通量平滑度对非小细胞肺癌调强放疗计划的影响

王 东，刘 可，明 智

（自贡市第一人民医院放疗室，四川 自贡 643000）

肺癌（lung cancer）居于全球发病顺位的首位，约占全部恶性肿瘤发病的21.3%[1]。在我国，肺癌的发病顺位也长期居于第1 位[2]，其中非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占总数的80%左右。放射治疗可以作为非小细胞肺癌的一种重要治疗手段。在调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，RT）优化系统中，计划系统（treatment planning system，TPS）通过逆向优化迭代重建算法产生射束（beamlet）的通量，即“最优通量图”。计划复杂性可以描述为射束通量分布大小[3，4]。靶区和危及器官（organs at risk，OARs）越复杂的几何形状决定了更高的靶区适形度，并且越压低OAR 剂量，通量图就越复杂；反之，对OAR 剂量要求宽松，靶区适形度变差，通量复杂度就降低。在临床工作中，一些复杂且苛刻的放疗计划会造成放疗计划系统运算时间长，执行计划的机器跳数增加，给机器带来负担。当前多种计划系统自带通量平滑度选项[5，6]。本研究以非小细胞肺癌放疗为例，基于Eclipse 系统，比较靶区和OAR 的剂量学在不同通量平滑参数时的参数差异。旨在为临床放疗计划的通量平滑参数选取提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析选取2019 年6 月-12 月在自贡市第一人民医院肿瘤科治疗的25 例非小细胞肺癌患者，使用碳纤维板、热塑膜联合枕头固定患者，统一取仰卧位，在飞利浦CT 模拟定位机下增强扫描。按照ICRU83 报告靶区和左右肺、心脏、脊髓等OAR。

1.2 方法

1.2.1 计划设计 对每个患者制定6 组逆向调强计划，第一组计划使用默认的通量平滑值Smooth 40 30，即与MLC 平行方向（X）为40，与MLC 垂直的方向（Y）平滑为30。危及器官权重设定位100，依据通量平滑值与危及器官目标函数最大权重百分比制定其他5 组逆向调强计划。其他5 组依次为Smooth 0 0、Smooth 20 10、Smooth 60 50、Smooth 100 80、Smooth 150 120 通量组。每个患者6 组计划均是设计固定野调强，射线均为6MV X 射线，处方剂量均为66 Gy/33F。各组计划优化条件一致，计划系统为Eclipse v13.6，在Varian Trilogy 加速器上治疗。

1.2.2 计划评估 从放疗计划的剂量-体积直方图（dose-volume histogram，DVH）来获取放疗计划PTV和OAR 的评估指标和各参数计算，参考国际辐射单位与测量委员会83 号报告[7]。靶区的评估指标为：D2、平均剂量Dmean、D98，其中D2、D98分别为包围PTV体积2%、98%的最低剂量；均匀性指数（homogeneity index，HI）[8]定义为HI=（D2-D98）/Dmean，HI 值越小，则PTV 剂量越均匀。适形度指数（conformity index，CI）[9]定义为CI=（VT,r/VT）×（VT,r/Vr），其中VT为PTV 体积，VT,r为处方剂量所包绕的PTV 体积，Vr为处方剂量所包绕的总体积，CI值上限为1，越大说明靶区越适形。各危及器官的剂量参数为肺V5、V20、V30；心脏V30、V40、Dmean，脊髓Dmax。此外，评估各计划的机器跳数（monitor unit，MU）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0 软件进行统计处理，经检验符合正态分布，数据以（）表示，对照组Smooth 40 30 与其他组采用配对t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量学参数结果 Smooth 0 0、Smooth 20 10通量组D2与Smooth 40 30 通量组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；不同通量组CI和D98比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；Smooth 0 0、Smooth 150 120通量组Dmean比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；Smooth 150 120 通量组HI 与Smooth 40 30 通量组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 靶区剂量学参数比较（）

表1 靶区剂量学参数比较（）

注：*表示与Smooth 40 30 通量组比较，P＜0.05

2.2 危及器官剂量学参数结果 通量平滑值在Smooth 40 30 以上，OAR 受量增加；Smooth 100 100通量组危及器官肺V5、V20、V30，心脏V30、V40、Dmean，脊髓Dmax受量均高于Smooth 40 30 通量组（P＜0.05），见表2。

表2 危及器官剂量学参数比较（）

表2 危及器官剂量学参数比较（）

注：*表示与Smooth 40 30 通量组比较，P＜0.05

2.3 MU 参数结果 MU 的平均值随通量平滑变化的趋势图见图1，随着通量平滑值，MU 显著减小。Smooth 40 30 通量组与其他通组MU 比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。

图1 MU 随通量变化趋势

3 讨论

Elipcse 计划系统的通量平滑值范围为0～1000，本研究参考Armoogum KS[10]和Niyas P 等[11]的文献，两个方向通量范围选取为0～150。选取不同的通量平滑值，以剂量学参数为依据，选出最佳的通量平滑值。早期有学者[12]报道了Eclispe 系统通量平滑对前列腺癌和头颈部肿瘤放疗计划的影响，发现通量平滑值对叶片因子、剂量学参数有影响。Broderick M等[12]报道了通量平滑可以降低机器跳数和危及器官的剂量，Matuszak MM 等[13]和Giorgia N 等[14]报道了通量平滑值的增加对剂量投照的准确性有影响。如今成熟的商用计划系统自带了通量平滑[5，14，15]，通量平滑值越大，机器跳数越小，机器跳数增加反映了计划的复杂性变大。Eclipse 计划系统作为当前主流的计划系统之一。在设计调强计划时，可以设置的参数很多，如靶区、OAR 剂量目标值及优选度、等效均匀剂量（equivalent uniform dose，EUD）值、正常组织物镜（normal tissue objective，NTO）值，网格分辨率，通量平滑值等，参数的设置直接影响放射治疗计划的质量。如何在特定的病例里选择最优的优化参数对临床有重要意义，且需要临床剂量学评估作为依据[15]。

本研究结果显示，与默认通量Smooth 40 30 相比，其他组的靶区适形度指数都较小，适形度更差，这说明在Smooth 40 30 通量组的靶区包绕最好[16]；与默认通量Smooth 40 30 相比，只有Smooth 150 120组的均匀性指数更差，差异有统计学意义（P＜0.05），其他组的靶区剂量均匀性比较，差异无统计学意义（P＞0.05）[17]。贾晓斌等[18]报道了不同通量平滑值下头颈部肿瘤放疗剂量学影响，结果显示通量平滑太大，靶区覆盖率会受影响并且危及器官剂量提高。本研究结论与该研究一致。本研究OAR 在Smooth 60 50及以上时，OAR 受量增加。潘香等[19]比较了Monaco计划系统低、中、高三种通量平滑在左侧乳腺调强放疗中的剂量学，通量平滑度增加会减少机器跳数，这些结论与本研究基本一致。MU 在Smooth 40 30 及以下时较高，给临床工作带来负担。此外，Smooth 150 120 时OAR 受量较高，靶区均匀性较差，临床实用性较差，因此，本研究没有考虑Smooth 150 120以上的通量平滑值。

综上所述，基于临床需求和硬件条件，考虑剂量学及机器跳数，在非小细胞肺癌固定野调强放疗计划中建议选取通量平滑值为Smooth 40 30。