目前，全中枢神经系统放射治疗(craniospinal irradiation,CSI)是常见的多种中枢神经系统肿瘤的治疗方式。与常规和调强放疗两种放疗方法相比，螺旋断层放疗(helical tomotherapy,HT)技术在CSI的剂量学方面具有明显优势^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}，该技术可以一次完成160 cm×40 cm的大范围调强照射，且治疗过程中不会出现因射野衔接而产生的剂量冷、热点。但此技术有一个不可忽略的缺陷，即治疗时间与靶区的长度成正比；常规和调强放射治疗技术在CSI中的弊端主要表现在靶区剂量分布不均匀、射野长度不够且射野衔接处容易出现冷、热点等方面^{[8, 9, 10, 11, 12, 13]}。本研究旨在运用多中心计划设计方法(multi-ISO center planning method，M-ISO)解决调强放射治疗在CSI技术上存在的弊端，并评估该方法在全中枢神经系统调强放疗中的应用价值。

1. 研究对象：选取2013年8月至2014年11月在本院接受HT的CSI患者10例，将其CT图像经网络传输至Eclipse11.0(美国Varian公司)计划系统，利用M-ISO对该10例患者重新进行计划设计，比较两种计划方式得出放疗计划的剂量学以及机器参数之间的差异。

2. 多中心计划设计方法：该10例患者靶区长度范围为59.7～80.4 cm，而常规加速器最大射野范围为40 cm×40 cm，故而在多等中心计划设计时，计划等中心的数量设定为2～3个；为满足全脑靶区剂量均匀性以及危及器官耐受量等要求，等中心之间的间距不得超过35 cm，即射野之间必须有交叉范围。本研究中采用旋转调强(intensity-modulated arc radiotherapy,IMAT)的方式进行计划设计，可以缩短治疗计划执行时间；加速器能量为6 MV X射线，60对多叶光栅，整个多中心计划运用4个弧，全脑处等中心设计两个弧，另外的等中心设计为1个弧，弧的长度为179°～181°，准直器角度设置为10°，这样的多等中心计划可以完全覆盖长度超过40 cm的靶区，由于该计划是在一个调强计划中完成优化，因此，可以严格控制该计划中的冷、热点以及靶区和危及器官的受照剂量。螺旋断层放疗计划设计参数为：调强计划的调制因子(modulation factor)均选用3.5，螺距比(pitch)均为0.43，射野宽度(field width)选择5.02 cm。两组计划处方剂量以及分割方式一致，均为靶区PTV CSI D_T 36 Gy/18次，单次剂量2 Gy；危及器官的受量以及正常组织(体表轮廓减去靶区的体积)受照剂量尽量低。

3. 治疗计划评估：对比观察两组计划的截面剂量分布、靶区和危及器官的剂量体积直方图(DVH)；对靶区、危及器官以及正常组织受照剂量行统计学分析。靶区PTV(全中枢神经系统)的分析指标包括D_98%、D_95%、D_50%、D_2%、D_mean、均匀性指数(HI)和适形指数(CI)，D_x%表示x%的靶区体积受到的照射剂量，D_mean为平均剂量；对眼晶状体、视神经、视交叉等评估D_max，D_max表示最大剂量点，腮腺、下颌腺、甲状腺等评估D_mean，双肺评估V₅、V₁₀、V₂₀、V₃₀和D_mean，V_x表示肺组织受到x Gy照射的体积；HI的计算公式为：HI=(D_2%-D_98%)/D_50%^[14]，HI取值越接近0，表示均匀性越好；CI的计算公式为：CI=V_PIV/V_PTV，其中V_PIV为参考等剂量线包绕的所有区域的体积，V_PTV为靶区体积，CI值越接近1，适形度越好；对正常组织比较V₅、V₁₀、V₂₀和V₃₆；最后，比较两组计划的执行时间和机器跳数(MU)的均值。

传统的CSI加速器放射治疗计划由于射野范围限制，必须进行计划叠加才能完成CSI患者的治疗，从而在靶区剂量分布上就会产生“剂量冷点”或者“剂量热点”，M-ISO计划由于多个等中心设计，避免了“剂量冷点”和“剂量热点”的产生，但摆位误差不可避免。对多中心计划设计方法得到的治疗计划引入摆位误差(y轴方向±2 mm)，重新计算该计划的剂量分布，比较新计划与原计划靶区剂量分布的差异。

4. 统计学处理：计量资料以±s表示，采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，两种计划剂量学参数的比较采用配对t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

1. 靶区剂量分布及DVH图：从等剂量曲线分布图(图1)和剂量体积直方图(图2)中可以看到，两种计划靶区剂量均满足临床处方要求，M-ISO计划的低剂量区域(5 Gy覆盖范围)大于HT组计划，HT组剂量梯度更加陡峭。

图1()

图1 CSI患者两种计划CT图像示例的等剂量分布 A、B分别为M-ISO计划横截面、矢状面；C、D分别为HT计划横截面、矢状面

图2()

图2 CSI患者两种计划靶区和危及器官的剂量体积直方图 注：HT.螺旋断层放射治疗；M-ISO.多中心计划设计方法

2. 靶区(PTV)和危及器官剂量学参数比较：结果列于表1，表2。两种计划方法PTV的D_95%差异无统计学意义，D_98%、D_2%和HI参数HT组的结果优于M-ISO组优于HT组(t=5.259、3.685、8.835，P＜0.05)；HT组计划对于左右中耳、左右腮腺、颌下腺、甲状腺和肾脏等危及器官的保护优于M-ISO组(t=4.365、5.416、2.674、3.077、2.782、2.607、4.659，P＜0.05)，而M-ISO组胰腺和小肠等器官的受照剂量优于HT组(t=5.265、5.935，P＜0.05)。

表1()

表1 10例CSI患者两种计划靶区(PTV)剂量体积参数(±s)

表1 10例CSI患者两种计划靶区(PTV)剂量体积参数(±s)

表2()

表2 10例CSI患者两种计划危及器官的剂量体积参数(±s)

表2 10例CSI患者两种计划危及器官的剂量体积参数(±s)

3. 正常组织剂量学参数比较：正常组织(皮肤体积减去靶区体积)M-ISO组计划的V₁₀、V₂₀和V₃₆均低于HT组(t=3.57、3.701、2.602，P＜0.05)，两组数据V₅差异无统计学意义(表3)。

表3()

表3 10例CSI患者两种计划正常组织的剂量 体积参数(±s)

表3 10例CSI患者两种计划正常组织的剂量 体积参数(±s)

4. 治疗时间及机器跳数的比较：10例患者靶区长度平均为68.43 cm。M-ISO组计划的平均治疗时间(10.43 min)较HT组(17.57 min)缩短7.2 min(41.0%)，平均机器跳数(885.1 MU)较HT组(15 088.1 MU)减少14 203 MUs(94.1%)，差异均具有统计学意义(t=8.477、19.313，P＜0.05)。

5. 摆位误差造成CSI计划靶区剂量与原计划的差异：以图像引导放疗技术为前提，摆位误差可以控制在2 mm范围以内，故本研究选取2 mm作为摆位误差的值。当等中心相互靠近2 mm时，靶区剂量参数与原计划相比，除D_max(t=6.866，P＜0.05)以外，差异均无统计学意义；当等中相互心远离2 mm时，靶区剂量参数D_98%、D_95%、D_mean和D_max与原计划相比，均有明显变化(t=3.429、3.485、2.483、3.736，P＜0.05，表4)。

表4()

表4 10例患者摆位误差造成CSI计划靶区(PTV)剂量参数的变化(±s)

表4 10例患者摆位误差造成CSI计划靶区(PTV)剂量参数的变化(±s)

随着放疗技术的发展，全中枢的放射治疗技术从最初的二维(2D)放射治疗技术发展到三维适形(3D-CRT)放疗技术、调强放疗技术，直到现在的螺旋断层放疗技术^[1]。前3种技术面临的共同难题在于靶区剂量均匀性、靶区内由于射野衔接造成的剂量冷点和热点难以解决，HT技术的出现，解决了上述难题。国内外多项研究表明，HT技术在CSI放射治疗上的优势——消除了接野造成的冷点和热点，剂量分布均匀性好，且能显著减少正常组织受量^{[2, 3, 4, 5, 6]}。本研究中，多等中心计划设计方法与常规的2D、3D以及IMRT技术不同，后三者不能避免多个治疗计划剂量叠加、靶区内剂量冷、热点等问题，而M-ISO方法本质上是将多个治疗计划融合到一个逆向调强放疗计划中，从而可以有效地控制靶区内剂量的均匀性以及冷、热点等问题。

本研究结果显示，M-ISO组计划靶区剂量满足临床要求，完全解决了靶区内剂量冷、热点和剂量分布不均的难题，靶区内剂量分布和HT组相比各有优势；在危及器官的剂量学分析中，HT组计划对于中耳、腮腺、下颌腺、甲状腺和肾脏等的保护优于M-ISO组，而M-ISO组胰腺和小肠等器官的受照剂量优于HT组。值得指出的是，CSI患者照射的总剂量为36 Gy，各个危及器官的受照剂量都很低，均在耐受剂量范围以内。在治疗出束时间和机器跳数这两项参数中，M-ISO组计划明显优于HT组，M-ISO组计划治疗时间减少41%，与Sharma等^[5]研究得出的结论一致。治疗时间对于CSI患者是很重要的一项参数，特别是儿童和重病患者，在照射过程中长时间保持体位较为困难；M-ISO组计划机器跳数减少94.1%，减少了加速器的损耗。

在治疗计划执行过程中，摆位误差是不可避免的，图像引导放射治疗(IGRT)技术可以减小摆位误差。为了检验M-ISO组计划在摆位误差存在的情况下是否会产生剂量冷、热点，本研究模拟在IGRT技术的前提下执行计划，假设在y轴上的摆位误差达到2 mm，结果显示，靶区(PTV)剂量D_95%、D_50%和D_2%与原计划相比,差异均无统计学意义，D_98%、D_mean和D_max存在差异，但均在临床可接受范围，与Myers等^[15]的研究结果一致。

CSI患者照射范围较广，受到低剂量辐射的范围随之扩大，本研究结果显示，M-ISO和HT组正常组织受照剂量V₅差异无统计学意义，V₁₀、V₂₀和V₃₆差异有统计学意义，表明HT组辐射范围较M-ISO组明显增大，该结论与Penagaricano等^[16]研究结果一致。HT组引起全身积分剂量有一定的增加，是否会对正常组织产生放射性损伤或引发第二肿瘤，还需进一步临床观察^[17]。

M-ISO是一种全新的计划设计理念，与HT相比，有其独特的优势，该方法可以在各类普通常规加速器上进行运用实施，没有设备类型限制；该方法不仅仅适用于CSI患者，对于肿瘤范围超越射野范围的所有病例都可以用M-ISO进行放疗计划设计。本研究中采用的M-ISO方法可以进行一些变换处理，比如将全弧形照射变换为射野或者半弧形照射等，此研究将作为下一步的研究重点。总之，M-ISO技术作为一种全新的计划设计理念值得在CSI病例甚至更多的临床病种上进行推广。