陈 颖，刘茹佳，焦 杨，郑 刚，张伟鹏，李韵秋，钟志鹏

（荆门市第二人民医院肿瘤防治中心，湖北荆门448000）

0 引言

椎体是恶性肿瘤发生骨转移的最常见部位之一，椎体转移瘤会导致患者出现疼痛，严重影响患者的生存质量[1]。放疗可抑制或杀死肿瘤细胞，具有显著的镇痛效果，同时可降低病理性骨折和脊髓压迫等症状的发生概率[2-3]。在椎体转移瘤的放疗中，可采取普通放疗（radiation therapy，RT）、三维适形放疗（3-dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）、调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）、容积旋转调强放疗（volume modulated arc therapy，VMAT）等技术[4-5]。IMRT 在保证靶区剂量覆盖的同时，可将靶区周围危及器官的受照剂量控制在临床可接受范围内，从而广泛地应用于椎体转移瘤的放疗中[6]。

医用直线加速器的初级准直器由X方向（患者左右方向）铅门和Y方向（患者头脚方向）铅门构成，其中X、Y方向铅门均由两侧构成，分别为X1、X2和Y1、Y2。Elekta Precise 型医用直线加速器限制了铅门的运动范围，其中Y方向一侧铅门不能跨过射野中心并向另一侧运动。采用Elekta Precise 型设备设计头脚方向分布的多靶区IMRT 计划时，若设置多射野中心，在治疗时放疗技师需多次进入机房摆位，使治疗时间延长。这不仅增加了放疗技师的工作负担，还加重了患者因长时间保持同一体位带来的不适感。因此，本研究提出单射野中心技术，通过比较双射野中心IMRT 计划与单射野中心IMRT 计划的区别，探讨该技术在椎体多发转移瘤放疗中的可行性，为临床应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2017年10月至2019年5月于本院行椎体多发转移瘤IMRT 的患者10 例，所选患者腰、背部有剧烈痛感，经影像学检查诊断均为恶性肿瘤椎体多发转移，转移部位中均有2 个非连续靶区，无放疗禁忌证。10 例椎体多发转移瘤患者特征详见表1。

表1 10 例椎体多发转移瘤患者特征

1.2 定位方式和靶区及危及器官勾画

10例患者以重复性强为原则取仰卧位，用热塑体膜固定体位，热塑体膜通过限位孔固定于碳纤维治疗床，双手置于体侧。采用GE Lightspeed 64 排螺旋CT 采集患者影像资料，层厚0.5 cm，经网络传输至CMS XiO 4.80 计划系统。参考ICRU 62 号文件，由同一临床经验丰富的肿瘤医师在Focal 上勾画临床靶区（clinical target volume，CTV），上段靶区命名为CTV1，下段靶区命名为CTV2，CTV1、CTV2分别外扩0.5 cm 为计划靶区（planning target volume，PTV），分别为PTV1、PTV2，PTV1、PTV2均不包括肺组织，且内缩至皮肤下0.3 cm。同时勾画危及器官双侧肺、脊髓、心脏、双侧肾脏等。

1.3 IMRT 计划设计方法

基于医科达Precise 医用直线加速器与CMS XiO 4.80 计划系统，对每例患者设计2种共面IMRT 计划：双射野中心IMRT 计划（plan-1）和单射野中心IMRT计划（plan-2），2种计划剂量率均为600 MU/min，计算网格大小均为0.3 cm，PTV 处方剂量均为4 000 cGy/20f。

IMRT 计划设计方法如下：plan-1 设置10 个射野，PTV1、PTV2射野角度均为180、160、140、220、200°，准直器角度均为0°，双射野中心分别近似位于PTV1、PTV2的几何中心；plan-2 设置10 个射野，射野角度与plan-1 相同，准直器角度均为90°，单射野中心近似位于PTV1与PTV2整体的几何中心。2种IMRT计划准直器类型选择多叶光栅（multi-leaf collimator，MLC），MLC 外放边界为0.6 cm。各射野角度依据患者轮廓差异而微调，其中1 例患者2种计划140°射野的射野方向观视（beam eyes view，BEV）如图1、2 所示。2种IMRT 计划均设置2 个限量环[7]，光子通量运算后未达处方剂量的区域采用局部提量方法改善剂量分布[8]，子野分割算法均使用Sliding Window 运算方式，相关参数为默认参数。

图1 某患者双射野中心计划140°射野的BEV

1.4 IMRT 计划评估

使用剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH）评估计划。为了便于评价，要求≥95%的PTV1、PTV2体积被处方剂量覆盖，靶区的热点剂量与冷点剂量不超过处方剂量的±7%。参考ICRU 83 号报告，评估PTV1、PTV2的剂量学参数：D2%（D2%为2%PTV体积的受照剂量，以此类推）；平均剂量Dmean；D98%；靶区覆盖率V100%（处方剂量包绕的靶体积与靶体积之比）；靶区适形度指数（conformity index，CI），CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），其中，VTref为参考等剂量线所包绕的靶体积，VT为靶体积，Vref为参考等剂量线所包绕的体积，CI 值介于0～1，CI 值越接近于1，说明靶区适形度越好；靶区均匀性指数（homogeneity index，HI），HI=（D2%－D98%）/D50%，HI 值越小，说明靶区均匀性越好。

危及器官剂量学参数评价标准：双侧肺V5＜40%（V5为500 cGy 剂量线所包绕的体积，以此类推）、V20＜15%、Dmean＜800 cGy；脊髓最大剂量Dmax＜4 250 cGy；心脏Dmean＜1 000 cGy；双侧肾脏V10＜10%、Dmean＜800 cGy。

治疗参数比较：统计并比较2种IMRT 计划的机器跳数、子野个数、出束时间（包括机架转动时间及MLC 运动时间）及摆位时间。

图2 某患者（与图1 为同一患者）单射野中心计划140°射野的BEV

1.5 统计学方法

各计量数据均以均数±标准差（±s）表示，采用SPSS 18.0 软件对计量数据进行统计学分析。组间数据比较前行正态性检验和方差齐性检验，若服从正态分布且方差齐，则采用配对t检验；反之则采用曼-惠特尼U检验。P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量分布

2种计划靶区剂量分布均能满足临床要求，且2种计划靶区D2%、Dmean、D98%、V100%、CI 及HI 均相当，差异无统计学意义（P＞0.05），相关剂量学参数见表2、3，其中1 例患者的DVH 比较如图3 所示。

表2 2种计划PTV1 剂量学参数比较（±s）

计划名称 D2%/cGy Dmean/cGy D98%/cGy V100%/% CI HI plan-1 4 207.5±22.6 0.080±0.014 plan-2 4 215.3±21.7 4 120.6±23.9 3 950.1±33.2 95.55±0.47 0.842±0.038 0.079±0.012 P 0.268 0.336 0.401 0.271 0.088 0.467 4 092.5±19.8 3 969.0±23.5 96.11±0.52 0.861±0.013

表3 2种计划PTV2 剂量学参数比较（±s）

计划名称 D2%/cGy Dmean/cGy D98%/cGy V100%/% CI HI plan-1 4 211.6±20.2 0.079±0.019 plan-2 4 210.0±18.8 4 119.7±20.5 3 955.5±23.0 95.88±0.69 0.850±0.047 0.079±0.020 P 0.319 0.442 0.461 0.259 0.092 0.502 4 096.8±20.5 3 958.0±18.7 96.27±0.88 0.851±0.033

图3 某患者（与图1、2 为同一患者）2种计划DVH 比较

2.2 危及器官剂量学参数比较

2种计划危及器官剂量学参数见表4。由表4 可知，2种计划危及器官剂量学参数均满足要求，且2种计划双侧肺V20、脊髓Dmax、心脏Dmean、双侧肾脏V10均相当，差异无统计学意义（P＞0.05）。plan-2 双侧肺V5、Dmean，双侧肾脏Dmean均比plan-1 低，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表4 2种计划危及器官剂量学参数比较

2.3 治疗参数比较

2种计划机器跳数、子野个数、出束时间（包括机架转动时间及MLC 运动时间）及摆位时间见表5。由表5 可知，2种计划机器跳数、子野个数及出束时间（包括机架转动时间）均相当，差异无统计学意义（P＞0.05）。plan-2 摆位时间明显少于plan-1，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表5 2种计划治疗参数比较

3 讨论

椎体是分期较晚恶性肿瘤常见的转移部位，以多发转移最为常见。椎体多发转移瘤患者一般表现为顽固性疼痛，并伴随身体虚弱、脊髓压迫等严重影响患者生活质量的临床症状[9]。IMRT 由于其剂量学优势而被广泛地应用于椎体转移瘤的治疗。疼痛症状使患者在接受放疗时难以长时间保持同一体位[10]，因此在保证靶区剂量覆盖的同时尽可能降低危及器官受照剂量，并尽量缩短治疗时间是椎体多发转移瘤放疗中重点关注的问题。

出于缩短治疗时间与优化IMRT 计划设计方法的目的，本研究提出单射野中心技术。研究结果显示：多射野中心和单射野中心IMRT 计划靶区剂量学参数中的D2%、Dmean、D98%、V100%、CI 及HI 均相当，危及器官中的双侧肺V20、脊髓Dmax、心脏Dmean及双侧肾脏V10亦相当，治疗参数中的机器跳数、子野个数及出束时间（包括机架转动时间及MLC 运动时间）亦无明显差异；差异体现在危及器官中的双侧肺V5、Dmean，双侧肾脏Dmean及治疗参数中的摆位时间，其中，plan-2 双侧肺V5、Dmean，双侧肾脏Dmean分别比plan-1 下降41.8%、18.7%和32.8%，plan-2 摆位时间比plan-1 缩短53.1%。王澜等[11]、Willner 等[12]报道肺的受照体积与受照剂量密切影响放射性肺损伤的程度，放射性肾损伤的概率亦与肾脏的受照体积与受照剂量呈正比关系[13-14]。本研究中plan-2在保证靶区剂量覆盖的同时尽可能降低了双侧肺V5、Dmean，双侧肾脏Dmean，符合放疗保护危及器官的原则；缩短摆位时间有利于提高治疗效率，在一定程度上减轻患者因长时间保持固定体位带来的不适感。

IMRT 计划将射野分割为若干个子野，再通过滑窗技术实现放疗。本研究中plan-2 准直器转动90°，在子野通过滑窗技术执行时，MLC 运动方向（X方向）由患者左右方向变为腹背方向；Y方向铅门固定在特定位置，有效降低了plan-1 中MLC 沿患者左右方向运动时MLC 之间漏射线对双侧肺、双侧肾脏的影响[15]，这可能是plan-2 部分危及器官剂量学参数大幅度降低的原因。此外，plan-2 为单射野中心IMRT 计划，单次治疗使放疗技师只需摆位一次，治疗过程中无需再次进入机房，从而达到缩短治疗时间与优化IMRT 计划设计方法的目的。

医科达医用直线加速器众多旧机型（如Elekta Precise）铅门运动范围为：-12.5 cm≤X≤20 cm（即一侧铅门能跨过射野中心并向另一侧运动12.5 cm），0 cm≤Y≤20 cm（即一侧铅门不能跨过射野中心并向另一侧运动）。当患者头脚方向分布多个靶区时，采用上述设备设计放疗计划，若设置多射野中心，治疗过程中需多次进入机房更换治疗床位置，不利于缩短治疗时间；若设置单射野中心，由于Y方向的铅门不能跨过射野中心，在不转动准直器的情形下，会在靶区以外的区域留有一条1 cm 宽的缝隙（MLC 不能完全闭合），产生不必要的漏射线。由于X方向一侧铅门能跨过射野中心并向另一侧运动仅12.5 cm，若射野中心与靶区最远端距离超过12.5 cm，便会限制子野分割。本研究提出的单射野中心技术是基于将准直器转动90°和X方向铅门能跨过射野中心并向另一侧运动12.5cm 实现的，受限于X方向铅门的运动范围，运用单射野中心技术时，射野中心与靶区最远端距离不能超过12.5 cm。此外，单射野中心技术的运用要求放疗物理师在设计IMRT 计划时具备预判MLC 运动范围的经验，在射野中心与靶区最远端距离接近12.5 cm 的条件下谨慎运用该技术，否则，MLC 频繁运动到极限位置可能导致医用直线加速器故障率增大。因此，在运用单射野中心技术时，应权衡包括靶区和危及器官剂量学参数、治疗参数及设备性能在内的各项因素，以期在今后的研究中找到平衡点。

本研究运用单射野中心技术，有效降低了椎体多发转移瘤放疗中双侧肺和双侧肾脏的部分剂量学参数，并大幅度缩短了摆位时间，建议在椎体多发转移瘤放疗中适当地运用本技术。对于其他部位的多靶区放疗，在满足本技术适用条件的情况下，亦可考虑运用本技术。