引用本文： 賴佳路, 劉首鵬, 張琴, 柏森, 鐘仁明. 有無均整器調強與容積旋轉調強在甲狀腺功能亢進突眼放射治療中的劑量學研究. 華西醫學, 2019, 34(2): 172-178. doi: 10.7507/1002-0179.201810017 復制
甲狀腺功能亢進（甲亢）突眼是甲亢常見并發癥之一[1]。通過射線對球后組織進行照射可以有效緩解癥狀、阻止突眼發展，有效率為 50%～70%[2-3]。白內障為該病放射治療（放療）常見并發癥。白內障的發生率與眼晶狀體受照劑量大小有關，最大限度降低眼晶狀體的受照劑量具有重要的臨床意義。放療計劃設計是精確放療技術實現的關鍵環節[4]。計劃質量的好壞不僅反映在靶區劑量分布和危及器官受照劑量方面，同時治療時間也是衡量計劃質量好壞的一個重要參數，更少的治療時間可以降低患者在治療過程中身體挪動的概率，減少出錯的可能。均整過濾器（flatting filter，FF）的作用是將光子束均整為具有一定平坦度的均勻光子束，為了讓靶區內的劑量均勻分布，FF 對于普通的放療來說非常重要。但隨著放療技術的進步，調強放療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）和容積旋轉調強放療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）均能通過多葉準直器的運動對輻射野內的劑量強度按照一定要求進行調制，理論上完全可以移除均整器（flatting filter free，FFF）實現靶區內均勻的劑量分布。國內外有相關文獻研究過 FF、FFF 兩種模式對計劃劑量學參數的影響[5-9]，但研究內容過于單一。如僅比較 FF、FFF 兩種模式 VMAT 之間劑量學參數，或者僅比較 FF、FFF 兩種模式 IMRT 之間劑量學參數。目前國內外尚未見研究薄多葉準直器葉片下采用 FFF 與 FF 兩種模式的 IMRT 和 VMAT 4 種治療方式應用于甲亢突眼放療的劑量學差異的相關文獻研究。本研究在一種多葉準直器葉片薄至 2.5 mm 的直線加速器上探討 IMRT、非均整調強放療（flattening filter free intensity modulated radiotherapy，3FIMRT）、VMAT、非均整旋轉調強放療（flattening filter free volumetric modulated arc therapy，3FVMAT）4 種治療模式計劃應用于甲亢突眼放療的劑量學特性，為甲亢突眼放療的技術選擇提供參考依據。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選取 2016 年 9 月—2017 年 9 月在四川大學華西醫院放療科接受放療的 29 例甲亢突眼患者的 CT 資料，其中男 13 例，女 16 例；年齡 34～71 歲，中位年齡 52 歲；靶區體積 31.4～56.5 cm3，平均體積 43.27 cm3。所有患者均為雙眼發病且就診前未接受過放療。患者均簽署放療知情同意書。本研究經四川大學華西醫院生物醫學倫理委員會審批通過，審批號：2019 年（審）28 號。
1.2 體位固定及靶區勾畫
所有患者均采用仰臥位，雙手靠體，采用頭頸肩熱塑面膜固定，CT 掃描范圍為顱頂至鎖骨頭下，掃描方式為平掃，掃描層厚為 3 mm。掃描后 CT 圖像由網絡傳輸至 Eclipse 計劃系統。由放療醫生勾畫出臨床靶區（clinical target volume，CTV）。考慮到甲亢突眼為良性腫瘤，且頭部腫瘤患者在治療過程中擺位誤差很小，為了最大限度地降低正常組織受到的劑量，本科室放療醫生僅僅對球后軟組織（包括內外直肌、上下直肌）進行勾畫形成 CTV，不再對 CTV 外放一定距離形成計劃靶區。危及器官包括雙側眼晶狀體、眼球、視神經、腦。處方劑量為 2 120 cGy，單次劑量為 212 cGy，5 次/周，2 周完成。
1.3 治療設備與計劃設計
在 Eclipse 計劃系統上使用瓦里安最先進的 Edge 直線加速器模型（60 對多葉準直器，中間 32 對葉片寬度 2.5 mm，其余為 5 mm，最大能形成 40 cm×22 cm 的射野）對 29 例患者分別重新設計 IMRT、3FIMRT、VMAT、3FVMAT 4 種計劃。Edge 直線加速器配置有 X 射線能量為 6 MV 的 FF、FFF 兩種出束模式。最高劑量率分別為 600、1 400 MU/min。本研究 4 種治療計劃均采用 6 MV X 射線。其中，FFF 模式最高劑量率采用 1 400 MU/min，FF 模式最高劑量率采用 600 MU/min。4 種治療計劃優化約束條件相同，劑量計算均采用各向異性分析算法。鑒于國內外相關文獻報道，對于頭頸部腫瘤中體積較小的危及器官劑量計算網格不宜太大[10-12]。慮到眼晶狀體較小，我們選用的劑量計算網格為 1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm。為方便 4 種計劃之間的比較，所有計劃均做相同的歸一，最終劑量歸一到 CTV 的 D95%（即 100% 的處方劑量線包繞 95% 的 CTV 體積）。
1.3.1 IMRT 和 3FIMRT 計劃設計
根據科室多年來對于甲亢突眼調強計劃設計的經驗，采用 7 個野逆向調強，射野角度分別為 240、280、320、0、40、80、120°。兩種模式調強均采用滑窗技術。治療過程中開啟自動模式，即一個野出束完畢，機架會自動旋轉到另一個野繼續出束，直到所有野出束完畢。為了減少兩靶區之間正常組織受到照射，機架角度為 320、0、40° 時候將準直器角度調整為 90°（圖 1）。
圖1
兩種模式調強計劃中甲亢突眼患者靶區和眼晶狀體與準直器方向位置關系示意圖
其中紫色為靶區，綠色為眼晶狀體，a、b、c 分別為機架角度為 320、0、40° 時候將準直器角度調整為 90°
1.3.2 VMAT 和 3FVMAT 計劃設計
兩種模式旋轉調強均采用 2 個弧，起始角度均為 240°，終止角度為 120°，在機架順時針和逆時針旋轉過程中將準直器方向分別設置為 68° 和 292°（圖 2）。
圖2
兩種模式旋轉調強計劃中甲亢突眼患者靶區和眼晶狀體與準直器方向位置關系示意圖
其中紫色為靶區，綠色為眼晶狀體，a、b 分別將順時針和逆時針旋轉時候準直器方向調整為 68° 和 292°
1.4 劑量學評估指標
比較靶區和危及器官的劑量體積直方圖，靶區最大劑量（maximum dose，Dmax）、最小劑量（minimum dose，Dmin）、靶區平均劑量（mean dose，Dmean）、靶區適形指數（conformity index，CI）[13]、靶區均勻指數（homogeneity index，HI）[14]、50% 處方劑量包裹的體積（V50%）和劑量梯度指數（gradient index，GI）[15]。由于處方劑量不是太高，本研究在危及器官方面只討論眼晶狀體最大量（Lens Dmax）、眼晶狀體平均量（Lens Dmean）和腦平均量（Brain Dmean）。
 |
公式（1）中 Vt 為靶區體積，Vt，ref 為參考劑量線所包繞的靶區體積，Vref 為參考劑量線所包繞的所有區域的體積。CI 值為 0～1，該值越接近 1 表示靶區的適形度越好。
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公式（2）中，D2% 表示劑量體積直方圖線上 2% 的靶區體積對應的照射劑量，D98% 表示 98% 的靶區體積對應的照射劑量，ICRU 83 號報告[16]建議用 D2% 代替靶區最大值，D98% 代替靶區最小值，但行業主流觀點將 D1% 作為靶區最大值，D99% 作為靶區最小值，本研究便是采用 D1% 和 D99% 分別作為靶區最大值和最小值。Dp 為處方劑量。HI 值越接近 0 表示靶區均勻性越好。
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公式（3）中，V50% 為 50% 的處方劑量線所包繞的體積，V100% 為 100% 的處方劑量線所包繞的體積，GI 越小表示劑量跌落越快。其他參數包括機器跳數和治療時間（從機器出束開始至全部射野出束完畢，包括治療中機架旋轉時間和準直器旋轉時間）。
1.5 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析。若計量資料數據服從正態分布，采用均數±標準差表示，若非正態分布則以中位數（四分位數間距）表示。如果數據符合正態分布且方差齊性，用隨機區組設計的方差分析（配伍組設計），如果差異有統計學意義，則采用 LSD 法進一步進行數據間均數兩兩比較。如果數據不滿足正態、方差齊性則采用 Friedman 秩和檢驗。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 劑量分布和劑量體積直方圖比較
測試結果表明 4 種治療技術均能滿足臨床劑量要求，典型病例劑量分布見圖 3（包括冠狀位、橫斷位、矢狀位）。圖中等劑量曲線由里到外分別為 2 120、2 014、1 060、700 cGy。4 種治療方式中 2 120 cGy 和 2 014 cGy 的劑量線無明顯差異，700 cGy 的劑量線均能很好地避開眼晶狀體，眼晶狀體受照劑量少于 700 cGy 是醫生的限量要求。1 060 cGy 和 700 cGy 的等劑量線在橫斷面、矢狀面差異明顯。其中，IMRT 和 3FIMRT 等劑量線分布類似，VMAT 和 3FVMAT 等劑量線分布類似。圖 4 為該病例對應的劑量體積直方圖，由圖可知差異較明顯的是腦組織受到的劑量，VMAT 和 3FVMAT 腦組織受量低于 IMRT 和 3FIMRT，3FVMAT 腦組織受量低于 VMAT。4 種治療方式靶區和眼晶狀體受量差別較小，3FVMAT 在眼晶狀體受照劑量方面略低于其他 3 種計劃。
圖3
同一甲亢突眼患者四種治療方式冠狀位、橫斷位及矢狀位的等劑量曲線劑量分布圖
圖4
甲亢突眼患者四種計劃的劑量體積直方圖比較
2.2 各種治療方式靶區和危及器官劑量參數比較
CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 在 4 種治療方式之間差異有統計學意義（P<0.05），3FVMAT 與 VMAT 計劃的靶區 Dmin 高于 3FIMRT 和 IMRT（P<0.05），3FVMAT 和 VMAT 的 V50%、GI 均小于 IMRT 和 3FIMRT（P<0.05），IMRT 和 3FIMRT 靶區 CI 優于 VMAT 和 3FVMAT（P<0.05）。在 CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 方面，IMRT 和 3FIMRT 之間差異無統計學意義（P>0.05），VMAT 和 3FVMAT 之間差異亦無統計學意義（P>0.05）。對于 CTV 的 Dmax、Dmean、HI，4 種治療方式之間差異無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
表1
四種治療計劃 CTV 參數比較（n=29，
）
4 種計劃眼晶狀體 Lens Dmax 方面差異無統計學意義（P>0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面，3FVMAT 計劃與其他 3 種計劃相比受量最低，差異有統計學意義（P<0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面 IMRT 和 3FIMRT 之間差異無統計學意義（P>0.05），兩種計劃在 Brain Dmean 方面均高于 VMAT、3FVMAT，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
四種治療計劃危及器官參數比較（n=29，cGy，
）
2.3 機器跳數和治療時間比較
機器跳數和治療時間方面 4 種治療計劃之間差異均有統計學意義（P<0.05）。FF、FFF 兩種模式無論調強還是旋轉調強，FFF 模式計劃機器平均跳數均高于 FF 模式計劃；3FIMRT 與 IMRT 相比機器跳數增加了 17.3% 左右，二者之間差異有統計學意義（P<0.05），3FVMAT 機器平均跳數略高于 VMAT，但兩者之間差異無統計學意義（P>0.05）。3FVMAT 機器平均跳數與 IMRT 和 3FIMRT 相比分別減少約 65.07%、70.22%，差異有統計學意義（P<0.05）。盡管 3FIMRT 機器跳數高于 IMRT 但是治療時間卻縮短了 19.85%，二者在治療時間方面差異有統計學意義（P<0.05）；VMAT 和 3FVMAT 治療時間幾乎相同，平均約為 103 s，與 IMRT 和 3FIMRT 相比分別減少了 48.1%、35.24%。具體數值詳見表 3。
表3
四種治療計劃機器跳數和治療時間參數比較（n=29，
）
3 討論
甲亢突眼靶區類似“桃心”形，周圍毗鄰危及器官眼晶狀體，普通適形放療不能在滿足靶區劑量跌落的同時得到較好的靶區適形度。IMRT 技術與三維適形放療相比，在提高靶區受照劑量的同時可以更好地保護正常組織，并且擁有更好的靶區適形度[17]。而 VMAT 技術作為 IMRT 的另一種實現方式，其不僅能實現與 IMRT 相媲美的劑量分布，而且在很大程度上縮短了治療時間，提高了治療效率[18]。一些研究表明，FFF 模式與傳統的 FF 模式相比，可以降低機頭散射和電子污染，從而降低野外劑量，更好地保護正常組織[19]。本研究在多葉準直器葉片寬度為 2.5 mm 的 Edge 直線加速器上，對甲亢突眼進行了 IMRT、VMAT 與 3FIMRT、3FVMAT 4 種治療計劃設計并進行了劑量學的比較。研究結果表明，4 種治療技術均可滿足臨床要求，在靶區最大值、平均值和均勻性方面 4 種治療計劃之間無明顯差異。本研究發現 IMRT 和 3FIMRT 的 CI 值優于 VMAT 和 3FVMAT。該結果和單改仙等[20]報告的結果相反。分析原因一方面可能與本研究選用的加速器有關。本研究選用瓦里安最先進 Edge 直線加速器，由于葉片薄至 2.5 mm，這樣薄的葉片對調強計劃 CI 的改善更大，一定程度上“削弱”了旋轉調強在 CI 方面帶來的優勢，另一方面也有可能與甲亢突眼特殊的“桃心”形靶區形狀有關系。有研究者發現旋轉調強的短板，如對于復雜靶區，較少的弧未必能達到很好的劑量分布[21]。FFF 模式由于取消了均整器，其劑量分布在射野中心及邊緣極不均勻。一般來講，實現大野均勻照射，FFF 計劃機器跳數會高于 FF 模式計劃[22]。本研究靶區雖不算大，但由于其特殊的形狀，最后也得到了類似的結果。3FIMRT 機器跳數略高于 IMRT 計劃（高出 17.3% 左右），兩者之間差異有統計學意義。3FVMAT 機器跳數略高于 VMAT，但是二者之間差異無統計學意義。分析原因，FFF 模式由于移除了均整器，射線軟化，FFF 模式射線質與 4 MV X 射線接近，由于調強計劃射野個數有限，在某些射野方向上，由于距離靶區稍遠，FFF 模式需要輸出更多的機器跳數來滿足靶區劑量。FFF、FF 模式的旋轉調強機器跳數與 IMRT 和 3FIMRT 相比減少約 65%、70%。治療效率方面，3FIMRT 快于 IMRT，治療時間縮短 19.6%。FFF 與 FF 兩種模式的旋轉調強的執行時間幾乎相等，分析原因是由于治療計劃機器跳數并不高，執行過程中加速器不需要降低機架轉速來完成劑量“投遞”，此外加速器也無需以最大劑量率出束。實際測試過程中，我們也發現 3FVMAT 并未以高劑量率出束。
綜上所述，3FIMRT 與 IMRT 相比能帶來治療時間上的優勢，但是治療時間仍然長于 VMAT、3FVMAT 計劃。在治療時間上 3FVMAT 與 VMAT 相比并無優勢。雖然該研究結果表明適形度方面兩種模式調強反而優于兩種模式旋轉調強，但考慮到腦組織受量、機器跳數和治療時間等方面優勢，甲亢突眼應該首選兩種模式旋轉調強。對于配置有 FFF 模式的醫療單位，考慮到正常組織的保護，3FVMAT 是一種與 VMAT 相比能帶來更好劑量學優勢的治療方式。
甲狀腺功能亢進（甲亢）突眼是甲亢常見并發癥之一[1]。通過射線對球后組織進行照射可以有效緩解癥狀、阻止突眼發展，有效率為 50%～70%[2-3]。白內障為該病放射治療（放療）常見并發癥。白內障的發生率與眼晶狀體受照劑量大小有關，最大限度降低眼晶狀體的受照劑量具有重要的臨床意義。放療計劃設計是精確放療技術實現的關鍵環節[4]。計劃質量的好壞不僅反映在靶區劑量分布和危及器官受照劑量方面，同時治療時間也是衡量計劃質量好壞的一個重要參數，更少的治療時間可以降低患者在治療過程中身體挪動的概率，減少出錯的可能。均整過濾器（flatting filter，FF）的作用是將光子束均整為具有一定平坦度的均勻光子束，為了讓靶區內的劑量均勻分布，FF 對于普通的放療來說非常重要。但隨著放療技術的進步，調強放療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）和容積旋轉調強放療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）均能通過多葉準直器的運動對輻射野內的劑量強度按照一定要求進行調制，理論上完全可以移除均整器（flatting filter free，FFF）實現靶區內均勻的劑量分布。國內外有相關文獻研究過 FF、FFF 兩種模式對計劃劑量學參數的影響[5-9]，但研究內容過于單一。如僅比較 FF、FFF 兩種模式 VMAT 之間劑量學參數，或者僅比較 FF、FFF 兩種模式 IMRT 之間劑量學參數。目前國內外尚未見研究薄多葉準直器葉片下采用 FFF 與 FF 兩種模式的 IMRT 和 VMAT 4 種治療方式應用于甲亢突眼放療的劑量學差異的相關文獻研究。本研究在一種多葉準直器葉片薄至 2.5 mm 的直線加速器上探討 IMRT、非均整調強放療（flattening filter free intensity modulated radiotherapy，3FIMRT）、VMAT、非均整旋轉調強放療（flattening filter free volumetric modulated arc therapy，3FVMAT）4 種治療模式計劃應用于甲亢突眼放療的劑量學特性，為甲亢突眼放療的技術選擇提供參考依據。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選取 2016 年 9 月—2017 年 9 月在四川大學華西醫院放療科接受放療的 29 例甲亢突眼患者的 CT 資料，其中男 13 例，女 16 例；年齡 34～71 歲，中位年齡 52 歲；靶區體積 31.4～56.5 cm3，平均體積 43.27 cm3。所有患者均為雙眼發病且就診前未接受過放療。患者均簽署放療知情同意書。本研究經四川大學華西醫院生物醫學倫理委員會審批通過，審批號：2019 年（審）28 號。
1.2 體位固定及靶區勾畫
所有患者均采用仰臥位，雙手靠體，采用頭頸肩熱塑面膜固定，CT 掃描范圍為顱頂至鎖骨頭下，掃描方式為平掃，掃描層厚為 3 mm。掃描后 CT 圖像由網絡傳輸至 Eclipse 計劃系統。由放療醫生勾畫出臨床靶區（clinical target volume，CTV）。考慮到甲亢突眼為良性腫瘤，且頭部腫瘤患者在治療過程中擺位誤差很小，為了最大限度地降低正常組織受到的劑量，本科室放療醫生僅僅對球后軟組織（包括內外直肌、上下直肌）進行勾畫形成 CTV，不再對 CTV 外放一定距離形成計劃靶區。危及器官包括雙側眼晶狀體、眼球、視神經、腦。處方劑量為 2 120 cGy，單次劑量為 212 cGy，5 次/周，2 周完成。
1.3 治療設備與計劃設計
在 Eclipse 計劃系統上使用瓦里安最先進的 Edge 直線加速器模型（60 對多葉準直器，中間 32 對葉片寬度 2.5 mm，其余為 5 mm，最大能形成 40 cm×22 cm 的射野）對 29 例患者分別重新設計 IMRT、3FIMRT、VMAT、3FVMAT 4 種計劃。Edge 直線加速器配置有 X 射線能量為 6 MV 的 FF、FFF 兩種出束模式。最高劑量率分別為 600、1 400 MU/min。本研究 4 種治療計劃均采用 6 MV X 射線。其中，FFF 模式最高劑量率采用 1 400 MU/min，FF 模式最高劑量率采用 600 MU/min。4 種治療計劃優化約束條件相同，劑量計算均采用各向異性分析算法。鑒于國內外相關文獻報道，對于頭頸部腫瘤中體積較小的危及器官劑量計算網格不宜太大[10-12]。慮到眼晶狀體較小，我們選用的劑量計算網格為 1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm。為方便 4 種計劃之間的比較，所有計劃均做相同的歸一，最終劑量歸一到 CTV 的 D95%（即 100% 的處方劑量線包繞 95% 的 CTV 體積）。
1.3.1 IMRT 和 3FIMRT 計劃設計
根據科室多年來對于甲亢突眼調強計劃設計的經驗，采用 7 個野逆向調強，射野角度分別為 240、280、320、0、40、80、120°。兩種模式調強均采用滑窗技術。治療過程中開啟自動模式，即一個野出束完畢，機架會自動旋轉到另一個野繼續出束，直到所有野出束完畢。為了減少兩靶區之間正常組織受到照射，機架角度為 320、0、40° 時候將準直器角度調整為 90°（圖 1）。
圖1
兩種模式調強計劃中甲亢突眼患者靶區和眼晶狀體與準直器方向位置關系示意圖
其中紫色為靶區，綠色為眼晶狀體，a、b、c 分別為機架角度為 320、0、40° 時候將準直器角度調整為 90°
1.3.2 VMAT 和 3FVMAT 計劃設計
兩種模式旋轉調強均采用 2 個弧，起始角度均為 240°，終止角度為 120°，在機架順時針和逆時針旋轉過程中將準直器方向分別設置為 68° 和 292°（圖 2）。
圖2
兩種模式旋轉調強計劃中甲亢突眼患者靶區和眼晶狀體與準直器方向位置關系示意圖
其中紫色為靶區，綠色為眼晶狀體，a、b 分別將順時針和逆時針旋轉時候準直器方向調整為 68° 和 292°
1.4 劑量學評估指標
比較靶區和危及器官的劑量體積直方圖，靶區最大劑量（maximum dose，Dmax）、最小劑量（minimum dose，Dmin）、靶區平均劑量（mean dose，Dmean）、靶區適形指數（conformity index，CI）[13]、靶區均勻指數（homogeneity index，HI）[14]、50% 處方劑量包裹的體積（V50%）和劑量梯度指數（gradient index，GI）[15]。由于處方劑量不是太高，本研究在危及器官方面只討論眼晶狀體最大量（Lens Dmax）、眼晶狀體平均量（Lens Dmean）和腦平均量（Brain Dmean）。
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公式（1）中 Vt 為靶區體積，Vt，ref 為參考劑量線所包繞的靶區體積，Vref 為參考劑量線所包繞的所有區域的體積。CI 值為 0～1，該值越接近 1 表示靶區的適形度越好。
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公式（2）中，D2% 表示劑量體積直方圖線上 2% 的靶區體積對應的照射劑量，D98% 表示 98% 的靶區體積對應的照射劑量，ICRU 83 號報告[16]建議用 D2% 代替靶區最大值，D98% 代替靶區最小值，但行業主流觀點將 D1% 作為靶區最大值，D99% 作為靶區最小值，本研究便是采用 D1% 和 D99% 分別作為靶區最大值和最小值。Dp 為處方劑量。HI 值越接近 0 表示靶區均勻性越好。
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公式（3）中，V50% 為 50% 的處方劑量線所包繞的體積，V100% 為 100% 的處方劑量線所包繞的體積，GI 越小表示劑量跌落越快。其他參數包括機器跳數和治療時間（從機器出束開始至全部射野出束完畢，包括治療中機架旋轉時間和準直器旋轉時間）。
1.5 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析。若計量資料數據服從正態分布，采用均數±標準差表示，若非正態分布則以中位數（四分位數間距）表示。如果數據符合正態分布且方差齊性，用隨機區組設計的方差分析（配伍組設計），如果差異有統計學意義，則采用 LSD 法進一步進行數據間均數兩兩比較。如果數據不滿足正態、方差齊性則采用 Friedman 秩和檢驗。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 劑量分布和劑量體積直方圖比較
測試結果表明 4 種治療技術均能滿足臨床劑量要求，典型病例劑量分布見圖 3（包括冠狀位、橫斷位、矢狀位）。圖中等劑量曲線由里到外分別為 2 120、2 014、1 060、700 cGy。4 種治療方式中 2 120 cGy 和 2 014 cGy 的劑量線無明顯差異，700 cGy 的劑量線均能很好地避開眼晶狀體，眼晶狀體受照劑量少于 700 cGy 是醫生的限量要求。1 060 cGy 和 700 cGy 的等劑量線在橫斷面、矢狀面差異明顯。其中，IMRT 和 3FIMRT 等劑量線分布類似，VMAT 和 3FVMAT 等劑量線分布類似。圖 4 為該病例對應的劑量體積直方圖，由圖可知差異較明顯的是腦組織受到的劑量，VMAT 和 3FVMAT 腦組織受量低于 IMRT 和 3FIMRT，3FVMAT 腦組織受量低于 VMAT。4 種治療方式靶區和眼晶狀體受量差別較小，3FVMAT 在眼晶狀體受照劑量方面略低于其他 3 種計劃。
圖3
同一甲亢突眼患者四種治療方式冠狀位、橫斷位及矢狀位的等劑量曲線劑量分布圖
圖4
甲亢突眼患者四種計劃的劑量體積直方圖比較
2.2 各種治療方式靶區和危及器官劑量參數比較
CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 在 4 種治療方式之間差異有統計學意義（P<0.05），3FVMAT 與 VMAT 計劃的靶區 Dmin 高于 3FIMRT 和 IMRT（P<0.05），3FVMAT 和 VMAT 的 V50%、GI 均小于 IMRT 和 3FIMRT（P<0.05），IMRT 和 3FIMRT 靶區 CI 優于 VMAT 和 3FVMAT（P<0.05）。在 CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 方面，IMRT 和 3FIMRT 之間差異無統計學意義（P>0.05），VMAT 和 3FVMAT 之間差異亦無統計學意義（P>0.05）。對于 CTV 的 Dmax、Dmean、HI，4 種治療方式之間差異無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
表1
四種治療計劃 CTV 參數比較（n=29，）
4 種計劃眼晶狀體 Lens Dmax 方面差異無統計學意義（P>0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面，3FVMAT 計劃與其他 3 種計劃相比受量最低，差異有統計學意義（P<0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面 IMRT 和 3FIMRT 之間差異無統計學意義（P>0.05），兩種計劃在 Brain Dmean 方面均高于 VMAT、3FVMAT，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
四種治療計劃危及器官參數比較（n=29，cGy，）
2.3 機器跳數和治療時間比較
機器跳數和治療時間方面 4 種治療計劃之間差異均有統計學意義（P<0.05）。FF、FFF 兩種模式無論調強還是旋轉調強，FFF 模式計劃機器平均跳數均高于 FF 模式計劃；3FIMRT 與 IMRT 相比機器跳數增加了 17.3% 左右，二者之間差異有統計學意義（P<0.05），3FVMAT 機器平均跳數略高于 VMAT，但兩者之間差異無統計學意義（P>0.05）。3FVMAT 機器平均跳數與 IMRT 和 3FIMRT 相比分別減少約 65.07%、70.22%，差異有統計學意義（P<0.05）。盡管 3FIMRT 機器跳數高于 IMRT 但是治療時間卻縮短了 19.85%，二者在治療時間方面差異有統計學意義（P<0.05）；VMAT 和 3FVMAT 治療時間幾乎相同，平均約為 103 s，與 IMRT 和 3FIMRT 相比分別減少了 48.1%、35.24%。具體數值詳見表 3。
表3
四種治療計劃機器跳數和治療時間參數比較（n=29，）
3 討論
甲亢突眼靶區類似“桃心”形，周圍毗鄰危及器官眼晶狀體，普通適形放療不能在滿足靶區劑量跌落的同時得到較好的靶區適形度。IMRT 技術與三維適形放療相比，在提高靶區受照劑量的同時可以更好地保護正常組織，并且擁有更好的靶區適形度[17]。而 VMAT 技術作為 IMRT 的另一種實現方式，其不僅能實現與 IMRT 相媲美的劑量分布，而且在很大程度上縮短了治療時間，提高了治療效率[18]。一些研究表明，FFF 模式與傳統的 FF 模式相比，可以降低機頭散射和電子污染，從而降低野外劑量，更好地保護正常組織[19]。本研究在多葉準直器葉片寬度為 2.5 mm 的 Edge 直線加速器上，對甲亢突眼進行了 IMRT、VMAT 與 3FIMRT、3FVMAT 4 種治療計劃設計并進行了劑量學的比較。研究結果表明，4 種治療技術均可滿足臨床要求，在靶區最大值、平均值和均勻性方面 4 種治療計劃之間無明顯差異。本研究發現 IMRT 和 3FIMRT 的 CI 值優于 VMAT 和 3FVMAT。該結果和單改仙等[20]報告的結果相反。分析原因一方面可能與本研究選用的加速器有關。本研究選用瓦里安最先進 Edge 直線加速器，由于葉片薄至 2.5 mm，這樣薄的葉片對調強計劃 CI 的改善更大，一定程度上“削弱”了旋轉調強在 CI 方面帶來的優勢，另一方面也有可能與甲亢突眼特殊的“桃心”形靶區形狀有關系。有研究者發現旋轉調強的短板，如對于復雜靶區，較少的弧未必能達到很好的劑量分布[21]。FFF 模式由于取消了均整器，其劑量分布在射野中心及邊緣極不均勻。一般來講，實現大野均勻照射，FFF 計劃機器跳數會高于 FF 模式計劃[22]。本研究靶區雖不算大，但由于其特殊的形狀，最后也得到了類似的結果。3FIMRT 機器跳數略高于 IMRT 計劃（高出 17.3% 左右），兩者之間差異有統計學意義。3FVMAT 機器跳數略高于 VMAT，但是二者之間差異無統計學意義。分析原因，FFF 模式由于移除了均整器，射線軟化，FFF 模式射線質與 4 MV X 射線接近，由于調強計劃射野個數有限，在某些射野方向上，由于距離靶區稍遠，FFF 模式需要輸出更多的機器跳數來滿足靶區劑量。FFF、FF 模式的旋轉調強機器跳數與 IMRT 和 3FIMRT 相比減少約 65%、70%。治療效率方面，3FIMRT 快于 IMRT，治療時間縮短 19.6%。FFF 與 FF 兩種模式的旋轉調強的執行時間幾乎相等，分析原因是由于治療計劃機器跳數并不高，執行過程中加速器不需要降低機架轉速來完成劑量“投遞”，此外加速器也無需以最大劑量率出束。實際測試過程中，我們也發現 3FVMAT 并未以高劑量率出束。
綜上所述，3FIMRT 與 IMRT 相比能帶來治療時間上的優勢，但是治療時間仍然長于 VMAT、3FVMAT 計劃。在治療時間上 3FVMAT 與 VMAT 相比并無優勢。雖然該研究結果表明適形度方面兩種模式調強反而優于兩種模式旋轉調強，但考慮到腦組織受量、機器跳數和治療時間等方面優勢，甲亢突眼應該首選兩種模式旋轉調強。對于配置有 FFF 模式的醫療單位，考慮到正常組織的保護，3FVMAT 是一種與 VMAT 相比能帶來更好劑量學優勢的治療方式。
