鄢佳文，高靖琰，刘旭红，朱思瑾，陈飞虎
近年来， 容积调强弧形放射治疗 （volumericmodulated arc therapy，VMAT）技术的快速发展，使其在胸部肿瘤的应用越来越广泛[1~4]。
VMAT 过程中可实现剂量率可变， 同时调节机架速度及叶片运动速度，更好地保护靶区。VMAT 计划是先完成通量计算，再将通量优化结果转化为子野切割优化，子野优化最终结果应用于临床照射， 其最小子野宽度（minimum segment width，MSW） 对于剂量优化的结果起着重要的影响，特别在食管癌的纵向狭长靶区上。
笔者研究旨在讨论MSW 的大小对食管癌VMAT 计划剂量学的影响，以期为临床治疗提供参考依据。
1.1 临床资料
选择2019 年1 月至2020 年10 月于昆明医科大学第三附属医院行VMAT 的15 例中晚期食管癌患者，其中男性11 例，女性4 例；
年龄45~68 岁，中位年龄59 岁；
病例分期为鳞癌；
根据美国癌症联合委员会（American Joint Committee on Cancer，AJCC）第6 版分期为Ⅱa ～Ⅲb 期患者。
1.2 方法
1.2.1 CT 定位
患者均取仰卧位，热塑体膜固定，于德国西门子大孔径CT 模拟机上行平扫加增强扫描，层厚3 mm，重建CT 图像后传输至Monaco 5.12 计划系统。
1.2.2 靶区勾画与剂量限定
靶区勾画依据国际辐射单位与测量委员会（Internation Commission on Radiation Units and Measure ments，ICRU）62 号 和83 号 报 告[5，6]要 求，肿 瘤 靶 区（gross tumor volume，GTV） 包括食管肿瘤原发灶和区域肿大淋巴结，临床靶区（clincal target volume，CTV）在GTV 范围纵向上下外扩2.5 cm， 轴向方向外扩0.5 cm。计划靶区（planning target volume，PTV）考虑呼吸运动、摆位误差等在CTV 上外扩0.5 cm。
计划处方为PTV 60 Gy/30 次，GTV 处方为66 Gy/30 次。
1.2.3 计划设计
采用Monaco 计划系统设计VMAT 计划，6 MV的X 射线能量，机架角度为顺时针方向181°到179°，准直器角度为0°。
优化参数设置如下：采用2beam 选项，MC（Monte Carlo）算法的统计计划不确定为1%，计算网格大小为3 mm，最大控制点数为150，设置3种MSW 分别为0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm。
1.2.4 指标评价
根据不同MSW 的食管癌计划进行相关剂量学比较，包含Dmean、均匀性指数（homogeneity index，HI）、适形度指数（conformity index，CI）、机器跳数（monitor unit，MU）、控制点数（control point，CP）、计划验证通过率（Gamma passing rates，GPR）及各危及器官的剂量。HI= （D2%-D98%）/D50%，CI= （VT,ref×VT,ref）/（VT×VP），其中：VT,ref、VP为95%处方剂量线包围的靶区体积和总体积；
VT是靶区体积。HI 值越小表示靶区剂量均匀性越好，CI 值范围为0 ～1，数值越大，靶区适形度越好，CI 值为1 表示靶区形状与等剂量曲线覆盖区域完全一致。计划验证采用Gamma 分析方法，评价标准为剂量阈值为10%，3%/3 mm 的标准。
1.3 统计学方法
采用SPSS 22.0 对数据进行统计学分析。
数据采用配对t 检验，部分采用Bonferroni 调整α 水平。
P<0.05 为差异有统计学意义。
2.1 不同最小野宽度下靶区剂量的比较
随着MSW 的变大，GTV Dmean减低，PTV Dmean升高，GTV 在MSW 0.5 cm 时Dmean与MSW 1.0 cm 比较，差异有统计学意义（P<0.05）。
PTV 在MSW 1.0 cm 时Dmean与MSW 1.5 cm比较，差异有统计学意义（P<0.05）。GTV 和PTV 的CI 均随MSW 变大而降低， 适形度变差；
HI 随MSW 变大而变小。
见表1。
表1 不同大小的MSW 靶区剂量学的比较Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of target area under different MSW
2.2 不同最小野宽度下危及器官剂量学比较
随着MSW 的变大，各危及器官的整体照射剂量的Dmean上升。
左肺MSW 0.5 cm 时V20与MSW 1.5 cm比较，差异有显著统计学意义（P<0.01）。
右肺MSW 1.0 cm 时V20与MSW 1.5 cm 比较， 差异有显著统计学意义（P<0.01）；
余均差异无统计学意义。
见表2、图1。
图1 1 例食管癌患者不同MSW 典型的剂量-体积直方图Fig.1 Typical dose-volume histogram of different MSW in 1 patient with esophageal cancer
表2 不同大小的MSW 危及器官剂量学的比较Tab.2 Comparison of differences doses of organs at risk under different MSW
2.3 不同最小子野宽度下机器跳数、 控制点数和计划验证通过率比较
MSW 0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm 时CP 分别为229.3±2.7、195.4 ± 6.4、173.2 ± 7.0，MU 分 别 为1 205.1 ±168.1、866.3±151.6、763.2±125.8，可见随着MSW 的增加， 食管癌管VMAT 计划的CP 及MU 逐渐减少。MSW 1.0 cm、1.5 cm 分别与MSW 0.5 cm 计划相比，总MU 和CP 的平均减少量分别为（12.5±4.1）%、（13.9±4.8）%和（28.5±5.4）%、（18.4±3.4）%。
MSW 0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm 时GPR 分 别 为（96.73±0.27）%、（96.98±0.32） %、（97.25±0.42）%。在3 mm/3%的评价标准下，计划验证通过率下降，但差异无统计学意义 （t0.5cm与1.0cm=-4.213，t0.5cm与1.5cm=-3.226，t1.0cm与1.5cm=-3.688，P=0.21、0.34、0.08）。
对于食管癌的VMAT 计划采用Monaco 系统优化，首先完成基于理想通量的优化，将靶区体积结构分割成立方体体素计算，计算机根据弧形照射的射线扇区形成模拟通量，该通量为理想通量，以达到快速优化的目的；
其次，进行子野形状优化，将理想通量转化为加速器的子野控制点， 以完成通量到子野的转化。
其过程主要考虑加速器多叶准直器叶片速度，漏射线，叶片到位精度及机器剂量率等，以此形成对应机器能执行完成的投照剂量。在行子野形状优化过程中，MSW 的大小也决定了通量到子野转化的结果。研究表明较小的MSW 值能提高靶区覆盖率同时能更好保护危及器官，但据此对机器的执行精度如多叶准直器的位置要求更高，投照时间更长[7，8]。
因此选择合适的MSW 在食管癌的VMAT 计划设计中有着重要的影响，在已有研究中，较多对比在不同的MSW 对计划质量或执行效率上，较少同时关注计划的执行效率和计划通过率的影响。
笔者研究通过比较不同的MSW 的VMAT 计划方案，评价HI、CI、PTV、危及器官剂量和计划控制点及计划验证通过率，3 种不同的MSW 计划均能满足临床需要，剂量学上差异无统计学意义（P>0.05），使用MSW 1.0 cm 优化的VMAT 计划与MSW 0.5 cm 的VMAT 计划有着相似的剂量分布， 优于MSW 1.5 cm的VMAT 计划。
计划的CP 和MU 会随着MSW 的增加而减少，与MSW 0.5 cm 的相比，MSW 1.0 cm、1.5 cm 时平均CP 分别降低超过平均13%，据此可以提升机器的照射效率[9~11]。
Nithiyanantham K 等[7]研究MSW 对不同部位肿瘤的立体定向放射治疗中的影响中得出，对于体积较小的靶区在不同MSW 对于MU 的改变比较大，1.0 cm 和1.5 cm 时CP 和MU 较0.5 cm 的平均减少（12.7±6.0）%和 （17.5±7.2）%。
计划验证采用ArcCHECK 验证模体完成Gamma 分析，在3%/3 mm标准下，随着MSW 的增加，小射野减少，计划验证通过率增加，但3 组计划的验证通过率差异无统计学意义，3 种不同的MSW 计划验证率均能满足临床需求，这与其他研究结果相似[12]。笔者研究因选择的病例数较少及未比较不同Gamma 分析条件下的计划通过率的情况与MSW 的相关性，将在后期的研究中增加病例数，探讨更多关于剂量验证与MSW 的关系，完善关于MSW 对食管癌VMAT 计划影响的研究。
综上所述， 食管癌VMAT 计划在使用MSW 为1.0 cm 时较为合适， 既可以满足临床剂量学的要求，也可以提升计划效率和节约机器成本。
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