不同准直器角度对鼻咽癌旋转调强计划剂量验证的影响

刘鲁根 郑 波 乔 浩 曾建伦 汤江林

鼻咽癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，由于其特殊的解剖结构和对射线的敏感性，其治疗手段以放疗为主[1-2]。近年来随着科技的迅速发展，调强放疗技术也在不断更新，旋转调强放疗技术(VMAT)就是在常规调强的基础上衍生出来的一种新的放疗技术，它在满足靶区处方剂量的适形性和均匀性的同时，对危及器官限量也具有很大优势。VMAT技术是在连续出束的同时，一边旋转机架角，一边不断改变多叶光栅(MLC)的形状以及剂量率，与传统调强放疗相比，缩短了治疗时间，减少了机器跳数，提高了治疗增益比，在临床上广受青睐[3]。虽然VMAT技术在临床上具有一定优势，但它对剂量的质控和摆位精准度提出了更高的要求。通常在VMAT计划制定过程中，为了减少叶片间的漏射和凹凸槽效应[4]，会将准直器旋转一定角度。但因受当前技术的限制，所有加速器都无法在治疗过程中动态调整准直器角度，所以需在制定计划时人为选择一个最优的准直器角度，以得到最优计划。虽然国内外对这方面的研究很多，但对于不同准直器角度对鼻咽癌计划剂量验证方面的影响却相对较少，且基于VMAT计划在实施过程中多参数联动变化的复杂性，其在临床实际应用中，计划的质控对患者的疗效和安全显得尤为重要[5-6]。本研究通过采用德国IBA的Matrixx二维矩阵对不同准直器角度下的VMAT计划进行剂量验证，对结果进行比较分析，选择最优准直器角度，为更好地设计鼻咽癌VMAT计划提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究样本

选取我科55例被确诊的鼻咽癌患者作为研究对象进行回顾性研究，男女比例为41∶14，中位年龄55岁(34～80岁)。体位采用仰卧位，头颈肩热塑膜固定[7]，双手垂放于体侧，CT扫描范围从头顶至锁骨下2 cm，层厚2.5 mm，平扫加增强。

1.2 仪器设备

放疗设备为Varian Trilogy直线加速器、计划系统为Eclipse13.5，剂量验证系统为IBA的Matrixx二维矩阵，定位设备为GE 64排宝石CT等。

1.3 研究方法

1.3.1 靶区勾画 所有患者定位CT图像传输至放疗计划系统，放疗医生根据CT和MR影像资料勾画靶区以及危及器官。靶区包括肿瘤原发灶GTVnx，临床能观察到的淋巴结引流区GTVnd，临床靶区CTV1和预防照射的淋巴结引流区域CTV2。物理师根据本科室摆位误差对医生勾画的靶区进行外扩3 mm(其中颈部区域外扩5 mm)，形成相应计划靶区PGTVnx，PGTVnd，PTV1，PTV2。处方剂量：采用同步推量，PGTVp，PTV1，PTV2分别为70 Gy,60 Gy,56 Gy，PGTVn为66 Gy，分割次数33次，每周5次。

1.3.2 计划设计 使用Varian Eclipse13.5计划系统进行计划设计，每例患者分别设计10个计划，准直器角度分别为0°/0°、5°/355°、10°/350°、15°/345°、20°/340°、25°/335°、30°/330°、35°/325°、40°/320°、45°/315°(双全弧照射，即机架从179°～181°逆时针旋转360°和从181°～179°顺时针旋转360°)，将所有患者相同角度计划分为一组，形成V1～V10十组计划，除了准直器角度不同，其它剂量约束条件和优化条件均相同，所有靶区处方剂量和危及器官限量都满足临床要求。

1.3.3 剂量验证 采用Matrixx二维矩阵对VMAT计划进行剂量验证，由于VMAT计划在治疗过程中剂量率和机架角度在不断改变，所以剂量验证时需要对角度进行修正，配合MultiCube模体，用调强验证软件OmniProI'mRT与放疗计划系统计算出的有效测量点所在的剂量平面进行对比分析，得出剂量分布误差(误差分析采用γ分析，3 mm/3%标准)，判断计划通过率是否符合要求，实现对VAMT计划的剂量评估，通常认为通过率大于95%即为合格[8-10]。

1.4 统计学分析

应用SPSS 22.0统计软件对数据进行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义。本研究结合考虑对其它结果参数的影响，预估10°～20°范围内γ通过率最佳，由于各个相邻角度之间的差异性较小，摒除无意义的数据比较，只对通过率最优组和最差组进行配对t检验。

2 结果

由表1可见，准直器角度为0°时，γ通过率最低，随着角度增大，γ通过率增大，在15°～25°范围内较好，当准直器角度大于30°时，通过率开始变差。虽然整体变化波动不是很大，但最优组(V5组)和最差组(V1组)是有明显差异的(t=5.803,P=0.016)。

本研究项目除了分析对剂量验证结果的影响，还考虑了计划的其它剂量学参数，包括靶区处方剂量、危及器官受量等，综合评估结果，准直器角度在15°～25°范围内对整体计划质量相对较优。

表1 Matrixx二维矩阵对所有计划剂量验证结果

3 讨论

设计VMAT计划时，旋转一定的准直器角度是为了减少射线漏射和多叶光栅的凹凸槽效应，至于旋转多少度合适，由于鼻咽癌靶区较长，且形状非常不规则，剂量跌落梯度较复杂，如果准直器角度旋转较大，整个钨门照射野区域也增大，虽然减少了漏射，但增加了正常组织的低剂量区照射，显然对于保护限低剂量的危及器官不利[11]，而且通过实验得知，当角度大于30°时，剂量验证的γ通过率开始变差，所以准直器角度并不是越大越好。

与其它病种相比，鼻咽癌放疗计划需要保护的危及器官较多，所以对剂量跌落梯度要求更为严格。国内外多篇文献对准直器角度对VMAT计划剂量学影响都有研究[12-15]，根据病种的不同，靶区形状的差异，以及各医疗机构设备的不同，得出的结论也不尽相同。且在执行VMAT计划过程中，机架角度、准直器角度、MLC走位精度要求都更高，对计划的质控要求也就更加严格。本研究通过采用Matrixx二维矩阵对在不同准直器角度下VMAT计划剂量的验证，可以看到，虽然通过率整体变化不大，但有一定的差异且具备一定的规律性，对相关病种的计划设计具备一定参考价值。本研究仅限于对鼻咽癌病种的试验，验证工具也只选择了Matrixx二维矩阵，结果难免存在局限性，若能推广至其它病种或者采用其它更多的验证工具，结果会更具说服力。