中国血液流变学杂志.2020;30(4)539 doi: 10.3969/j.issn. 1009-881X.2020.04.036
叶璇下降头甘广辉u，吴琼2安七炫电影
(1.苏州大学放射医学与公共卫生学院，江苏苏州215123; 2.苏州大学附属第一医院放疗科，江苏苏州215006)
摘要：目的比较使用旋转容积调强放疗（VMAT )和固定野调强放疗（IMRT )技术在胸中段食管癌放疗中靶区和危及 器官的剂量学、计划复杂度、计划7通过率的差异，为临床针对不同的病人选择合适的放疗方案。方法选取2017年一2018 年苏州大学附属第一医院的20例胸中上段食管癌患者。固定技术采用头颈肩热塑模，行大孔径定位CT扫描。基于《肿 瘤放射学》，并结合患者的辅助检查对靶区和正常组织进行勾画。分别采用VMAT和IMRT技术设计计划。通过剂量直 方图（D V H)和等剂量曲线比较两种计划的剂量学差异。统计两种计划形成的控制点（C P)、每个CP的子野面积（SA) 和跳数（M U)等参数对计划的复杂程度进行评估。使用PTW 729三维剂量验证设备对计划进行剂量验证，比较两种计划的 三维7通过率。结果在剂量学上，VMAT在靶区的均匀性和适形性优于IM R T，肺的V2。和脊髓的D2剂量IMRT高于VMAT. V5的剂量IMRT更低，肺的平均剂量两者差异无统计学意义:VMAT的CP数量少，并且SA低于5 cm x 5 cm和MU低于3的CP 数量比IMRT少，计划的复杂度更低，计划的可靠性更高。三维验
证中，7(2%/2m m、3%/3m m，4%/4m m)的通过率两 者差异均无统计学意义。结论VMAT和IMRT计划均能满足临床h的要求，VMAT计划能够提供更好的均匀性和适形 性，正常组织的照射剂量更低，并且计划的复杂度更低，计划的稳定性和准确性更好，VMAT和IMRT计划的7通过率无明 显差异。因此，对于胸中段食管癌，VMAT技术优于IMRT:
关键词：VMAT; IM R T；计划复杂度；均匀性；适形性
中图分类号：R730.55; R735.1 文献标识码： A 文章编号：1009-88 lX(2020)04-0539-04 VMAT Versus IMRT for Treatment of Middle Thoracic Esophageal Cancer
G A N G uang-hui12, W U Q iong'
(1.School o f Radiation Medicine and Public Health, Soochow University, Suzhou, Jiangsu, 215123, China; 2.The
First Affiliated Hospital o f Soochow University, Suzhou, Jiangsu, 215006, China)
Abstract：Objective To compare the difference of the plan in dosimetry, complexity and gamma passing rates at the radiotherapy o f thoracic middle esophageal cancer between volumetric-modulated arc therapy (V M A T) and intensity modulation radiotherapy (IM R T). It is to select the ap
propriate radiotherapy scheme for different patients in clinical practice. Methods Twenty patients with middle and upper thoracic esophageal cancer treated in the First A ffiliated Hospital o f Soochow U niversity from 2017 to 2018 were selected, the fixation method used the head and shoulder thermoplastic m ask and performed large-aperture positioning C T scan. V M A T and IM R T technology were used to design the radiotherapy plan, and the target and normal tissue were delineated based on the patient，s auxiliary examination. The dosimetry differences between the two plans were compared by D V H(dose histogram) and isodose curve. The control points (C P), the monitor unit (M U) and segments area (S A) were used to evaluate the complexity o f the plan, the plan，s Q A (quality assurance) performed by P T W729 3D dose verification equipment to compare the difference o f the passage rates o f 7(2%/2 mm, 3%/3 mm, 4%/4 mm). Results The homogeneity index (H I) and conformity index (C l) o f target V M A T were better than IM RT.
收稿日期：2020_1M2 作者简介：甘广辉(1990—)，男，江西吉安人，硕士，技师，研究方向：远程放疗。
通讯作者：吴琼，E-mail:15445803@qq
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The lung's V20 dose and D2 dose o f spinal cord IM R T was higher, but the V5 dose o f lung was lower. L u n g's mean dose has no significant difference. The number of C P and M U, the percentage o f the two parameters that S A less than 5 cm x 5 cm and M U less than 3 is less than IM RT. So the IM R T is more complex than V M A T. In 3D verification, there was no significant difference in the passing rate o f 7(2%/2 mm, 3%/3 mm, 4%/4 mm) between the two plans. Conclusion Both V M A T and IM R T can meet the requirements o f clinical treatment. V M A T can provide better H I and C l, the radiation dose o f nomial tissue is lower and the complexity o f plan is lower. So V M A T technology is better for treatment o f the thoracic middle esophageal cancer.
K ey words：V M A T; IM R T; H I; C l; complexity o f plan
食管癌是临床上常见的消化道肿瘤，根据世
界卫生组织2014年发布的《世界癌症报告》，食 管癌发病率居世界第六位。目前，食管癌的 手段主要包括手术、化疗、放疗。放射作为 食管癌重要手段之一，食管癌的放化疗5年 生存率可以达到34%[1_2]。随着放射技术的提升发 展，目前食管癌放疗技术主要有三维适形放疗(3DCRT )、固定野调强放疗（IMRT)、旋转容 积调强放疗（VMAT)等。相对于3DCRT，IMRT 技术使用多角度布野，逆向优化的方式，能够提供 更好的耙区适形性（conformity index,CI )、均匀 性（homogeneity
index,H I)【3〗。VMAT采用机架多 角度旋转，动态多页光栅，可变的剂量率技术。相 对于IMRT,VMAT具有更高的剂量调制能力，计划 的执行效率更快，跳数（MU )更少，适用于复杂 的靶区[4_5]。本文分析了IMRT和VMAT技术在食管 癌放疗中计划的复杂度和计划质量，并对靶区和危 及器官进行剂量学分析，为临床上食管癌患者放疗 选择最好的放疗计划方案。
I资料和方法1.1资料选取2017年一 2018年在我院放疗的胸中上 段食管癌患者20例，男性16例，女性4例，中位年 龄58岁。病理诊断均为鱗状细胞癌，完善相关检 查，无放疗禁忌证。
1.2模拟定位CT扫描所有患者采用仰卧位，采用热 塑模进行体位固定。行大孔径CT进行增强定位扫 描，扫描层厚为0.3 cm。CT图像重建后，上传至放 疗计划系统中进行靶区勾画和计划设计。
1.3靶区和危及器官勾画食管癌靶区的勾両没有 统一的标准，美_癌症联合会（AJCC )将食管癌 分为四段。放疗医生参考第四版《肿瘤放射 学》，并结合患者的食管镜、食管钡剂、胸部CT 等检查资料对靶区GTV进行确定，GTV主要包括映 像上可见的原发灶和淋巴结。在GTV的基础上头脚 外放3 cm作为CTV的边界[61。基于IGRT技术，参考 本科室Axesse加速器胸部患者的摆位误差，在 GTV、CTV的基础上外放5 mm作为PGTV和PTV。参照RTOG (Radiation Therapy Oncology Group)、ICRU 62号和83号报告对患者的左右肺、脊髓等危 及器官进行勾画。如图1所示。
图1靶L x：和正常绀织的勾両
1.4放疗计划设计采用放疗同步推量方案进行计划 设计，靶区处方采用根治剂量PGTV:60Gy/30F; PTV:54 Gy/30F。使用医科达Axesse加速器实施治 疗。该加速器配备Agility多页准直器，最大射野可 达到40 cmX40 cm,60对多页光栅（MLC)。分别设计VM A T计划和丨M RT计划。采用医科达M onaco 5.1版的计划系统（TPS)进行计划设计，VMAT计 划采用6M-X线双弧技术，最大控制点（C P)限制 为每个弧为100，最小子野宽度设定为1cm，弧的 步进角度20;【MRT计划采用6M-X线定角dMLC
技
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术，分别布置5个射野，最大CP限制为每个野30，95%的靶区体积进行剂量归一。如图2所示是IMRT 最小子野宽度为1cm。使用蒙卡算法进行剂量优化和VMAT计划的剂量直方图（DVH )比较。
计算。计划完成后，分别将60〇¥剂量覆盖PGTV
图2 IMRT和VMAT的DVH图
1.5计划剂量学评估参数参考ICRU 83号报告进行 靶区和危及器官的剂量评估。基于DVH和等剂量 曲线，使用D2、D98来评估靶区的吸收剂量。HI和CI分别评估靶区的均勻性和适形度^ HI定义为0，与 D99的差值与处方剂量（Dp)的比值，CI定义为处 方剂量覆盖的体积（VT.Pi)靶区的体积（V Pi)的比 值。左、右肺和双肺采用V5、V2。和D m e a n#数进行 评估和比较，脊髓则采用D2最大剂量来评估。
I.6计划复杂度评估参数VMAT和丨MRT计划的复杂 度主要与CP、MU和子野面积（SA)有关。在两个 连续的CP之间，MU/CP的比值越低，对MLC的运 动速度和到位精度要求越高，因此该计划的复杂度 越高。每个CP间，SA的大小影响计划剂量的不确 定性，SA越小，剂量的不确定性越大，准确性越低，统计CP间MU低于3所占的百分比，即％(MU/ CP< 3 )。统计每个CP的SA< 5 cm x5 cm所占比，即％ (SA/CP< 5 cm x5 cm )。使用这两个参数分 别来评估VMAT和IMRT计划的复杂性。
1.7剂量验证评估参数参照AAPM TG142报告对加 速器进行质量控制（Q C)。使用德国PTW公司的 OCTAVES Detector729计划验证设备对每个计划进 行剂量上的验证（Q A)，如图3所示。该验证设备 具有729个半导体探测器，分辨率0.1mGy，每个探 头的中心间距是1cm，最大测量野27 cm X27 cm。使用MEPHYSTO Navigator软件处理729接收的计划 剂量信息，对计划进行3D的7分析。使用绝对剂量 2%/2 mm、3%/3 mm、4%/4 mm和 10%的最低阈值 的验证标准作为计划的通过率评估标准D
图3 PTW 729验证设济
2结果
分别对丨MRT和VMAT两种技术的计划剂量学、计划质量、计划通过率参数进行统计分析。如表1所示，VMAT计划的靶区HI和CI相对于IMRT更加 好，左、右肺的乂2。和脊髓的02剂量更低，但是肺 V5的剂量丨M RT更低。放疗至肺损伤主要用V2。和 Dm e a n来评估，因此在剂量学上，VMAT
计划优于
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表2分别对I M R T和V M A T计划的复杂度参数 进行统计。结果表明，丨M R T计划的C P和M U都高 于V M A T, M U/C P和S A/C P的所占百分比都高于 V M A T, IM R T的计划复杂度更高。.
表3是两组计划剂量验证的结果，I M R T和V M A T计划在三维7通过率分析中差异无统计学意 义（尸 >0.05) 0
表1IMRT和VMAT靶区和危及器官的剂量学统计（I±S)结构IMRT VMAT
PGTV
HI ( % )0.077 ±0.0120.064 ±0.015
CI ( % )0.71 ±0.150.82 ±0.12
PTV
CI ( % )0.83±0.110.92 ±0.13
右肺
v5( % )42.50 ±8.4252.30 ± 10.43
V2〇( % )26.40 ±3.7522.20 ±8.76
Dm e a n( cG y)1151.60 ± 120.451205.70 ± 115.47左肺
V5( % )30.50 ±8.5338.40 ± 10.37
斛珠夫人结局是什么V2〇( % )18.50 ±3.2816.53 ±5.28
Dm e a n( cGy )912.32 ± 110.34978.56 ± 120.56总肺
V5( % )36.43 ±5.4342.65 ± 7.45
关于秋天的四字成语V20( % )21.53 ±7.3519.83 ±5.83
Dm e a n( cGy )1011.43 ±98.761089.56 ± 101.32脊髓
D2( cGy ) 4 044.00 ± 167.52 3 753.57 ± 199.76
表2 IMRT和VMAT计划复杂度参数统计（I±s )
复杂度参数IMRT VMAT
CP145 ±0110±5.3 MU ( m u)80：U：3± 115.03 673.08 ± 101.05 MU/CP <5 ( % )68.45 ± 15.7248.76 ±8.61
SA/CP < 5 cm x 5 cm ( % ) 39.67 ± 15.8215.23 ±9.81表3 IMRT和VMAT计划的通过率分析（7±s)伽马分析标准IMRT VMAT
2%/2 mm ( % )90.80 ± 0.9894.50 ± 0.50
3%/3 mm ( % )97.00 ± 1.3097.50 ±0.67
4%/4 mm ( % )98.30 ± 1.7099.80 ±0.80
3讨论
胸中上段食管癌是临床上常见的恶性肿瘤。从 常规的3D C R T发展到IM R T、V M A T技术，技术的 提升不仅提高了靶区的H I和C I，而且能更好地保 护危及器官，降低危及器官的受量。技术的提升虽
然带来了高度的适形和危及器官的受益，但是加速 器需要更强的调制能力来实现，形成更多的子野和 C P，计划的复杂度大大提高。计划的复杂度越高，计划的剂量学准确度和稳定性越差。因此，在临床
上将计划的复杂度作为衡量和评估计划的标准，尽
量减少计划中SA和MU小的CP的数量，提高计划的
质量。
V M A T是Y u于1995年首先提出的一种基于调强
放疗技术发展而来的弧形照射技术。通过多野光栅
运动速度、机器剂量率、机架旋转速度与弧度的精
皇甫圣华资料确计算与配合而实现靶区的精准照射，不仅在靶区
的HI与CI方面得到了提升，同时在速度与效率
上明显优于其他技术。
综上所述，整体来讲在靶区覆盖方面V M A T计
划要优于IM R T计划，能够为靶区提供更好的C I与
H I，对肿瘤实施精准照射奠定剂量学基础，可以
明显降低包括肺、脊髓等危及器官剂量，减少放疗
并发症的发生。计划的复杂性IM R T高于V M A T,
V M A T的剂量准确性更高
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