中华放射医学与防护杂志  2017, Vol. 37 Issue (12): 906-910   PDF    
早期鼻咽癌螺旋断层放疗颈部皮肤受量的剂量学研究
张玉雷1 , 廖雄飞2 , 黎杰2 , 白立新1 , 徐鹏2 , 李厨荣2 , 陈亚正2 , 王培2     
1. 610065 成都, 四川大学物理科学与技术学院;
2. 610041 成都, 四川省肿瘤医院放疗中心
[摘要] 目的 探索早期鼻咽癌螺旋断层放射治疗(Tomotherapy)计划设计过程中降低颈部皮肤受照剂量的方法。方法 采用简单随机抽样法选取17例已接受螺旋断层放射治疗的早期鼻咽癌病例,将各病例颈部外轮廓内缩3 mm生成新的组织器官即颈部皮肤组织,同时清除各靶区与颈部皮肤组织的交叉部分;针对上述处理过的病例进行两组计划设计,常规(TP)组按照常规计划方法进行螺旋断层放疗计划设计;新计划(NP)组是将颈部皮肤组织作为危及器官进行剂量限制计划设计;比较两组计划中各靶区以及危及器官的剂量参数、机器跳数以及治疗时间等参数。结果 两组计划均能满足临床处方要求,两组计划各靶区的D98D95以及D2差异均无统计学意义(P>0.05);NP组的脑干Dmax、脊髓D1 cm3、右侧腮腺Dmean高于TP组接受的剂量(t=2.47、2.34、2.77,P < 0.05),左颞颌关节Dmax较TP组低(t=2.30,P < 0.05),皮肤V30V40V50V60比TP组明显降低(t=8.37、6.02、5.82、4.89,P < 0.05)。NP组单次总机器跳数比TP组平均减少6.3%,单次实际执行时间比TP组平均减少8.1%。结论 早期鼻咽癌螺旋断层放射治疗应该勾画颈部皮肤,并在计划设计过程中将其作为危及器官进行剂量限制,该方法能够有效降低颈部皮肤受照剂量,减轻放射治疗过程中皮肤反应,提高患者生活质量。
[关键词] 鼻咽癌     螺旋断层放疗     皮肤剂量    
A dosimetric study of neck skin dose for early-stage nasopharyngeal carcinoma treated by Tomotherapy
Zhang Yulei1, Liao Xiongfei2, Li Jie2, Bai Lixin1, Xu Peng2, Li Churong2, Chen Yazheng2, Wang Pei2     
1. College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065, China;
2. Radiation Therapy Center, Sichuan Cancer Hospital & Institute, Chengdu 610041, China
Fund programs: Sichuan Province Science⁃Technology Support Plan Project(2015SZ0053)
Corresponding author: Liao Xiongfei, Email:fybre@163.com
[Abstract] Objective The purpose of this study is to investigate the method to reduce the radiation dose to the neck skin in the Tomotherapy treatment plans for early-stage nasopharyngeal carcinoma. Methods The 17 patients with early-stage nasopharyngeal carcinoma that have been treated by the Tomotherapy were selected randomly for this skin sparing study. The neck skin sparing region was generated as an internal margin of 3 mm from the out body contour, excluding the intercrossed area with the targets. Candidate patients were planned using TP and NP method respectively:the TP group was planned with the traditional method. The new neck skin region was considered as an organ at risk (OAR) for planning dose constrain in NP group. The dosimetric metrics of targets and OARs, monitor units (MU) and delivery time were compared as the end points of these two groups. Results The two treatment plan groups satisfied the clinical requirement. There were no significant differences for D98, D95 and D2 of the targets (P>0.05). The Dmax of brainstem, D1cc of spinal cord, Dmean of right parotid were higher in NP group than in the TP group (t=2.47, 2.34, 2.77, P < 0.05). The Dmax of left mandible joint was lower than TP group(t=2.30, P < 0.05). The V30, V40, V50 and V60 of the skin were considerably lower than TP group(t=8.37, 6.02, 5.82, 4.89, P < 0.05). The mean MU and mean delivery time per fraction of NP group were 6.3% and 8.1% less than that of TP group respectively. Conclusions The neck skin region should be delineated as an OAR to be spared in the Tomotherapy treatment planning for early-stage nasopharyngeal carcinoma. This method can reduce the skin radiation dose effectively, alleviate the skin reaction, and improve the life quality of patients in radiotherapy.
[Key words] Nasopharyngeal carcinoma     Helical tomotherapy     Skin dose    

鼻咽癌是我国常见的恶性肿瘤之一,放射治疗是目前鼻咽癌的首选治疗手段。随着放射治疗技术的不断发展,螺旋断层放射治疗(Tomotherapy)技术在鼻咽癌放疗中得到广泛应用,且剂量学优势显著。颈部皮肤损伤是鼻咽癌放射治疗常见的放疗不良反应之一,严重影响患者的生活质量,甚至影响放射治疗的顺利实施。本研究探索运用Tomotherapy系统在计划设计过程中寻找降低颈部皮肤受照剂量的方法,并分析影响皮肤受照剂量的相关因素。

资料与方法

1.治疗计划设计:采用简单随机抽样法选取已完成放射治疗的17例早期(分期为T2N0-1M0)鼻咽癌患者,将其CT图像以及医师勾画的组织器官通过DICOM网络统一传送至Eclipse 11.0版计划系统进行处理,勾画出颈部皮肤,具体方法是利用该计划系统自动识别的外轮廓内缩3 mm生成皮肤[1],并清除所有肿瘤靶区与皮肤交叉的区域,避免靶区剂量影响皮肤的受照剂量。放疗计划的设计参数主要包括:射野宽度为2.5 cm,剂量计算网格为0.39 cm×0.39 cm×0.39 cm,调制因子>3.5,螺距(pitch)比为0.43,64对二元气动多叶光栅,两组计划采用6 MV X射线。对17例患者重新进行螺旋断层放疗计划设计,每例设计2种计划:常规(TP)组是进行传统的螺旋断层计划设计,新计划(NP)组是将颈部皮肤作为危及器官进行一定的剂量限制。两组计划临床处方剂量以及危及器官限量均以“2010鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引专家共识[2]”作为标准,在此标准的基础上,保证靶区剂量、限制危及器官剂量、严格限制皮肤剂量。

2.治疗计划结果评估:靶区的分析指标是D98D95D2以及均匀性指数(homogeneity index,HI),D98D95D2分别表示靶区总体积的98%、95%、2%在照射过程中所受到的剂量;HI=(D2-D98)/D50计算所得,其值越小该器官所接受剂量越均匀;颈部皮肤的评价参数为V5V10~V70,以及颈部皮肤所受剂量的平均值(Dmean);机器跳数(MUs)和治疗时间。两个参数均采用17个病例的平均值。

3.统计学处理:采用SPSS 19.0软件对数据进行统计学分析,计量资料数据为正态分布,以x±s表示,两种计划剂量学比较采用配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1.靶区剂量参数比较:17例患者的两组计划方案的靶区剂量均能满足临床要求。颈部左淋巴结(PGTVlnL)D50,NP组计划高于TP组(t=2.98, P<0.05);颈部淋巴结引流区(PGTVln)D98,NP组计划低于TP组,差异有统计学意义(t=2.74, P<0.05)。其他靶区差异无统计学意义(P>0.05),见表 1

表 1 TP组计划和NP组计划靶区剂量参数比较(x±s) Table 1 Dosimetry of targets for TP group and NP group(x±s)

2.危及器官的剂量学参数比较:两组计划脑干的最大值Dmax、脊髓的1 cm3的体积剂量D1 cm3、右侧腮腺的平均剂量DmeanNP组较TP组接受的剂量高(t=2.47、2.34、2.77, P<0.05);左颞颌关节的最大值Dmax,NP组较TP组接受的剂量低,差异有统计学意义(t=2.30, P<0.05),但二者均在临床要求的限制之内,见表 2

表 2 TP组计划和NP组计划的危及器官参数的比较(Gy,x±s) Table 2 Dosimetry of OARs for TP group and NP group(Gy, x±s)

3.颈部皮肤的剂量学参数比较:NP组的V30V40V50V60比TP组明显降低(t=4.89~8.37, P<0.05)。NP组的V5V10V20V70比TP组也有所降低,Dmean分别为(20.39±7.14)和(19.28±9.25)Gy,差异均无统计学意义(P>0.05),见表 3

表 3 TP组计划和NP组计划的皮肤剂量参数比较(%,x±s) Table 3 Dosimetry of skin for TP group and NP group(%, x±s)

4.机器跳数及治疗时间比较:TP和NP两组计划单次总机器跳数分别为5 131±1 699和4 809±1 560(t=5.258,P<0.01),NP组比TP组平均减少6.3%;两种计划单次实际执行的时间分别为(6.2±2.0)和(5.7±1.8)min(t=4.582,P<0.01),NP组比TP组平均减少8.1%。

讨论

皮肤损伤是鼻咽癌放疗中常见不良反应的一种,对患者的治疗和生活影响严重。近年来随着放疗技术的进步,很多不良反应都有了很好的控制方案。Han等[3]报道了对鼻咽癌患者采用每次图像引导摆位更正了摆位误差,同时连续对患者的组织解剖学结构进行监测及时调整计划方案,对患者腮腺和脊髓的剂量有了很好地控制,由于腮腺和脊髓接受高剂量而引起的不良反应也有所减缓。尹珍珍等[4]对1 217例鼻咽癌患者进行分析,指出了鼻咽溃疡的在病理分期、营养状况、放疗剂量和日常护理方面的原因,并指出了相应的解决方案。但是对皮肤损伤的报道文章还很少,结合新的放疗技术解决皮肤损伤的有效方案更是寥寥。文献报道,螺旋断层放疗对鼻咽癌的治疗在剂量分布均匀性、剂量覆盖率、单次治疗时间、保护部分危及器官以及机器跳数等方面有明显优势,并可有效提高靶区剂量[5-7]。崔晓佳等[8]对47例鼻咽癌患者常规放疗和调强放疗对皮肤的损伤程度进行了对比分析,结果表明调强放疗导致的皮肤3级损伤发生率明显较常规放疗高。该研究将皮肤剂量的升高归因为颈部热塑膜,其中提及的靶区侵入皮肤对皮肤剂量的影响与本研究相同,但并未讨论螺旋断层放疗技术。Puebla等[9]对17例局部复发鼻咽癌患者的螺旋断层放疗结果研究,结果显示螺旋断层放疗对晚期不良反应的控制比调强放疗效果要好,可以全部控制在3级以下,文中提及了图像引导技术对剂量和组织解剖学位置的监控效果。

本研究中,TP组计划方案和NP组计划方案的靶区剂量覆盖率、剂量均匀性和对危及器官的保护均能满足临床需求。皮肤剂量体积NP组的V30V40V50V60比TP组明显降低,即采用将皮肤作为危及器官进行剂量控制在放疗计划的设计过程中效果明显。而对于皮肤所受剂量的实际测量工作将在下一步工作中进行,并与计划系统计算结果对比判断该种计划设计方法所取得的效果。将颈部皮肤作为危及器官进行剂量限制对于皮肤的V70有影响,但是这个高剂量对应的体积占皮肤总体一般都在5%以下,由于淋巴结引流区紧贴皮肤,而目前剂量变化梯度还不能达到很大,也就是剂量从高到低的变化需要一定的间距。因此,为了满足靶区剂量要求皮肤中势必会有一些高剂量,所以能从5%降低到1%,效果也十分明显。NP组计划的单次实际执行时间比TP组平均降低8.1%,同时机器跳数NP组计划比TP组计划降低6.3%,因此在降低了皮肤剂量的同时,缩短了实际治疗时间,增加了放疗加速器的使用效率。NP组计划将皮肤作为危及器官进行剂量限制,改变了治疗计划的优化条件,使得射束路径发生变化从而引起某些器官(如脊髓、脑干等)受量改变。有文献报道,患者皮肤接受剂量的平均值跟机器跳数密切相关;缩短治疗时间对于提升肿瘤的相对生物效应有所裨益[10]。由于患者很难长时间保持固定的姿势,并且长时间的治疗导致各组织间的解剖学位置发生变化,不利于精确治疗。可见,本研究采用的处理方式不仅降低了皮肤的剂量,同时缩短了实际治疗时间,起到了事半功倍的效果。

当然,引起皮肤损伤或者皮肤接受较高的剂量,除了由于靶区侵入皮肤而引起皮肤接受剂量升高的原因外,还有其他一些原因,如鼻咽癌治疗中采用的头颈部固定用头颈肩热塑膜,由于X射线的剂量学特性,其在达到最大的剂量吸收之前需要一个建成区域[11],热塑膜将X射线的建成区域外移,使得较高的剂量吸收落在皮肤上;放疗过程中腮腺体积明显缩小,但放疗计划未及时做出调整也会给皮肤剂量带来不必要的升高等。这些原因也为将来对鼻咽癌放疗中头颈部固定方式的改进提供了动力,凸显了放疗过程中采用图像引导技术的必要性及临床意义。

总之,在同样满足临床处方要求的前提下,将皮肤当作危及器官对其进行剂量限制,可以明显降低皮肤剂量,同时降低机器跳数,缩短治疗时间。对患者的治疗、康复和生活具有参考意义,对加速器的应用效率和维修保养也具有积极意义。

利益冲突 作者无利益冲突,排名无争议,作者的配偶、工作伙伴或子女不存在影响研究结果的财务关系,在此对研究的独立性和科学性予以保证
作者贡献声明 张玉雷执行项目的研究、撰写和修改论文;黎杰、白立新、徐鹏、李厨荣、陈亚正和王培执行部分研究;廖雄飞设计研究方案,分析讨论研究结果
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