直肠癌术前容积调强放射治疗计划子野形状控制参数优化研究

目的通过对比美国Varian公司Eclipse治疗计划系统(版本号15.5)光子优化算法中子野形状控制(ASC)参数对直肠癌术前容积调强放射治疗(VMAT)计划的剂量学评价指标和治疗计划传递精度的影响,旨在探索适合该病例的优选ASC参数,从而为后期治疗提供剂量学保障。方法选取2019-03-12-2019-08-05在北京大学肿瘤医院放疗科进行直肠癌术前VMAT治疗的20例患者资料,计划肿瘤靶区(PGTV)和计划靶区(PTV)处方剂量分别为50.6 Gy/22次和41.8 Gy/22次。治疗计划方案均采用常规单个全弧的布野方式,保持其他优化目标函数和正向剂量计算算法不变的条件下,仅修改6个ASC可选调制强度参数Off、Very low(VL)、Low(L)、Moderate(M)、High(H)和Very high(VH)后进行无监督自动优化计算并生成6组治疗计划,通过对比子野复杂性指数(ACM)、跳数、平均剂量体积直方图(MDVH)、靶区的均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)、D_(mean)以及股骨头(FH)、膀胱(UB)的D_(mean)、D50%等剂量学评价指标,以Off组为参考,正态性检验后采用配对样本t检验或相关样本非参数检验对比分析并确定适合该病例的ASC参数设置。结果6组治疗计划获得可比拟的靶区MDVH,均可满足临床要求;FH和UB的MDVH与ASC参数调制强度呈正相关;对于HI参数,相对于Off组,HI_(PTV)的M组(t=-4.114,P=0.001)、H组(t=-3.068,P=0.006)和VH组(Z=-2.725,P=0.006)差异有统计学意义,而HI_(PGTV)除了L组以外差异均有统计学意义,t值分别为-2.199、-3.020、-3.065和-3.517,P值分别为0.040、0.007、0.006和0.002;对于CI参数,仅CIPTV数据的VH组(t=-4.057,P=0.001)、CIPGTV的M组(Z=-2.091,P=0.037)和VH组(Z=-2.165,P=0.030)差异有统计学意义;对于D_(mean)参数,PTV的M组(t=-3.549,P=0.002)和VH组(Z=-3.667,P=0.002),PGTV的M组(t=-2.645,P=0.016)、H组(t=-3.480,P=0.003)和VH组(t=-3.616,P=0.002)等强调制条件下差异有统计学意义,而除了危及器官UB的VH组(t=-2.477,P=0.023)、FH的H组(t=-2.498,P=0.022)和VH组(t=-4.379,P<0.001)之外,差异均无统计学意义,提示该调制水平对靶区和危及器官的D_(mean)比较敏感;D_(50%UB)各组数据差异均无统计学意义,而D50%FH的H组(t=-2.670,P=0.015)和VH组(t=-4.502,P<0.001)差异有统计学意义;ASC参数调制强度与ACM呈负相关且差异有统计学意义(t值分别为6.223、7.117、9.173、11.186和12.094,均P<0.001),与跳数相关性较小但相对于Off组差异均有统计学意义,Z值分别为-2.800、-2.875、-3.024、-3.621和-3.659,P值分别为0.005、0.004、0.002、<0.001和<0.001。结论对于直肠癌术前VMAT计划方案,在无监督自动优化前提条件下,6个ASC参数可获得满足临床要求的计划方案;ASC调制强度的增大虽然降低了ACM参数,但不利于FH和UB的保护。综合考虑计划质量和潜在的计划交付精度影响,本研究推荐较高的调制参数,M或H。