膠質母細胞瘤VMAT計劃應用頭皮保護技術的劑量學比較

胡小洋 李斐顗 倪春霞 陳淑 韓磊 李紅偉 上海伽瑪醫院放療科 （上海 200235）

內容提要： 目的：對比頭皮保護技術對放療劑量的影響。方法：隨機選取10例GBM患者，分別設計常規VMAT計劃和頭皮保護VMAT計劃，處方劑量為60Gy/30Fx。對比兩種計劃對靶區、危及器官及頭皮組織的劑量影響。結果：兩種計劃的靶區劑量差異不大，常規計劃的HI更好，頭皮保護計劃的CI更好。兩種計劃的危及器官劑量沒有統計學差異。對于頭皮組織，頭皮保護計劃的Dmax、D20cc、D30cc下降約500cGy、400cGy、330cGy，結果具有顯著統計學差異。結論：采用頭皮保護計劃，對靶區及危及器官的劑量沒有明顯差異，但可明顯降低頭皮的放療劑量。

膠質母細胞瘤（Glioblastoma，GBM）是惡性程度最高的原發中樞神經系統腫瘤，目前，針對膠質母細胞瘤的規范化治療為手術最大限度地切除腫瘤，術后進行放射治療輔助替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）同步化療、替莫唑胺序貫化療。放療是膠質母細胞瘤規范化治療中重要的一環，可以有效控制腫瘤，提高患者生存期。

近年來，容積旋轉調強放療技術（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）已經應用到了膠質母細胞瘤的臨床治療中。放療中，放射性皮炎、潰瘍是常見的并發癥[1]。膠質母細胞瘤患者術后放療，出現放射性皮膚反應還可能導致傷口愈合不良、感染、延誤放療等臨床問題。本文通過應用頭皮保護VMAT計劃，探討與常規VMAT計劃的劑量學差異，頭皮保護計劃的可行性。

1.資料與方法

1.1 臨床資料

隨機選擇2020年在本院接受放療的GBM患者10例為觀察對象。其中5名男性患者、5名女性患者，平均年齡49歲，均為新診斷的GBM患者。所有患者靶區均設計兩種計劃，常規VMAT計劃和頭皮保護VMAT計劃。

1.2 方法

所有患者體位均采用仰臥、A型頭枕加固定頭架，利用熱塑網面膜固定?；颊唧w位固定后行定位CT掃描，掃描條件為電壓140kV，電流250mA，掃描層厚為2.5mm，掃描范圍為顱頂至顱底下2cm。采用GE 1.5T磁共振對患者MRI掃描，掃描體位、層厚、范圍盡量與定位時一致，MRI掃描序列為T1、T2、T1增強、DWI、FLAIR。將定位CT影像、MRI影像導入Monaco 5.11 TPS中。

1.2.1 靶區及危及器官勾畫

在Monaco TPS中，將患者定位CT與MRI影像融合，便于靶區及危及器官的精確勾畫。由高年資醫師進行晶體、視神經、垂體、腦干等危及器官勾畫。靶區由科主任依照RTOG標準進行勾畫，患者放療分為兩個療程，第一程放療靶區命名PTV1，劑量46Gy/23Fx，第二程放療靶區命名PTV2，劑量14Gy/7Fx，總放療劑量60Gy/30Fx。

并勾畫患者表皮下5mm的區域組織定義為頭皮組織。

1.2.2 計劃設計

所有患者靶區均設計兩種計劃，常規VMAT計劃和頭皮保護VMAT計劃。計劃設計都基于Monaco 5.11 TPS，直線加速器為Elekta Synergy加Agility機頭，機頭MLC參數為80對共160葉片，每個葉片的等中心寬度為5mm，最大照射野面積40cm×40cm。所有VMAT計劃的設置為1Beam 2Arcs，計算網格為2.5mm，采用蒙特卡洛算法，計劃的統計學不確定度設置為0.7%，每Arc的最大控制點數為100，最小子野寬度為5mm。計劃的臨床要求滿足處方劑量覆蓋95%的靶區。

先設計常規VMAT計劃，針對患者的兩個療程靶區PTV1、PTV2將計劃命名為VMAT1、VMAT2。計劃滿足臨床劑量要求，危及器官劑量在限值內。再設計頭皮保護VMAT計劃，在常規計劃的基礎上，加入頭皮作為優化目標限制高劑量，頭皮的優化函數設置為最大劑量、5%體積劑量值、10%體積劑量值，對于不同患者調整函數的劑量限值，在計劃滿足臨床要求的基礎上，盡可能的限制頭皮高劑量。計劃的命名為VMAT1-s、VMAT2-s。

1.3 觀察指標與判定標準

靶區的評估參數為均勻指數HI（Homogeneity，HI）、適形指數（Conformity，CI）、Dmax、Dmin、D50%、Dmean，依照ICRU 83號報告，HI=（D2%-D98%）/D50%，D2%為最高2%的靶區體積照射的劑量，D98%為覆蓋98%的靶區體積照射的劑量，D50%為50%的靶區體積接受的劑量，HI指數越接近0，表示靶區的均勻性越好[2]。CI=V2ref/(VT×Vp)，Vref表示處方劑量覆蓋的靶區體積，VT表示靶區的總體積，Vp為處方劑量覆蓋的全部照射體積。CI指數越接近1，表示照射的適形指數越好。Dmax、Dmin、Dmean表示靶區接受的最大劑量、最小劑量、平均劑量。D50%描述靶區接受的放療劑量。

危及器官評估最大劑量，即晶體、視神經、垂體、腦干的Dmax。

頭皮組織評估最大劑量、平均劑量、20cc接受的劑量、30cc接受的劑量，即Dmax、Dmean、D20cc、D30cc。

對比兩種VMAT的計劃的機器跳數（MUs）。

1.4 統計學分析

2.結果

2.1 靶區劑量學比較

對第一療程PTV1的計劃，VMAT1、VMAT1-s的結果如表1所示，靶區的Dmax、Dmin、Dmean、D50%數據接近，結果沒有統計學差異。頭皮保護計劃具有更高的靶區適形度，常規計劃具有更好的靶區均勻性和更低的機器跳數，均具有統計學差異。

表1. PTV1的兩種計劃劑量學數據比較(±s)

表1. PTV1的兩種計劃劑量學數據比較(±s)

VMAT1 VMAT1-s P Dmax(cGy) 4952±60 4981±54 0.142 Dmin(cGy) 4007±297 3998±262 0.894 Dmean(cGy) 4734±7 4737±12 0.331 D50%(cGy) 4740±8 4735±31 0.640 HI 0.05±0.01 0.06±0.01 0.01 CI 0.79±0.01 0.81±0.02 ＜0.01 MUs 702±103 769±99 ＜0.01

對第二療程PTV2的計劃，VMAT2、VMAT2-s的劑量學差異見表2，結果與PTV1劑量學對比類似，只是VMAT2-s的Dmin相比VMAT2下降約70cGy。

表2. PTV2的兩種計劃劑量學數據比較(±s)

表2. PTV2的兩種計劃劑量學數據比較(±s)

VMAT2 VMAT2-s P Dmax(cGy) 1511±13 1506±16 0.227 Dmin(cGy) 1307±49 1232±37 ＜0.01 Dmean(cGy) 1439±4 1438±6 0.614 D50%(cGy) 1441±4 1441±6 0.993 HI 0.05±0.01 0.06±0.01 0.02 CI 0.77±0.02 0.80±0.02 ＜0.01 MUs 658±90 714±96 ＜0.01

2.2 危及器官劑量學比較

將兩個療程的計劃分別疊加，評估在總劑量60Gy時危及器官的劑量學差異，結果見表3。晶體、視神經、垂體、腦干的Dmax數據接近，結果沒有統計學差異。

表3. 危機器官的兩種計劃劑量學數據比較(±s,cGy)

表3. 危機器官的兩種計劃劑量學數據比較(±s,cGy)

VMAT VMAT-s P Lens L Dmax 440±123 433±125 0.198 Lens R Dmax 442±121 437±131 0.436 ON L Dmax 2852±1959 2803±2021 0.465 ON R Dmax 2543±1656 2576±1718 0.470 Pituitary Dmax 3568±2353 3507±2366 0.096 BrainStem Dmax 4901±1693 4898±1703 0.896

2.3 頭皮組織劑量學比較

在總劑量60Gy時，兩種計劃的劑量學差異見表4，頭皮保護計劃的Dmax、D20cc、D30cc、Dmean下降約500cGy、400cGy、330cGy、120cGy，結果具有顯著統計學差異。

表4. 頭皮組織的兩種計劃劑量學數據比較(±s,cGy)

表4. 頭皮組織的兩種計劃劑量學數據比較(±s,cGy)

VMAT VMAT-s P Dmax 5781±293 5281±227 ＜0.01 D20cc 4078±377 3687±281 ＜0.01 D30cc 3645±376 3316±308 ＜0.01 Dmean 1816±313 1693±299 ＜0.01

見圖1，為某一病例的兩組計劃劑量示意圖，劑量分布顯示為45～65Gy，藍色區域為頭皮組織，左側為常規計劃，右側為頭皮保護計劃?？梢钥吹接覀鹊念^皮組織沒有45Gy以上的劑量覆蓋。頭皮保護計劃限制了頭皮的高劑量區。

圖1. 兩組計劃劑量分布示意圖

3.討論

放射治療是膠質母細胞瘤治療中不可或缺的重要手段，VMAT技術是近年來計算機技術、醫學影像技術等與放療技術結合下發展的新技術。VMAT的特點是在治療時，機架、多葉準直器連續運動，劑量率連續變化，實現高靶區劑量適形、低危及器官劑量。

放射性皮炎是放療中最常見的并發癥，約47%的患者出現放射性皮膚反應[3]。在膠質母細胞瘤的放療中，勾畫出頭皮組織，降低頭皮組織的高劑量，可以降低頭皮組織發生不良反應的概率。頭皮組織的高劑量區就是貼近腫瘤區域的頭皮區域，也是術后傷口的所在區域，區域內是高劑量分布，本文是通過頭皮保護VMAT計劃降低高劑量區，對比常規VMAT計劃，靶區的劑量分布，危及器官最大劑量沒有明顯差異，頭皮保護計劃有略高的靶區適形度和略低的靶區均勻性。但對于頭皮組織，頭皮保護計劃大幅的降低了頭皮組織高劑量區。Dmax、D20cc、D30cc下降約500cGy、400cGy、330cGy。頭皮保護計劃具有較多的MUs，因在優化時避讓頭皮具有較多的子野，提高了總MUs。

腫瘤治療電場是目前治療膠質母細胞的新手段，它采用中等強度的低頻交變電場抑制細胞有絲分裂，它的治療中，臨床不良反應中最常見的是皮膚反應[4]。當腫瘤治療電場聯合放療時，降低放療時頭皮高劑量區，對降低頭皮不良反應發生的概率有積極的臨床意義。在本實驗中，相比處方劑量，頭皮保護計劃的頭皮高劑量區降低不太明顯，后續還需要繼續的優化方法，并與臨床相結合，達到更好的劑量降低和頭皮保護。

本研究中利用VMAT頭皮保護技術，對比了與常規計劃的劑量學數據，頭皮保護計劃在靶區與危及器官劑量沒有明顯差異時，大幅降低了頭皮高劑量。對降低頭皮不良反應的概率有臨床可行性。