关于头颈部肿瘤放疗的计划

关于头颈部肿瘤放疗的计划

模拟定位

●使用五点式加强面罩对头颈部患者进行模拟定位，头颈部处于中线位置，肩膀朝下。

●对于头皮部位肿瘤或者无颈部淋巴区域治疗需求的患者，使用三点式面罩固定。

●病变位于口腔、口咽、鼻咽、鼻腔、鼻旁窦等部位时，将覆蜡咬合器放置于患者舌头上方，使得舌头与硬腭之间留出一定的空隙。

●轻微抬高下颈部并用塑形垫固定。

●使用静脉造影剂以便淋巴结和肿瘤的勾画。

●使用金属标记点(BBs)及金属线等体表标记物标记皮肤损伤和疤痕等。

●对于肿瘤位于表皮位置的，可使用5mm的组织填充物来提高表皮剂量。一般来说，相比较于传统的两野对穿照射技术，多野调强(IMRT)或容积调强(VMAT)会增加表皮剂量。

●位于鼻腔或耳道等位置的肿瘤，可使用固体石蜡或耳塞来提高肿瘤剂量。如果鼻腔因手术导致空腔太大时，可使用充水的气球作为组织填充。

●肿瘤位于表浅部位时，可在模拟定位后在面罩外使用可塑形的组织填充物。此时需注意面罩一定要紧紧贴合皮肤、不留空隙。后部的组织填充物在面罩制作之前放置(图5.1)。

●等中心点放置

　　a.为尽可能减少等中心点位移，医师一般在模拟阶段放置等中心点，等中心点一般放置于治疗区的中心位置，特别是在进出床方向的靶区的中心。

　　b.对于VMAT和IMRT计划，射野是绕着患者布野，对不同的治疗机，需要考虑有足够的物理治疗空间，以免治疗空间不够发生机械碰撞。

　　c.对于瓦里安加速器，为了能够使用全弧的VMAT计划，一般要求等中心点到床面的垂直距离小于22cm(见图5.2)，图5.2中的红线表示的是将CT治疗床从计划CT中移除。

　　d.如果治疗中使用六维床进行治疗，则尽量将等中心点放置在中线位置以腾出足够的空间便于六维床调整，即使肿瘤偏于一侧，也应尽量将等中心点放置在中线位置。

图5.1 

(A)轴向CT显示的是放置在头枕上与后脑勺组织填充物贴合很好的面罩。

(B)前置组织填充物可在治疗时放置，无需在模拟定位时放置。

图5.2 

轴向图像显示典型的等中心点位置及如何测量等中心点到床面的距离。图中的红线表示将治疗床从计划CT中移除。

计划设计原则

●诊断图像(PET、MRI或增强CT)与计划CT相融合后的影像有助于放疗医师勾画靶区和阳性淋巴结。

●主治医师负责勾画患者的GTV、CTV和PTV，从CTV到PTV的外放值分两种情况：如果每次治疗前行IGRT下位置校准的，一般设置为2.5-3mm，否则外放值为5mm。

●正常组织的准确勾画非常重要，正常组织未勾画则不能进行有效的剂量学保护和评估。危及器官(OAR)勾画不全或不准确会引起剂量学评估不全并导致正常组织剂量遭受过多照射。表5.1列出了头颈部肿瘤中需要勾画的正常组织名称。

●头颈部肿瘤IMRT计划设计时的辅助结构

　　a.计划PTV结构：对于同步增量(SIB)的处方要求，如果靶区没有和危及器官有相互重叠的情形，使用逆向优化的MRT技术，设定PTV-LD(PTV低剂量区)和PTV-HD(PTV高剂量区)可非常有效地达到临床需求。

　　b.创建PTV-LD计划区，命名为PTV-LD-Obj，该区域允许一定的剂量跌落，可由下述经验方法得出：计算高低剂量的比率X：处方的高剂量/低剂量，将PTV-HD外放(X-1)/0.5(cm)。PTV-LD-Obj即为PTV减去PTV-HD外放后产生的区域，如5.3中细线所示。

图5.3 细线(橙色)是由经验方法所得到的PTV-LD-Obj。PTV-HD是紫色区域，PTV-LD是橙色区域。

PTV：计划靶区;PTV-LD：低剂量靶区;PTV-HD：高剂量靶区

c.比如患者的处方分别为PTV-7000和PTV-5600，高低剂量的比值为7000/5600=1.25，那么从PTV-7000外放的边界为(1.25-1)/0.5=0.5㎝。PTV-5600-obj范围应该为PTV-5600减去PTV-7000外放0.5cm后的区域。

d.创建两个剂量限制环(图5.4)。第一个剂量限制环：所有PTV合并成总的PTVs并外放1cm，人体外轮廓减去PTVs外放1cm后生成的区域。优化时将该剂量限制环的最大剂量限制为靶区最高处方剂量的50%。

e.第二个剂量限制环：PTVs外放3cm，人体外轮廓减去PTVs外放3cm的区域，优化时将该剂量限制环的最大剂量限制为靶区最高处方剂的30%～35%。

图5.4 第一个剂量限制环是粉色，第二个剂量限制环是浅绿色。PTVHD是紫色区域，PTV-LD是橙色区域。

PTV：计划靶区;PTV-LD：低剂量靶区;PTV-HD：高剂量靶区

剂量规避结构

a.对后颈部区域进行剂量约束能避免低剂量溢出，对上文中第二个剂量限制环进行剂量约束也能产生相同的效果。

b.中线区域附近添加剂量规避结构能降低喉、声门、食管、气管和口咽等重要组织的剂量。

c.根据治疗计划优化时所产生的等剂量线形状，可额外添加剂量约束结构来降低危及器官的剂量。该方法同样也可用于消除靶区的热点或冷点。

d.使用自动计划程序来自动优化头颈部肿瘤的放疗方案时，可以省略上述的步骤，但自动计划产生的结果仍需要进一步细调。

●头颈部肿瘤IMRT或者VMAT计划，考虑皮肤表皮剂量，其射线能量首选6MV。

●IMRT通常选用九野均分入射角度

a.首选射野角度为0°，40°，80°，120°，160°，200°，240°，280°，320°，按照IEC(国际电工委员会)约定，0°野是前后野(AP)。

b.每个射野一般设置7～10个子野(总子野数70～90)。

c.MRT计划优化时间少于VMAT，但治疗时间大VMAT。

d.VMAT计划比IMRT计划有更好的靶区适形度(见图5.5)。

图5.5 同一个患者的VMAT和IMRT计划比较。

VMAT计划中，35Gy剂量的适形度比IMRT好。

IMRT：调强放疗;VMAT：容积旋转调强放疗

●VMAT计划一般使用两个全弧

a.第一个弧为182°～178°，非零度准直器角度(一般10°);第二个弧为178°～182°，准直器角度为350°。180°偏移2°可以避免直线加速器机架旋转方向的不确定性。

b.VMAT计划优化速度取决于计划系统的计算能力(硬件)，

c.剂量网格分辨率和网格大小。

●除了后枕部组织填充物(图5.2)，其余组织填充物尽量选择在治疗计划制定的时候在计划系统中添加，这样设计的组织填充物(图5.6)能更贴合需要填充的部位。

图5.6 计划系统所建的组织填充物。

●计划设计者可以使用计划系统中的组织填充物工具设计组织填充物，也可以勾画一个需要填充的感兴趣区域，并将该区域的密度设定为1g/mm3来当做组织填充物。

●推荐使用在体剂量测量中的方法来测定组织填充物位置的吸收剂量。

●面罩和皮肤之间的空隙可以使用塑形垫或者超声导电硅胶等物质作为填充。

●剂量网格与分辨率

a.剂量网格的大小会影响计划优化的计算时间。对于头颈部肿瘤等体积较大的肿瘤，推荐使用4×4×4mm3的剂量网格，这样既能获得足够的剂量分辨率又不至于需要太多的时间。

b.将剂量计算网格大小由4×4×4mm3改到3×3×3mm3并没有带来靶区剂量覆盖及正常组织最大剂量的变化。

c.对于治疗后复发等体积相对较小的靶区，推荐使用3×3×3mm3的剂量计算网格。

d.剂量计算网格需要包括所有的靶区和正常组织，以免导致

e.剂量体积直方图结果不准确。

●射野权重与处方

a.开始优化之前，一般设置每个射野相同的剂量权重。同时需要设定处方剂量、分次数及计划归一化问题。

b.剂量归一化方式包括：感兴趣区的最小、平均或最大值以及点剂量(最大点剂量，等中心点或者其他设定点)。

c.对于有多个处方剂量要求的病例(比如靶区同步加量的病例)，只需要设置一个处方剂量，通常的做法是将剂量最高的PTV设置成处方，并确保其他PTVs的处方剂量的覆盖率。

●九野静态调强的剂量优化参数设置(以Pinnacle为例，也适用于大部分品牌的TPS)

a.迭代次数至少25次，推荐30～40次。

b.每8次迭代后进行一次卷积剂量计算。

c.所有照射野选择直接机器参数优化(DMPO)模式。

d.最大子野数设置为70，如果临床目标不能达到，可适当增加最大子野数。

e.最小子野面积设置为12cm2。

f.最小子野跳数(MU)设置为4(取决于加速器监测电离室的最小线性剂量响应值)。

g.每个子野的MLC最少叶片对数为10对。较大的子野面积需要较多的子野对，可以避免小子野产生。

●容积旋转调强放疗计划的剂量优化参数设置(以Pinnacle为例，也适用于大部分品牌的TPS)

a.迭代次数至少25次，推荐30～40次。

b.每8次迭代后进行一次卷积剂量计算。

c.选择SmartArc优化模块。

d.将射野铅门设置成加速器最大射野尺寸，并点击“setcurrentjawsasMax”。此举的意义在于优化后的射野不会超出加速器可执行的范围。例如，对于瓦里安的加速器，设置X1=14.5cm，X2=14.5cm，Y方向的铅门大小可以设置为PTV的长度加一定的外扩边界即可(对于truebeam加速器，Y1=Y2=20cm，对于Edge加速器，Y1=Y2=10.5cm)。

e.勾选“Allowjawmotion.”这个选项的意义是对于较小体积肿瘤，射野可以缩小并跟随多叶光栅(前提是加速器有铅门跟随功能)。

f.使用两个准直器角度不同的旋转弧，或者使用一个旋转弧并使用Pinnacle自带的镜像功能生成另外一个旋转弧。

g.每4°设置一个剂量控制点。

●优化目标设置

a.大部分商用的治疗计划系统在逆向计划优化中使用的是梯度搜索算法。基于搜索算法的本质，包含多个危及器官的计划需要多阶段优化。

b.第一阶段是对PTVs和剂量限制环进行目标函数设置。

c.第二阶段添加3～5个正常组织的目标函数，无需重置射野并继续优化。

d.对脊髓、脑干和视神经等串行组织，目标函数的类型选择“maximumdose”。

e.对腮腺、口腔和喉等并行器官，目标函数的类型选择“meandose”或“maximumEUD(a=1)”。

f.为控制低剂量区形状，可同时使用“maximumdose”和“meandose”目标函数。

g.MinDVH和MaxDVH这两个目标函数对目标器官剂量的约束最为宽松。

h.MinDose和MaxDose对目标器官的剂量约束比MinDVH和MaxDVH更加严格。

i.“Uniformdose”这个目标函数对目标器官的剂量约束最为严格，它要求PTVs中每一个剂量体元的数值必须一致。

j.对优化后的结果进行评估，找出未达到剂量要求的器官，并对这些器官的目标函数进行调整，比如增加优化权重或将剂量限值设置的更低。然后不重置射野，直接进行参数调整后的进一步优化。

k.重复上述手动调整的步骤，直到正常结构的剂量达到预设目标，此时剩下最后一步即对PTV进行剂量优化，使其达到处方要求。

m.这个步骤可以用我们在第2章中已经讲述过的“autoplanning”功能来实现。

在手动调整计划过程中，有两种方法可使计划结果达到预设目标。

第一种方法是，先将正常组织的剂量设置的比预设的更低一点，然后提升PTV剂量使其达到处方剂量要求。

第二种方法是，先满足PTV的处方剂量要求，然后慢慢降低正常组织剂量使其在限定范围内。

n.有几个小的技巧，使得优化的时候能够直接得到较为理想的PTV剂量覆盖：

■直接将PTV的目标值设置得比处方要求更高一点点：比如处方要求PTV为7000时，将PTV的“minimumdose”设置为7100。

■将PTVs外放1mm，命名为PTV-Obj。

■如果靶区内有剂量冷点或者热点，将其勾画出来，并给予一定的剂量要求(可以通过Pinnacle自带的等剂量线转换成轮廓的功能来实现高低剂量区域的勾画，图5.7)。

o.每个优化参数设置的权重是相对的，该权重用于对目标优

p.化后函数值的加权。

q.起始优化的时候，将最高权重设置成10，最低权重设置成0.1，对于难以达到预设目标的优化参数，再逐步渐进地对其权重进行调整。

r.尽可能降低已经在限定的剂量范围以内的正常组织的剂量，为再程放疗预留一定的剂量空间。

图5.7 (A)黄色细线是70Gy剂量线。

PTV：计划靶区;ROI：感兴趣区

计划评估

●计划评估由定性和定量评估两部分组成。定性评估是指逐层评估每一个横断面上的等剂量曲线，定量评估包括每个靶区和危及器官的DVH以及最小、最大等剂量限值条件。

●定性和定量方式对计划评估同等重要。

●在每个横断面CT图像上逐层评价等剂量线形状，以便察看剂量冷点和剂量热点是否落在PTVs或者其他位置上，并了解未勾画的正常组织区域的低剂量分布情况。尽量使用完整的等剂量曲线系列(如处方剂量的107%，105%，100%，90%，80%，70%，60%以及50%等剂量线)进行计划评估，使用绝对剂量的等剂量线评估方式优于相对剂量等剂量线方式。

●定量分析每个DVH曲线是否满足预设目标。

●单凭DVH曲线来评估计划是不够的，因为它只对已勾画的正常组织进行评估。它缺乏被评价结构的空间信息。

●99%GTV体积的剂量(D99%)必须达到处方剂量。

●98%CTV体积的剂量(D98%)必须达到处方剂量。

●95%PTV体积的剂量(D95%)必须达到处方剂量。

●整个计划中最大点剂量需小于靶区最高处方剂量的110%。

●最大点剂量通常指的是0.03cc体积受到的照射剂量。

表5.2是克利夫兰医院在喉癌、口咽癌放疗中常用的正常组织剂量限值。

表5.3是该医院在鼻咽癌和颅底肿瘤放疗中常用的正常组织剂量限值。

自适应计划

●患者如有大的淋巴结(直径>3cm)，放疗3～4周后需要使用自适应计划对放疗方案进行调整。

●放疗中如果患者体重减少超过10%，或者面罩不合适引起摆位不准确以及每日CBCT扫描发现摆位有问题时，也需要使用自适应计划对放疗方案进行调整。

●自适应计划在重新扫描CT时，使用原计划的等中心点作为新的等中心点。使用与原计划相同的剂量约束条件对自适应计划进行优化以保证新的自适应计划的计划质量与原计划一致且正常组织都能满足要求。通过调用治疗记录系统中已经照射的剂量和分次数，来调整新的自适应计划中所需的剂量和分次数。

内容节选自图书：《放射治疗计划策略》主编：【夏平】(美)等

内容来源:放疗前沿