静态调强放疗与容积弧形调强放疗在脊柱转移放疗中的剂量学比较 发表时间：2016-04-06T15:20:16.607Z 来源：《健康世界》2014年22期供稿作者：包睿康
[导读] 苏州市立医院东区放疗科 VMAT与IMRT技术在脊柱转移灶放疗中，PTV的剂量分布基本相似；前者在脊髓的保护方面有一些优势。苏州市立医院东区放疗科 215001华中理工大学出版社
摘要：【目的】比较容积弧形调强技术（VMAT）和静态调强放疗技术（sIMRT）在脊柱转移中的临床应用，主要在靶区和脊髓上的剂量学差异。【方法】入组5例脊柱转移的病人，分别制订3套放疗计划，即7野IMRT、单弧VMAT及双弧VMAT。处方剂量为3.0Gy，共照射10次。在计划靶区（PTV）和脊髓的剂量分布等剂量学参数上，比较二者的优劣。【结果】计划靶区（PTV）的D1%和D10%，单弧VMAT 和双弧VMAT优于IMRT，且有统计学差异。而D99%、CI等指标，三组之间无显著性差异。代表脊髓受照剂量的D1%、D10%及Dmean等指标，三组之间有统计学差异。其中，Dmean分别为（23.0±1.26）Gy（IMRT），（26.1±1.11）Gy（1ARC），（25.6±1.4）Gy （2ARC），P=0.004。【结论】 VMAT与IMRT技术在脊柱转移灶放疗中，PTV的剂量分布基本相似；前者在脊髓的保护方面有一些优势。
关键词：脊柱转移；调强放射；容积旋转调强
Dosimetric Comparison between Static IMRT and VMAT for spinal bone metastasis
Bao Rui-kang
Soochow Municipal Hospital Eastern Department，Soochow 215000
Abstract：【Objective】To compare the dose contribution between static intensity-modulated radiotherapy（sIMRT）and volumetric arc therapy（VMAT）for spinal bone metastasis.【Methods】All of 5 patients were enrolled into this clinical case research.The sIMRT，one arc VMAT and two arcs VMAT were applied into each patient.30Gy in 10 fractions were given to the planning target volume（PTV）.The dosimetric parameters，like PTV dose coverage，organs at risk（OAR）doses，were assessed respectively.【Results】The two VMAT plans were significantly better than sIMRT in terms of D1% and D10% for the PTV coverage.However，with respect to D99% and CI，there was no difference among the three plans.The mean dose for spinal cord were，（23.0±1.26）Gy（IMRT），（26.1±1.11）Gy （1ARC），（25.6±1.4）Gy（2ARC），respectively（P=0.004）.【Conclusion】IMRT and VMAT were similar in dosimetric analysis with regard to PTV of spinal bone metastasis.Meantime，VMAT was superior to IMRT in the protection of spinal cord.
Key Words：spinal bone metastasis；intensity-modulated radiotherapy；volumetric arc therapy
脊柱转移是晚期恶性肿瘤转移的常见部位，也是骨转移的最多见部位。目前，临床上最有效的手段是放射。随着放疗设备的不断进步，我们已经从二维技术发展到三维技术。其中，容积弧形调强技术（volumetric modulated arc therapy，VMAT）是目前最新使用的技术，其对于骨转移的放疗可以产生更快的止痛效果，以及相似的毒副反应。该技术应用的主要挑战，在于放疗时的脊髓耐受量的控制，以及等剂量曲线对计划靶区（PTV）的适形匹配等问题。在大剂量分割的放疗方式下，PTV的受照剂量是否均匀，脊髓是否受到更好的保护，是我们临床实践中关心的主要问题。而适形调强放疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）是在脊柱转移上应用了多年的成熟技术，两者在剂量学上孰优孰劣，是本文试图回答的问题。
容积弧形调强技术（VMAT）是适形调强放疗技术的一种方式，即旋转照射的动态IMRT技术。其把放疗机头的运动、多叶准直器的形状和射线的强度调节结合起来，在较短的时间内实施更好的剂量适形分布。这种技术的概念在上世纪的九十年代提出，近年来开始用于临床。目前，此技术主要应用于头颈部、中枢神经系统、肺部、盆腔、脊柱等部位的肿瘤放疗。现我科应用美国瓦里安公司研发的TRUEBEAM放疗设备，进行VMAT和IMRT比较的临床病例研究。研究的主要目的，是评估VMAT技术是否能够在脊柱转移的放疗中，提供更好的剂量分布；次要目的，是比较二者在脊髓保护方面的差别。
1 材料和方法
1.1病例选择
2014年05月至06月在苏州市立医院放疗科就诊的病人为入组对象，共有5例脊柱转移的病人加入我们的研究。男性2例，女性3例，中位年龄65岁（60- 70岁）。病灶的分布包括了颈椎、胸椎及腰椎。脊椎转移的解剖学分布主要位于椎体。所有病人均有不同程度的疼痛及运动障碍，辅以止痛药对症处理。
1.2 体位固定和CT扫描
病人均采用仰卧位的定位体位，双臂上举抱头，真空垫固定身体，飞利浦公司的大孔径CT机扫描，扫描的层厚为5.0mm。扫描的范围包括受侵的脊椎及邻近器官；若是颈椎转移的患者，应用头颈肩热塑膜定位固定。扫描后的CT自动上传至Eclipse计划系统，再勾画靶区和制定具体的放疗计划。
1.3 靶区的定义及剂量
所有病例的靶区和危及器官，都由一名肿瘤放疗医师勾画。其中，GTV 定义为受累的脊柱转移灶，根据骨扫描（ECT）定位，再根据MRI的T1和T2加权像勾画范围；PTV定义为脊柱转移的计划靶区，考虑到肿瘤周围的微小转移及摆位的误差，由GTV外放0.3mm；受照脊髓的长度定义为PTV的上下界各
卡夫丁峡谷放5.0mm，四周外放1.0mm；根据受照范围决定勾画的重要脏器。受照的食管，定义为PTV上下各放
2.0cm；受照的肺部，由计划系统自动勾画；
每一个患者均设计了3套放疗计划，即7野的IMRT、单弧VMAT及双弧VMAT。三者的分割剂量均为3.0Gy，总剂量30.0Gy。PTV的剂量学要求为90%的等剂量曲线包裹100%的体积，Dmax<33.0Gy。脊柱转移的具体分布范围从颈7—腰2，PTV的体积从44.9—144.1cm3。受照正常器官的剂量限值如下，脊髓Dmean<45.0Gy，肺Dmax<20.0Gy，食管Dmax<14.0Gy，肾脏Dmean<18.0Gy，V20<30%，正常肝的平均剂量（mean dose to normal liver，MDTNL）<28Gy。基本的要求是病灶周围的脊髓、肺、食管等重要脏器的剂量越低越好。
1.4 放疗计划的实施和评估评估
TRUEBEAM的主要物理设备包括了，60对高精度的多叶光栅系统（MLC），其中40对叶片的宽度达0.5cm，两边各有10对叶片宽度
达1.0cm，其最高运动速度可达2.5cm/s。剂量率最高达600MU/min，机头的最快旋转速度6。0degrees/s。
冀星高速>丑陋的北京人研究实施的计划系统（treatment planning system，TPS）是Eclipse计划系统，瓦里安公司的TR
UEBEAM机器配套软件。通过该软件实施7野的共面均匀分布固定野IMRT计划，每束射线的准直器的角度适形PTV。另外，单一射线束的子野数目（number of segments per beam）被限值在最少的数量。VMAT的计划使用单弧或双弧360度设计，角度由181度至179度。两者的计算过程均采用逆向计划；优化的过程中，重要器官以脊髓的受照剂量为优先考虑的目标。
靶区和OAR的剂量分布，都参考剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH），在二个中予以头对头的比较。PTV的DVH 的剂量学评估中，主要参数包括D99%，D10%及D1%。DX%定义为，覆盖X%的靶区的剂量值。PTV靶区的适形度以适形度指数（conformity index，CI）为参考指标，即95%等剂量曲线包裹的靶区体积与PTV的体积的比值。CI的值越接近1，适形性越佳。脊髓的受照剂量以Dmean，D10%和D1%来比较。川滇
1.5 统计方法
采用SPSS 19.0软件进行统计学处理，运用单因素方差分析的方法比较3套计划之间的不同；LSD法比较组间的差异。取P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 靶区剂量学比较
表1所示，代表DVH图高剂量区的D1%，以及代表剂量爬升区的D10%，三组计划有显著性差异；组内比较中，D1%的VMAT计划均优于IMRT计划，且有统计学差异。而代表剂量平台区的D99%，以及剂量适形度的CI，三组之间无显著性差异。
3 讨论
本项研究主要比较了IMRT和VMAT在脊柱转移病灶（PTV）放疗上的剂量学特点。研究结果初步显示，无论单弧或是双弧的VMAT计划，在靶区的剂量覆盖和均匀性方面，均与IMRT技术相似。已有多项研究表明，在食管癌、肝癌及盆腔肿瘤方面[1，2，3]，VMAT技术并未显著优于IMRT技术。我们的
研究在脊髓的受照剂量上，在所选的指标参数方面VMAT技术还是有一些优势的。有研究表面[4]，单弧的VMAT计划在脊髓的受照剂量方面，并不优于IMRT计划。其可能的原因[4]，与VMAT计划中MLC（multileaf collimator）叶片运动的速率受限有关。
脊柱转移的立体定向放射（SBRT）的临床应用，主要受限于其周围脊髓的放疗耐受剂量。在常规分割放疗时代，经典的放疗剂量为40Gy/20Fx或30Gy/10Fx，脊髓的耐受最大剂量以不超过45Gy为界；在上述放疗剂量范围内极少出现急性脊髓受损的临床表现。根据RTOG 0631对于脊髓耐受剂量的推荐，VMAT技术单次16Gy的放疗剂量，脊髓V10Gy<10%或<0.35cc，V14Gy<0.03cc；若是受照的脊髓位于马尾水平，则V14Gy<5cc，V16Gy<0.03cc。放疗后短时间内，5个病人的疼痛均有不同程度的缓解，同时均未出现急性放射性脊髓炎的临床表现，其晚期的毒副反应，有待进一步的观察。
总之，本研究的结果提示，VMAT与IMRT在椎体转移灶的剂量分布方面基本相似；在脊髓的受照剂量方面，前者有一些优势。受限于样本含量，本结论有待于大样本的随机对照临床研究进一步来验证上述结果。
参考文献：
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2010江苏数学
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