枕，用热塑头模固定，在Philips MX8000螺旋CT上扫描，范围为颅顶至颅底下3 cm，层间距3 mm，所得影像序列经勾勒靶区及正常组织后通过网络分别传输至Tomotherapy TPS及Varian Eclipse TPS。
1.3 治疗计划系统TomotherapyTPS和VarianEclipse TPS计算方法均为卷积迭代算法，射线类型为标称6 MV X线。
1.4 放疗计划的设计1.4.1 靶区定义和危及器官勾画2组肿瘤靶区和危及器官定义完全一致，将全脑定义为临床靶区（clinical target volume，CTV），三维方向外放3～5 mm命名为计划靶区（planning target volume，PTV），颅内转移灶靶区命名为肿瘤靶区（gross tumor volume，GTV）。
危及器官主要包括双侧晶体、眼球、视神经、脑干和脊髓等。
1.4.2 处方剂量及约束条件定义2组均给予相同的处方剂量及分割方式，PTV为40 Gy/20 f、GTV为60 Gy/20 f，并要求100%处方剂量覆盖95%的靶体积。
危及器官限定剂量要求为：双侧晶体＜7 Gy，视神经、脑干＜54 Gy，脊髓＜40 Gy，眼球＜45 Gy。
1.4.3 计划设计螺旋断层放疗计划射野宽度为2.5 cm、调制因子为2.0～2.8、螺距为0.35，采用360°旋转照射方式。
常规调强放疗计划根据转移灶的数量设计为5～9野定角照射，为更好地保护敏感器官，必要时采用非共面照射，多叶准直器（multi-leafconllimator，MLC）设为Sliding Windows模式。
1.5 观察比较指标（1）等剂量曲线分布和PTV中剂量体积（V55、V50、V45）。
（2）靶区适形度指数（conformity number，CN）：CN=TVRI/TV×TVRI/VRI；TV为靶体积；TVRI为参考等剂量线面所包绕的靶体积；VRI为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积；CN的取值为0～1，等于1时表示等剂量线面所包绕的区域与靶体积完全一致，等于0时表示等剂量线面所包绕的所有区域与靶区没有重叠，数值越接近1说明靶区适形度越好。
（3）靶区均匀性指数（homogeneity index，HI）：HI=D5/D95，D5为包绕5%计划靶区的最低剂量，D95为包绕95%计划靶区的最低剂量，数值越接近1说明靶区均匀性越好。
（4）危及器官最大剂量、平均剂量；（5）机器出束量及治疗时间。
1.6 统计学分析采用SPSS 17.0软件进行统计分析，2种不同的计划系统设计的治疗计划指标的统计学分析采用配对资料t检验，P＜0.05定义为具有统计学显著性差异。
2.1 等剂量曲线分布由等剂量曲线分布图（如图1所示）可看出HT组剂量学分布优于IMRT组，HT组V50、V45体积低于常规IMRT组，HT组的剂量梯度明显较常规IMRT组有优势，详见表1。
2.2 适形度指数（CN）和均匀性指数（HI）研究结果显示2组计划的PTV和GTV的CN基本相同，无统计学意义，HT组中PTV和GTV的HI明显优于IMRT组，详见表2。
2.3 危及器官剂量的比较HT组的晶体、视神经以及脑干的最大剂量与平均剂量低于IMRT组；2组计划脊髓的最大剂量无明显差别，无统计学意义；但平均剂量HT组较IMRT组下降。
从表3中可以看出，HT组的多项数值显著低于IMRT组，表明前者更好地保护了多数危及器官。
2.4 机器出束量及治疗时间IMRT组平均出束量为（1 845.3±404.0）MU，平均治疗时间为（386.2±67.4）s（包含射野间治疗参数的切换）；HT组的平均出束量为（5 187.5±222.7）MU，平均治疗时间为（350.6±37.5）s。
HT是一种新兴的IMRT技术，它将6 MV的直线加速器安装在环形机架上，在加速器围绕治疗床360°螺旋断层方式照射靶区时，治疗床沿轴向同步前进穿过机架，使放疗过程更加连贯。
HT每旋转一圈有51个射野角度，二元气动多叶光栅在机架旋转的同时快速运动，具有靶区适形度好、剂量均匀性好及陡峭的剂量梯度等特点[4]。
相关研究结论显示，对于头颈部肿瘤治疗，HT系统提供了比静态IMRT系统更加优越的剂量分布，虽然它不具备非共面照射方式，但在头颈部肿瘤治疗中，HT系统和非共面IMRT相比也表现出了相同或者略好的保护正常组织的优势[5-8]。
Han等[9]对颅内肿瘤进行了HT与静态IMRT计划剂量学比较，结果表明HT具有更好的剂量适形度、剂量梯度和剂量均匀性。
Yartsev等[10]和Cozzi等[11]对多种放射外科作了比较，表明HT具有更好的靶区均匀性和适形度。
Bauman等[12]和Kirova等[13]报道了HT在全脑放疗+脑转移灶同步加量可提高局控率，同时降低了不良反应，未增加中枢神经系统毒性。
本研究针对10例多发脑转移瘤病例，采用全脑放射治疗+局部病灶同步加量方案，分别设计常规IMRT计划及HT计划。
通过比对分析2组计划的剂量分布，发现HT组显著提高了PTV与GTV靶区的均匀性，但在CN上2组无显著差异，分析原因，考虑为在常规IMRT计划设计中使用了与转移灶GTV个数相适应且足够多的射野数量，使得靶区适形度达到了与HT相当的水平。
HT组中剂量体积V50、V45低于常规IMRT组，显示出HT组的剂量梯度明显较常规IMRT组有优势。
同时，HT组降低了晶体、脑干等危及器官的最大剂量和平均剂量，在临床上可能为降低患者并发症的发生带来收益。
对于常规IMRT系统，治疗时间主要受制于射野及子野的数量、MU跳数、剂量率及多叶光栅叶片运动速度等参数，对于HT系统，治疗时间主要受制于射野宽度和调制因子等因素，使用较小的射野宽度和螺距比，可以提供更高的射野调制自由度，产生更好的剂量分布，降低危及器官的照射剂量，但这样做的代价是增加了治疗时间[14]。
因此，治疗计划制订者之间由于受不同能力、习惯和经验的影响，可能会出现较大的差异。
本研究中，10例脑转移瘤HT计划的单次治疗平均出束时间约为6 min，同Sliding Windows模式下的常规IMRT治疗时间（包含射野间参数切换）持平。
由于HT具有较高的剂量率（最大剂量点约9 Gy/min），并且在整个治疗过程中出束无中断，因此出束量较常规IMRT显著提升，无疑增大了机器的损耗。
综上所述，对于多发脑转移瘤患者，HT相对于常规IMRT在剂量学分布上存在着较大的优势，在获得更为理想的靶区剂量同时更好地保护了正常组织，降低了危及器官的不良反应，是一种较为理想的治疗方式。