鼻咽癌是常见头颈部肿瘤，传统静态调强放射治疗(sIMRT)已成为治疗鼻咽癌的常规方式。研究表 明，鼻咽癌使用高精度高处方剂量放疗具有更好的临床收益^{[1, 2]}。受sIMRT调制能力的限制，在保证危及器官(OAR)受量的前提下无法进一步提升处方剂量。随着放疗技术的发展，螺旋断层放疗(HT)在鼻咽癌放疗中的应用越来越广泛。HT具有更高的束流调强能力，能够达到比传统sIMRT更好的剂量分布，并能对OAR提供更好的保护^{[3, 4]}。本研究通过对比分析鼻咽癌sIMRT与HT计划，探讨鼻咽癌患者进行HT放疗时处方剂量提升的可行性及剂量学特点。

1. 一般临床资料：选取本院放疗科接受9野静态调强放疗的鼻咽癌患者10例，男性6例、女性4例，中位年龄45岁(20～65岁)。按照国际抗癌联盟(UICC)第6版分期标准，分期为Ⅱ～Ⅳ_a期^[5]。

2.模拟定位：使用荷兰飞利浦公司大孔径CT模拟定位机对患者进行CT扫描。患者采用仰卧位，头颈肩热塑模固定，扫描范围颅顶至胸骨柄，扫描层厚3 mm。

3. 靶区和OAR勾画：肿瘤靶区体积(GTV)为原发肿瘤与可见淋巴结；临床靶区体积1(CTV1)包括整个鼻咽部、咽后淋巴结区、斜坡、颅底、咽旁间隙、翼腭窝、蝶窦、鼻腔和上颌窦后1/3，双侧颈部淋巴引流区，下界至环甲膜；临床靶区体积2(CTV2)包括没有转移淋巴结的颈部淋巴引流区，范围为环甲膜下界至胸廓入口。为更好地研究HT和sIMRT在剂量提升方面的能力，将GTV和CTV1同时外扩5 mm形成计划靶区体积(PTV)，并以该区域定义同一处方剂量作为研究起点。重要解剖部位如脑干和耳蜗，原发肿瘤后方外放边界要小一些。评估的OAR包括脊髓、脑干、眼晶状体、视神经、腮腺(深叶)。

4.初始计划设计：两组计划均只针对GTV和CTV1外扩5 mm形成的PTV进行处方剂量提升试验。HT计划采用美国Accuray公司Tomotherapy Planning Station 5.0计划系统，计划参数包括铅门宽度 2.51 cm、调制因子为2.6～3.0、螺距0.287。sIMRT计划使用美国Varian公司Eclipse v 8.6计划系统，使用6 MV X射线制定9个照射野共面分布的sIMRT计划。

5. 处方剂量提升：计划制定过程中，逐步提升计划靶区的处方剂量，以任一OAR受照射剂量达到正常组织临床影响量化分析标准(QUANTEC)阈值时的处方剂量，作为处方剂量提升的终止点^[6]。对比HT及sIMRT计划的处方剂量和OAR受量。本研究所采用的OAR剂量限值：脑干D_max＜54 Gy、眼晶状体D_max＜7 Gy、脊髓＜45 Gy、腮腺D_mean＜25 Gy、视神经D_max＜55 Gy。其中，D_max、D_mean分别为OAR的最大剂量和平均剂量。

6. 处方剂量提升后HT和sIMRT计划评估

(1)HT和sIMRT计划的处方剂量及OAR受量分析：在OAR符合QUANTEC标准的前提下，分析HT及sIMRT计划所能实现的最大处方剂量。评估处方剂量提升后两组计划OAR的受量，并分析限制HT及sIMRT计划处方剂量提升的危及器官。

(2)处方剂量提升后的HT和sIMRT计划质量评估：评估处方剂量提升后的HT及sIMRT计划剂量分布及剂量体积直方图 (DVH)，并对剂量提升后的两组计划进行适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)评价^{[7, 8]}，相关计算如公式(1)、(2)所示：

式中，V_t,ref表 示参考等剂量线面包绕的靶区的体积，cm³；V_t表 示靶区体积，cm³；V_ref表 示参考等剂量线面所包绕的体积，cm³；D_2%表 示靶区2%体积的剂量，Gy；D_98%表 示靶区98%体积的剂量，Gy；D_p表 示靶区平均剂量，Gy。

7．统计学处理：数据以±s表 示。采用SPSS 17.0软件进行统计学分析，两组数据的比较采用配对t检验。采用MatLab 8.0软件重建剂量提升后的HT和sIMRT计划DVH数据。P＜0.05为差异有统计学意义。

1. 处方剂量提升空间分析：全部10例Eclipse计划在70 Gy处方剂量时，部分OAR受量已无法满足QUANTEC标准要求，需要降低处方剂量至(57.80±5.05)Gy。而10例HT计划在70 Gy处方剂量时，全部OAR均符合QUANTEC标准，在此基础上，可以将HT计划处方剂量提高至(81.90±10.67)Gy。处方剂量提升后，HT处方剂量平均值比sIMRT处方剂量平均值提高42.60%±21.93%(t=6.373，P＜0.01)。

2. 计划质量比较：剂量提升后HT计划的HI优于sIMRT计划(0.066±0.023、0.096±0.021，t=-2.288，P＜0.05)；而CI则略低于sIMRT计划(0.625±0.198、0.778±0.155，P＞0.05)。同一病例不同处方剂量的DVH图 及腮腺、脑干层面的横断面剂量分布如图 1和图 2所示。HT计划的靶区剂量跌落趋势要优于sIMRT计划，在处方剂量高于sIMRT计划的前提下，靶区剂量均匀性仍优于sIMRT计划。HT计划的高剂量曲线在OAR与PTV接近的区域比sIMRT收敛的更紧密，其在保护腮腺及脑干等重要危及器官中比sIMRT具有更大的优势。

图 1(Figure 1)

图 1 两组计划提升处方剂量的剂量体积直方图 A. 螺旋断层放疗(HT)计划，处方剂量74 Gy；B. 静态调强放疗(sIMRT)计划，处方剂量64 Gy Figure 1 Dose volume histogram after dose escalation A. Helical tomoterapy (HT) plan, prescription dose 74 Gy; B. Static-IMRT plan (sIMRT), prescription dose 64 Gy

图 2(Figure 2)

图 2 两组计划横断面剂量分布图 A. 螺旋断层放疗(HT)计划腮腺层面； B.HT计划脑干层面； Figure 2 Transversal dose distribution maps A. Slice at parotid from helical tomoterapy (HT) plan; B. Slice at brainstem C.静态调强放疗(sIMRT)计划腮腺层面； D. sIMRT计划脑干层面from HT plan; C. Slice at parotid from Static-IMRT plan (sIMRT) plan; D. Slice at brainstem from sIMRT plan

3. OAR受量分析：影响HI与IMRT处方剂量提升的OAR不同。限制HT计划处方剂量提升的OAR为脊髓(2例)、视神经(5例)和脑干(3例)，限制sIMRT计划处方剂量提升的OAR为眼晶状体(1例)、脊髓(1例)、腮腺(8例)。处方剂量提升后的HT计划sIMRT计划OAR受量详列于表 1。

表 1(Table 1)

表 1 HT和sIMRT计划处方剂量提升后危及器官的受量(Gy，)Table 1 The dosimetric factors of OARs after dose escalation (Gy, )

表 1 HT和sIMRT计划处方剂量提升后危及器官的受量(Gy，) Table 1 The dosimetric factors of OARs after dose escalation (Gy, )

HT机架每旋转照射1周有51个射野角度，配合64片二元气动多叶光栅进行调强放疗。HT通过调节多叶准直器(MLC)开关时间、机架旋转速度及治疗床运动速度来形成与靶区形状类似的靶区剂量分布^[9]。HT在治疗过程中每个治疗点都会被旋转扇形束重叠照射2～5 次，可照射子束流100～250个，子束流强度为0～100个，每次治疗使用几万个子束流。因而，HT系统对射线具有很强的调制能力^[10]。

HT制定计划可选铅门宽度有1.05、2.51和5.05 cm，不同铅门宽度对计划执行时间以及剂量分布具有较大影响。本研究在HT计划制定过程中铅门宽度统一采用2.51 cm。Kissick等^[11]和Chen等^[12]对螺距的研究表 明，当靶区偏离中心轴的距离在5 cm以内时，可以使用0.86/n(n为自然数)的经验公式找到最佳的螺距值。较小的螺距会提高靶区剂量的均匀性，而根据Westerly等^[13]的研究显示，当螺距较小时，HT计划的开合时间较短的叶片数目较多，会导致计划执行过程不准确性增加。因此，本研究中制定HT计划时采用0.287的螺距值。

针对鼻咽癌放疗，Levendag等^[1]的研究表 明，早期(T₁、T₂)鼻咽癌使用外照射联合内照射补量具有更好的临床效果，晚期(T₃、T₄)原发性鼻咽癌化疗联合高处方剂量(81 Gy)放疗具有更好的治疗收益。本研究数据显示，在保证OAR受量安全的前提下，HT与sIMRT相比能显著提升鼻咽癌放疗时原发灶的处方剂量，为鼻咽癌高剂量放疗提供技术支持。

Blanco等^[14]的研究表 明，当腮腺接受的平均剂量＜25.8 Gy时，腮腺的功能尚属正常，当超过该阈值，腮腺功能随着剂量的增加迅速下降，平均剂量每增加1 Gy，相应的腮腺功能下降5%左右。本研究在提升靶区处方剂量后，相比sIMRT计划，HT计划仍可以大幅度降低左、右侧腮腺平均剂量。同时，HT计划可以将勾画的眼晶状体设置为完全屏蔽以避免射线的直接照射，可以有效地降低眼晶状体剂量。相比sIMRT计划，HT计划在靶区剂量提升后，仍可以得到相近的眼晶状体剂量。因此，HT的高束流调强能力能更好地保护腮腺、眼晶状体等器官的正常功能。本研究中影响HT计划处方剂量阈值的OAR主要为视神经、脑干等串行器官，而腮腺、眼球、眼晶状体等受量距离阈值还有部分空间。因此，在使用HT技术进行鼻咽癌的高剂量放疗时应该注意对视神经和脑干的保护，可在计划制定过程中适当提高其优化权重。

本研究中HT计划的HI优于sIMRT计划，与Lee等^[15]的研究一致。Tomo的高调制能力使其能在靶区附近的正常组织需要躲避时，仍能非常好地维持靶区剂量均匀性^[16]，而HT计划的CI则低于sIMRT计划。本研究中HI计划采用的Tomotherapy Planning Station 5.0版本，为在高处方剂量的条件下更好地降低OAR受量，本研究中HT计划进行了多次优化计算。靶区与OAR相接或者相近之处其剂量线局部适形度有显著下降，从而影响HT计划整体适形度。而传统sIMRT对OAR无法提供和HT相媲美的保护能力，在OAR和靶区相接或者相近之处高剂量线仍旧覆盖OAR，使得sIMRT计划的局部适形度受影响很小。因此，sIMRT计划的CI略高于HT计划。

本研究将HT和sIMRT计划进行处方剂量提升，以探究螺旋断层放疗的高束流调强能力在鼻咽癌中对OAR的保护能力，同时，对鼻咽癌HT放疗计划制定时如何更好地保护OAR提供参考。不足之处在于，本研究仅考虑处方剂量提升所带来的物理效应，未对颞叶、下颌骨接受高剂量照射时的坏死状况进行评估。在本研究病例中，部分颞叶及下颌骨已进入剂量提升的PTV范围内，该部分颞叶及下颌骨势必要接受高剂量照射。因此，鼻咽癌HT放疗处方剂量提升的临床收益还需要进一步观察研究。

综上所述，鼻咽癌的HT放疗在保证OAR正常受量的情况下具有较大的提升潜力，尤其在OAR存在较大风险或sIMRT无法满足剂量要求时，可考虑使用HT实施放疗。

利益冲突 所有的共同作者均于投稿前阅读并认可本研究内容，本研究不存在任何潜在利益冲突

作者贡献声明 谷家冰、尹勇提出研究思路和设计研究方案；魏玉梅、巩贯忠、马长生负责入组病例图 像的前期处理；谷家冰、朱健负责所有病例HT计划的制定，数据的整理和分析，论文起草和最终版本修订