1、黎桂华,朱志鹏,郑莲容,等.E c l i p s e治疗计划系统N T O优化工具在脊柱转移瘤立体定向放疗靶区外剂量跌落研究收稿日期:2 0 2 2 0 4 0 1 修回日期:2 0 2 2 0 6 2 8*广西壮族自治区卫生厅自筹课题(Z 2 0 2 1 0 2 8 9)资助。【第一作者简介】黎桂华(1 9 7 8-),男,工程师,主要从事放射物理研究,E m a i l:4 1 5 5 6 4 0 1q q.c o m。【引用本文】黎桂华,朱志鹏,郑莲容,等.E c l i p s e治疗计划系统NT O优化工具在脊柱转移瘤立体定向放疗靶区外剂量跌落研究J.广西科学,2 0 2 3,3
2、0(3):5 9 7 6 0 4.L I G H,Z HU Z P,Z HE NG L R,e t a l.S t u d y o f N T O T o o l w i t h E c l i p s e S y s t e m i n D o s e F a l l o f f O u t s i d e t h e T a r g e t o f S t e r e o t a c t i c B o d y R a d i a t i o n T h e r a p y f o r S p i n e M e t a s t a s i s J.G u a n g x i S c i
3、e n c e s,2 0 2 3,3 0(3):5 9 7 6 0 4.特邀栏目E c l i p s e治疗计划系统N T O优化工具在脊柱转移瘤立体定向放疗靶区外剂量跌落研究*黎桂华1,朱志鹏1,郑莲容1,黄继钦1,张 新2,祖之新2(1.广西医科大学第二附属医院放射治疗科,广西南宁 5 3 0 0 0 7;2.瓦里安医疗系统公司临床应用支持部,北京 1 0 2 6 0 0)摘要:为研究E c l i p s e治疗计划系统中正常组织目标(N o r m a l T i s s u e O b j e c t i v e,NTO)优化工具参数,对脊柱转移瘤立体定向放射治疗计划靶区覆盖剂量
4、和靶区外剂量跌落梯度指数(G r a d i e t I n d e x,G I)的影响,本研究对1 0例脊柱转移瘤立体定向放射治疗患者设计两种类型计划。第1种添加NTO优化工具但不添加环优化条件,共得到3 6 0个计划,为参考计划;第2种添加环优化条件但不添加NTO优化条件,总共1 0个计划,为标准计划。所有计划最后剂量归一为1 0 0%处方剂量覆盖9 0%靶区体积。比较两种类型计划的靶区剂量适形度指数(C o n f o r m i t y I n d e x,C I)、靶区外剂量跌落梯度指数、靶区最大剂量(Dm a x)、实际治疗时间和计划临床合格率。结果表明,当NTO优化工具参数F a
5、 l l o f f为0.5或者1,P r i o r i t y为5 0 0、7 0 0和9 9 9时,计划的G I值相似(P0.0 5),但是小于其他F a l l o f f和P r i o r i t y的G I值(P0.0 5);随着P r i o r i t y增加,计划靶区体积(P l a n n i n g T a r g e t V o l u m e,P T V)Dm a x增加(P0.0 5)。参考计划的临床合格率最高为7 0%。与标准计划相比,最合适NTO优化工具参数计划(P r i o r i-t y、F a l l o f f分别为5 0 0和0.5)的G I值更低
6、(3.4 4 9 v s 3.6 5 5,P=0.0 0 0,Z=-5.5 3 4),实际治疗时间没有差异(2.6 5 m i n v s 2.3 2 m i n,P=0.0 6 3,Z=0.8 3 2),P T V Dm a x偏大(1 3 2.1%v s 1 2 8.8%,P=0.0 0 2,Z=4.2 1 4),C I偏大(0.9 1 1 v s 0.8 7 9,P=0.1 5 1,Z=0.9 8 4)。综上所述,在计划可通过情况下,当NTO优化工具中参数D i s t a n c e f r o m T a r g e t B o r d e r设置为0.2 c m,S t a r t
7、 D o s e设置为9 1%处方剂量,E n d D o s e设置为4 9.4%处方剂量,F a l l o f f和P r i o r i t y分别设置为0.5和5 0 0时,脊柱转移瘤立体定向放疗计划能够实现较好的靶区剂量适形度、更低的剂量梯度指数以及合适的治疗时间。关键词:脊柱转移瘤;正常组织目标优化工具;梯度指数;立体定向放射治疗;治疗计划系统中图分类号:R 7 3 0.5 5 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5 9 1 6 4(2 0 2 3)0 3 0 5 9 7 0 8D O I:1 0.1 3 6 5 6/j.c n k i.g x k x.2 0 2 3 0 7
8、1 0.0 1 9795广西科学,2 0 2 3年,3 0卷,第3期 G u a n g x i S c i e n c e s,2 0 2 3,V o l.3 0 N o.3 近年来,有许多研究表明立体定向放疗(S t e r-e o t a c t i c B o d y R a d i a t i o n T h e r a p y,S B R T)能快速缓解肿瘤脊柱转移病人疼痛,提高肿瘤局部控制率,而且能降低副反应1 4。相比传统模式下的放疗,S B R T治疗时需要其靶区外剂量迅速跌落,以减少对正常组织的伤害5,6,R TOG 0 8 1 35和R TOG 0 9 1 56对靶区外剂
9、量跌落梯度指数(G r a d i e t I n d e x,G I)定义如下:5 0%处方剂 量 体 积 与 计 划 靶 区 体 积(P l a n n i n g T a r g e t V o l u m e,P T V)的比例,即剂量梯度指数越小,剂量跌落越迅速,正常组织受损程度越小。对于瓦里安加速器,它的治疗计划系统E c l i p s e带有正常组织目标(N o r m a l T i s s u e O b j e c t i v e,NTO)优化工具,可以在靶区周围生成较陡峭的剂量跌落区域。然而很少有文献报道关于E c l i p s e治疗计划系统中脊柱转移瘤S B R
10、T计划的NTO优化工具参数设置。因此,本文通过设置不同NTO优化工具参数,研究不同参数下靶区剂量和剂量梯度指数的差异,以期为使用NTO优化工具进行脊柱转移瘤S B R T计划设计提供一定的数据参考。1 材料与方法1.1 病例选择 选取2 0 1 9年1月至2 0 2 0年1 0月广西医科大学第二附属医院收治的1 0例脊椎转移瘤患者。其中男性4人,女性6人,年龄3 4-6 2岁,中位年龄4 6岁。其中乳腺癌转移2例,鼻咽癌转移3例,肝癌转移2例,肺癌转移3例。脊柱转移瘤位置有9例仅在椎体部位,1例在椎体和同侧锥弓根部位。肿瘤位置分别是胸椎T 7、T 8、T 1 0各一处,胸椎T 6和T 1 1各
11、两处,腰椎T 1 2、L 1、L 2各一处。靶区体积为3 3.3-1 8 5.0 c c,中位大小为5 4.3 c c,病例入选的标准参考R TOG 0 6 3 1报告7。1.2 C T模拟定位 患者体位固定采用自然仰卧位,使用美国C I V-C O生产厂家的B o d y P r o L o k装置进行病人摆位固定。使 用P h i l i p s大 孔 径C T(型 号:B r i l l i a n c e B i g B o r e)实施定位扫描,层厚3 mm,注射碘造影剂进行增强扫描,扫描至少包括病灶上下各1 0 c m内范围。扫描后 将C T图 像 数 据 通 过 网 络 传 送
12、到 瓦 里 安E c l i p s e治疗计划系统工作站上。1.3 靶区及危及器官勾画和剂量限值 肿瘤靶区体积(G T V)定义为影像学或病例提示的肿瘤病灶,参考脊柱增强核磁共振(MR I)进行勾画。P T V为G T V再向各方向均匀外扩0.3 c m,根据脊髓位置适当调整而形成的。危及器官包括脊髓、马尾、食管、气管、双肺、双肾、胃肠等,至少勾画出脊柱病灶上下各1 0 c m内范围。P T V处方剂量为4 0 G y/5次。根据R TOG 0 6 3 1报告7和AA PM 1 0 1报告8,要求至少9 0%的P T V接受1 0 0%处方剂量。正常器官限制剂量分别为脊髓最大剂量Dm a x
13、3 0 G y,体积限制剂量D0.3 5 c c2 3 G y,D1.2 c c1 4.5 G y;马尾Dm a x3 2 G y,D5 c c3 0 G y;气管Dm a x4 0 G y,D4 c c1 6.5 G y;食管Dm a x3 5 G y,D5 c c1 9.5 G y;双肺D1 0 0 0 c c1 3.5 G y,D1 5 0 0 c c1 2.5 G y;双 肾D2 0 0 c c1 7.5 G y;胃Dm a x3 2 G y,D1 0 c c1 8 G y;十二指肠Dm a x3 2 G y,D5 c c1 8 G y,D1 0 c c1 2.5 G y;空场/回肠D
14、m a x3 5 G y,D5 c c1 9.5 G y。1.4 计划设计 本研究设计两种类型计划,一种只使用NTO优化工具但不添加环(R i n g),为参考计划;另一种只添加环但不使用NTO优化工具,为标准计划。其中标准计划环的设置如下:R i n g 1距离靶区0 c m,R i n g 2距离靶区0.2 c m,R i n g 3距离靶区1 c m。两种类型计划都采用瓦里安V i t a l b e a m加速器F F F 6 MV X线,剂量率为1 4 0 0 MU/m i n。使用两个共面镜像全弧,准直器角度分别为1 5 和3 4 5。优化计算网格为1.2 5 mm,算法为A X
15、B。整个受照体积(即B o d y)限制条件统一如下:U p p e r d o s e的V o l u m e为0,D o s e为5 2 0 0,P i o r i t y为5 0 0。两种计划的P T V优化限制条件统一如下:U p p e r d o s e的V o l u m e为0,D o s e为5 2 0 0,P i o r i t y为2 0 0;L o w e r d o s e的V o l u m e为1 0 0,D o s e为4 1 0 0,P i o r i t y为2 5 0。正常器官优化限制条件根据AA PM 1 0 1报告8进行调整,P i o r i t y
16、统一为4 0 0。标准计划环的限制条件如下:R i n g 1 的U p p e r d o s e的V o l u m e为0,D o s e为4 3 0 0,P i o r i t y为5 0 0;R i n g 2的U p p e r d o s e的V o l u m e为0,D o s e为3 4 0 0,P i o r i t y为2 5 0;R i n g 3的U p p e r d o s e的V o l u m e为0,D o s e为1 9 5 0,P i o r i t y为5 0 0。1.5 N T O优化工具参数设置 E c l i p s e 治疗计划系统的NTO优化工具有5个参数。(1)P r i o r i t y:NTO优化工具在计划优化时的权重大小,可以设置为0-1 0 0 0。(2)D i s t a n c e f r o m T a r g e t B o r d e r(rs t a r t):系统开始计算剂量跌落区域距离靶区的距离长度(c m)。(3)S t a r t D o s e(F0):P T V的最小U p p e r值,如该靶区
