引用本文： 赖佳路, 刘首鹏, 张琴, 柏森, 钟仁明. 有无均整器调强与容积旋转调强在甲状腺功能亢进突眼放射治疗中的剂量学研究. 华西医学, 2019, 34(2): 172-178. doi: 10.7507/1002-0179.201810017 复制
甲状腺功能亢进（甲亢）突眼是甲亢常见并发症之一[1]。通过射线对球后组织进行照射可以有效缓解症状、阻止突眼发展，有效率为 50%～70%[2-3]。白内障为该病放射治疗（放疗）常见并发症。白内障的发生率与眼晶状体受照剂量大小有关，最大限度降低眼晶状体的受照剂量具有重要的临床意义。放疗计划设计是精确放疗技术实现的关键环节[4]。计划质量的好坏不仅反映在靶区剂量分布和危及器官受照剂量方面，同时治疗时间也是衡量计划质量好坏的一个重要参数，更少的治疗时间可以降低患者在治疗过程中身体挪动的概率，减少出错的可能。均整过滤器（flatting filter，FF）的作用是将光子束均整为具有一定平坦度的均匀光子束，为了让靶区内的剂量均匀分布，FF 对于普通的放疗来说非常重要。但随着放疗技术的进步，调强放疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）和容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）均能通过多叶准直器的运动对辐射野内的剂量强度按照一定要求进行调制，理论上完全可以移除均整器（flatting filter free，FFF）实现靶区内均匀的剂量分布。国内外有相关文献研究过 FF、FFF 两种模式对计划剂量学参数的影响[5-9]，但研究内容过于单一。如仅比较 FF、FFF 两种模式 VMAT 之间剂量学参数，或者仅比较 FF、FFF 两种模式 IMRT 之间剂量学参数。目前国内外尚未见研究薄多叶准直器叶片下采用 FFF 与 FF 两种模式的 IMRT 和 VMAT 4 种治疗方式应用于甲亢突眼放疗的剂量学差异的相关文献研究。本研究在一种多叶准直器叶片薄至 2.5 mm 的直线加速器上探讨 IMRT、非均整调强放疗（flattening filter free intensity modulated radiotherapy，3FIMRT）、VMAT、非均整旋转调强放疗（flattening filter free volumetric modulated arc therapy，3FVMAT）4 种治疗模式计划应用于甲亢突眼放疗的剂量学特性，为甲亢突眼放疗的技术选择提供参考依据。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取 2016 年 9 月—2017 年 9 月在四川大学华西医院放疗科接受放疗的 29 例甲亢突眼患者的 CT 资料，其中男 13 例，女 16 例；年龄 34～71 岁，中位年龄 52 岁；靶区体积 31.4～56.5 cm3，平均体积 43.27 cm3。所有患者均为双眼发病且就诊前未接受过放疗。患者均签署放疗知情同意书。本研究经四川大学华西医院生物医学伦理委员会审批通过，审批号：2019 年（审）28 号。
1.2 体位固定及靶区勾画
所有患者均采用仰卧位，双手靠体，采用头颈肩热塑面膜固定，CT 扫描范围为颅顶至锁骨头下，扫描方式为平扫，扫描层厚为 3 mm。扫描后 CT 图像由网络传输至 Eclipse 计划系统。由放疗医生勾画出临床靶区（clinical target volume，CTV）。考虑到甲亢突眼为良性肿瘤，且头部肿瘤患者在治疗过程中摆位误差很小，为了最大限度地降低正常组织受到的剂量，本科室放疗医生仅仅对球后软组织（包括内外直肌、上下直肌）进行勾画形成 CTV，不再对 CTV 外放一定距离形成计划靶区。危及器官包括双侧眼晶状体、眼球、视神经、脑。处方剂量为 2 120 cGy，单次剂量为 212 cGy，5 次/周，2 周完成。
1.3 治疗设备与计划设计
在 Eclipse 计划系统上使用瓦里安最先进的 Edge 直线加速器模型（60 对多叶准直器，中间 32 对叶片宽度 2.5 mm，其余为 5 mm，最大能形成 40 cm×22 cm 的射野）对 29 例患者分别重新设计 IMRT、3FIMRT、VMAT、3FVMAT 4 种计划。Edge 直线加速器配置有 X 射线能量为 6 MV 的 FF、FFF 两种出束模式。最高剂量率分别为 600、1 400 MU/min。本研究 4 种治疗计划均采用 6 MV X 射线。其中，FFF 模式最高剂量率采用 1 400 MU/min，FF 模式最高剂量率采用 600 MU/min。4 种治疗计划优化约束条件相同，剂量计算均采用各向异性分析算法。鉴于国内外相关文献报道，对于头颈部肿瘤中体积较小的危及器官剂量计算网格不宜太大[10-12]。虑到眼晶状体较小，我们选用的剂量计算网格为 1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm。为方便 4 种计划之间的比较，所有计划均做相同的归一，最终剂量归一到 CTV 的 D95%（即 100% 的处方剂量线包绕 95% 的 CTV 体积）。
1.3.1 IMRT 和 3FIMRT 计划设计
根据科室多年来对于甲亢突眼调强计划设计的经验，采用 7 个野逆向调强，射野角度分别为 240、280、320、0、40、80、120°。两种模式调强均采用滑窗技术。治疗过程中开启自动模式，即一个野出束完毕，机架会自动旋转到另一个野继续出束，直到所有野出束完毕。为了减少两靶区之间正常组织受到照射，机架角度为 320、0、40° 时候将准直器角度调整为 90°（图 1）。
图1
两种模式调强计划中甲亢突眼患者靶区和眼晶状体与准直器方向位置关系示意图
其中紫色为靶区，绿色为眼晶状体，a、b、c 分别为机架角度为 320、0、40° 时候将准直器角度调整为 90°
1.3.2 VMAT 和 3FVMAT 计划设计
两种模式旋转调强均采用 2 个弧，起始角度均为 240°，终止角度为 120°，在机架顺时针和逆时针旋转过程中将准直器方向分别设置为 68° 和 292°（图 2）。
图2
两种模式旋转调强计划中甲亢突眼患者靶区和眼晶状体与准直器方向位置关系示意图
其中紫色为靶区，绿色为眼晶状体，a、b 分别将顺时针和逆时针旋转时候准直器方向调整为 68° 和 292°
1.4 剂量学评估指标
比较靶区和危及器官的剂量体积直方图，靶区最大剂量（maximum dose，Dmax）、最小剂量（minimum dose，Dmin）、靶区平均剂量（mean dose，Dmean）、靶区适形指数（conformity index，CI）[13]、靶区均匀指数（homogeneity index，HI）[14]、50% 处方剂量包裹的体积（V50%）和剂量梯度指数（gradient index，GI）[15]。由于处方剂量不是太高，本研究在危及器官方面只讨论眼晶状体最大量（Lens Dmax）、眼晶状体平均量（Lens Dmean）和脑平均量（Brain Dmean）。
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公式（1）中 Vt 为靶区体积，Vt，ref 为参考剂量线所包绕的靶区体积，Vref 为参考剂量线所包绕的所有区域的体积。CI 值为 0～1，该值越接近 1 表示靶区的适形度越好。
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公式（2）中，D2% 表示剂量体积直方图线上 2% 的靶区体积对应的照射剂量，D98% 表示 98% 的靶区体积对应的照射剂量，ICRU 83 号报告[16]建议用 D2% 代替靶区最大值，D98% 代替靶区最小值，但行业主流观点将 D1% 作为靶区最大值，D99% 作为靶区最小值，本研究便是采用 D1% 和 D99% 分别作为靶区最大值和最小值。Dp 为处方剂量。HI 值越接近 0 表示靶区均匀性越好。
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公式（3）中，V50% 为 50% 的处方剂量线所包绕的体积，V100% 为 100% 的处方剂量线所包绕的体积，GI 越小表示剂量跌落越快。其他参数包括机器跳数和治疗时间（从机器出束开始至全部射野出束完毕，包括治疗中机架旋转时间和准直器旋转时间）。
1.5 统计学方法
采用 SPSS 22.0 软件对数据进行统计分析。若计量资料数据服从正态分布，采用均数±标准差表示，若非正态分布则以中位数（四分位数间距）表示。如果数据符合正态分布且方差齐性，用随机区组设计的方差分析（配伍组设计），如果差异有统计学意义，则采用 LSD 法进一步进行数据间均数两两比较。如果数据不满足正态、方差齐性则采用 Friedman 秩和检验。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 剂量分布和剂量体积直方图比较
测试结果表明 4 种治疗技术均能满足临床剂量要求，典型病例剂量分布见图 3（包括冠状位、横断位、矢状位）。图中等剂量曲线由里到外分别为 2 120、2 014、1 060、700 cGy。4 种治疗方式中 2 120 cGy 和 2 014 cGy 的剂量线无明显差异，700 cGy 的剂量线均能很好地避开眼晶状体，眼晶状体受照剂量少于 700 cGy 是医生的限量要求。1 060 cGy 和 700 cGy 的等剂量线在横断面、矢状面差异明显。其中，IMRT 和 3FIMRT 等剂量线分布类似，VMAT 和 3FVMAT 等剂量线分布类似。图 4 为该病例对应的剂量体积直方图，由图可知差异较明显的是脑组织受到的剂量，VMAT 和 3FVMAT 脑组织受量低于 IMRT 和 3FIMRT，3FVMAT 脑组织受量低于 VMAT。4 种治疗方式靶区和眼晶状体受量差别较小，3FVMAT 在眼晶状体受照剂量方面略低于其他 3 种计划。
图3
同一甲亢突眼患者四种治疗方式冠状位、横断位及矢状位的等剂量曲线剂量分布图
图4
甲亢突眼患者四种计划的剂量体积直方图比较
2.2 各种治疗方式靶区和危及器官剂量参数比较
CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 在 4 种治疗方式之间差异有统计学意义（P<0.05），3FVMAT 与 VMAT 计划的靶区 Dmin 高于 3FIMRT 和 IMRT（P<0.05），3FVMAT 和 VMAT 的 V50%、GI 均小于 IMRT 和 3FIMRT（P<0.05），IMRT 和 3FIMRT 靶区 CI 优于 VMAT 和 3FVMAT（P<0.05）。在 CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 方面，IMRT 和 3FIMRT 之间差异无统计学意义（P>0.05），VMAT 和 3FVMAT 之间差异亦无统计学意义（P>0.05）。对于 CTV 的 Dmax、Dmean、HI，4 种治疗方式之间差异无统计学意义（P>0.05）。见表 1。
表1
四种治疗计划 CTV 参数比较（n=29，
）
4 种计划眼晶状体 Lens Dmax 方面差异无统计学意义（P>0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面，3FVMAT 计划与其他 3 种计划相比受量最低，差异有统计学意义（P<0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面 IMRT 和 3FIMRT 之间差异无统计学意义（P>0.05），两种计划在 Brain Dmean 方面均高于 VMAT、3FVMAT，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表 2。
表2
四种治疗计划危及器官参数比较（n=29，cGy，
）
2.3 机器跳数和治疗时间比较
机器跳数和治疗时间方面 4 种治疗计划之间差异均有统计学意义（P<0.05）。FF、FFF 两种模式无论调强还是旋转调强，FFF 模式计划机器平均跳数均高于 FF 模式计划；3FIMRT 与 IMRT 相比机器跳数增加了 17.3% 左右，二者之间差异有统计学意义（P<0.05），3FVMAT 机器平均跳数略高于 VMAT，但两者之间差异无统计学意义（P>0.05）。3FVMAT 机器平均跳数与 IMRT 和 3FIMRT 相比分别减少约 65.07%、70.22%，差异有统计学意义（P<0.05）。尽管 3FIMRT 机器跳数高于 IMRT 但是治疗时间却缩短了 19.85%，二者在治疗时间方面差异有统计学意义（P<0.05）；VMAT 和 3FVMAT 治疗时间几乎相同，平均约为 103 s，与 IMRT 和 3FIMRT 相比分别减少了 48.1%、35.24%。具体数值详见表 3。
表3
四种治疗计划机器跳数和治疗时间参数比较（n=29，
）
3 讨论
甲亢突眼靶区类似“桃心”形，周围毗邻危及器官眼晶状体，普通适形放疗不能在满足靶区剂量跌落的同时得到较好的靶区适形度。IMRT 技术与三维适形放疗相比，在提高靶区受照剂量的同时可以更好地保护正常组织，并且拥有更好的靶区适形度[17]。而 VMAT 技术作为 IMRT 的另一种实现方式，其不仅能实现与 IMRT 相媲美的剂量分布，而且在很大程度上缩短了治疗时间，提高了治疗效率[18]。一些研究表明，FFF 模式与传统的 FF 模式相比，可以降低机头散射和电子污染，从而降低野外剂量，更好地保护正常组织[19]。本研究在多叶准直器叶片宽度为 2.5 mm 的 Edge 直线加速器上，对甲亢突眼进行了 IMRT、VMAT 与 3FIMRT、3FVMAT 4 种治疗计划设计并进行了剂量学的比较。研究结果表明，4 种治疗技术均可满足临床要求，在靶区最大值、平均值和均匀性方面 4 种治疗计划之间无明显差异。本研究发现 IMRT 和 3FIMRT 的 CI 值优于 VMAT 和 3FVMAT。该结果和单改仙等[20]报告的结果相反。分析原因一方面可能与本研究选用的加速器有关。本研究选用瓦里安最先进 Edge 直线加速器，由于叶片薄至 2.5 mm，这样薄的叶片对调强计划 CI 的改善更大，一定程度上“削弱”了旋转调强在 CI 方面带来的优势，另一方面也有可能与甲亢突眼特殊的“桃心”形靶区形状有关系。有研究者发现旋转调强的短板，如对于复杂靶区，较少的弧未必能达到很好的剂量分布[21]。FFF 模式由于取消了均整器，其剂量分布在射野中心及边缘极不均匀。一般来讲，实现大野均匀照射，FFF 计划机器跳数会高于 FF 模式计划[22]。本研究靶区虽不算大，但由于其特殊的形状，最后也得到了类似的结果。3FIMRT 机器跳数略高于 IMRT 计划（高出 17.3% 左右），两者之间差异有统计学意义。3FVMAT 机器跳数略高于 VMAT，但是二者之间差异无统计学意义。分析原因，FFF 模式由于移除了均整器，射线软化，FFF 模式射线质与 4 MV X 射线接近，由于调强计划射野个数有限，在某些射野方向上，由于距离靶区稍远，FFF 模式需要输出更多的机器跳数来满足靶区剂量。FFF、FF 模式的旋转调强机器跳数与 IMRT 和 3FIMRT 相比减少约 65%、70%。治疗效率方面，3FIMRT 快于 IMRT，治疗时间缩短 19.6%。FFF 与 FF 两种模式的旋转调强的执行时间几乎相等，分析原因是由于治疗计划机器跳数并不高，执行过程中加速器不需要降低机架转速来完成剂量“投递”，此外加速器也无需以最大剂量率出束。实际测试过程中，我们也发现 3FVMAT 并未以高剂量率出束。
综上所述，3FIMRT 与 IMRT 相比能带来治疗时间上的优势，但是治疗时间仍然长于 VMAT、3FVMAT 计划。在治疗时间上 3FVMAT 与 VMAT 相比并无优势。虽然该研究结果表明适形度方面两种模式调强反而优于两种模式旋转调强，但考虑到脑组织受量、机器跳数和治疗时间等方面优势，甲亢突眼应该首选两种模式旋转调强。对于配置有 FFF 模式的医疗单位，考虑到正常组织的保护，3FVMAT 是一种与 VMAT 相比能带来更好剂量学优势的治疗方式。
甲状腺功能亢进（甲亢）突眼是甲亢常见并发症之一[1]。通过射线对球后组织进行照射可以有效缓解症状、阻止突眼发展，有效率为 50%～70%[2-3]。白内障为该病放射治疗（放疗）常见并发症。白内障的发生率与眼晶状体受照剂量大小有关，最大限度降低眼晶状体的受照剂量具有重要的临床意义。放疗计划设计是精确放疗技术实现的关键环节[4]。计划质量的好坏不仅反映在靶区剂量分布和危及器官受照剂量方面，同时治疗时间也是衡量计划质量好坏的一个重要参数，更少的治疗时间可以降低患者在治疗过程中身体挪动的概率，减少出错的可能。均整过滤器（flatting filter，FF）的作用是将光子束均整为具有一定平坦度的均匀光子束，为了让靶区内的剂量均匀分布，FF 对于普通的放疗来说非常重要。但随着放疗技术的进步，调强放疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）和容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）均能通过多叶准直器的运动对辐射野内的剂量强度按照一定要求进行调制，理论上完全可以移除均整器（flatting filter free，FFF）实现靶区内均匀的剂量分布。国内外有相关文献研究过 FF、FFF 两种模式对计划剂量学参数的影响[5-9]，但研究内容过于单一。如仅比较 FF、FFF 两种模式 VMAT 之间剂量学参数，或者仅比较 FF、FFF 两种模式 IMRT 之间剂量学参数。目前国内外尚未见研究薄多叶准直器叶片下采用 FFF 与 FF 两种模式的 IMRT 和 VMAT 4 种治疗方式应用于甲亢突眼放疗的剂量学差异的相关文献研究。本研究在一种多叶准直器叶片薄至 2.5 mm 的直线加速器上探讨 IMRT、非均整调强放疗（flattening filter free intensity modulated radiotherapy，3FIMRT）、VMAT、非均整旋转调强放疗（flattening filter free volumetric modulated arc therapy，3FVMAT）4 种治疗模式计划应用于甲亢突眼放疗的剂量学特性，为甲亢突眼放疗的技术选择提供参考依据。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取 2016 年 9 月—2017 年 9 月在四川大学华西医院放疗科接受放疗的 29 例甲亢突眼患者的 CT 资料，其中男 13 例，女 16 例；年龄 34～71 岁，中位年龄 52 岁；靶区体积 31.4～56.5 cm3，平均体积 43.27 cm3。所有患者均为双眼发病且就诊前未接受过放疗。患者均签署放疗知情同意书。本研究经四川大学华西医院生物医学伦理委员会审批通过，审批号：2019 年（审）28 号。
1.2 体位固定及靶区勾画
所有患者均采用仰卧位，双手靠体，采用头颈肩热塑面膜固定，CT 扫描范围为颅顶至锁骨头下，扫描方式为平扫，扫描层厚为 3 mm。扫描后 CT 图像由网络传输至 Eclipse 计划系统。由放疗医生勾画出临床靶区（clinical target volume，CTV）。考虑到甲亢突眼为良性肿瘤，且头部肿瘤患者在治疗过程中摆位误差很小，为了最大限度地降低正常组织受到的剂量，本科室放疗医生仅仅对球后软组织（包括内外直肌、上下直肌）进行勾画形成 CTV，不再对 CTV 外放一定距离形成计划靶区。危及器官包括双侧眼晶状体、眼球、视神经、脑。处方剂量为 2 120 cGy，单次剂量为 212 cGy，5 次/周，2 周完成。
1.3 治疗设备与计划设计
在 Eclipse 计划系统上使用瓦里安最先进的 Edge 直线加速器模型（60 对多叶准直器，中间 32 对叶片宽度 2.5 mm，其余为 5 mm，最大能形成 40 cm×22 cm 的射野）对 29 例患者分别重新设计 IMRT、3FIMRT、VMAT、3FVMAT 4 种计划。Edge 直线加速器配置有 X 射线能量为 6 MV 的 FF、FFF 两种出束模式。最高剂量率分别为 600、1 400 MU/min。本研究 4 种治疗计划均采用 6 MV X 射线。其中，FFF 模式最高剂量率采用 1 400 MU/min，FF 模式最高剂量率采用 600 MU/min。4 种治疗计划优化约束条件相同，剂量计算均采用各向异性分析算法。鉴于国内外相关文献报道，对于头颈部肿瘤中体积较小的危及器官剂量计算网格不宜太大[10-12]。虑到眼晶状体较小，我们选用的剂量计算网格为 1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm。为方便 4 种计划之间的比较，所有计划均做相同的归一，最终剂量归一到 CTV 的 D95%（即 100% 的处方剂量线包绕 95% 的 CTV 体积）。
1.3.1 IMRT 和 3FIMRT 计划设计
根据科室多年来对于甲亢突眼调强计划设计的经验，采用 7 个野逆向调强，射野角度分别为 240、280、320、0、40、80、120°。两种模式调强均采用滑窗技术。治疗过程中开启自动模式，即一个野出束完毕，机架会自动旋转到另一个野继续出束，直到所有野出束完毕。为了减少两靶区之间正常组织受到照射，机架角度为 320、0、40° 时候将准直器角度调整为 90°（图 1）。
图1
两种模式调强计划中甲亢突眼患者靶区和眼晶状体与准直器方向位置关系示意图
其中紫色为靶区，绿色为眼晶状体，a、b、c 分别为机架角度为 320、0、40° 时候将准直器角度调整为 90°
1.3.2 VMAT 和 3FVMAT 计划设计
两种模式旋转调强均采用 2 个弧，起始角度均为 240°，终止角度为 120°，在机架顺时针和逆时针旋转过程中将准直器方向分别设置为 68° 和 292°（图 2）。
图2
两种模式旋转调强计划中甲亢突眼患者靶区和眼晶状体与准直器方向位置关系示意图
其中紫色为靶区，绿色为眼晶状体，a、b 分别将顺时针和逆时针旋转时候准直器方向调整为 68° 和 292°
1.4 剂量学评估指标
比较靶区和危及器官的剂量体积直方图，靶区最大剂量（maximum dose，Dmax）、最小剂量（minimum dose，Dmin）、靶区平均剂量（mean dose，Dmean）、靶区适形指数（conformity index，CI）[13]、靶区均匀指数（homogeneity index，HI）[14]、50% 处方剂量包裹的体积（V50%）和剂量梯度指数（gradient index，GI）[15]。由于处方剂量不是太高，本研究在危及器官方面只讨论眼晶状体最大量（Lens Dmax）、眼晶状体平均量（Lens Dmean）和脑平均量（Brain Dmean）。
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公式（1）中 Vt 为靶区体积，Vt，ref 为参考剂量线所包绕的靶区体积，Vref 为参考剂量线所包绕的所有区域的体积。CI 值为 0～1，该值越接近 1 表示靶区的适形度越好。
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公式（2）中，D2% 表示剂量体积直方图线上 2% 的靶区体积对应的照射剂量，D98% 表示 98% 的靶区体积对应的照射剂量，ICRU 83 号报告[16]建议用 D2% 代替靶区最大值，D98% 代替靶区最小值，但行业主流观点将 D1% 作为靶区最大值，D99% 作为靶区最小值，本研究便是采用 D1% 和 D99% 分别作为靶区最大值和最小值。Dp 为处方剂量。HI 值越接近 0 表示靶区均匀性越好。
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公式（3）中，V50% 为 50% 的处方剂量线所包绕的体积，V100% 为 100% 的处方剂量线所包绕的体积，GI 越小表示剂量跌落越快。其他参数包括机器跳数和治疗时间（从机器出束开始至全部射野出束完毕，包括治疗中机架旋转时间和准直器旋转时间）。
1.5 统计学方法
采用 SPSS 22.0 软件对数据进行统计分析。若计量资料数据服从正态分布，采用均数±标准差表示，若非正态分布则以中位数（四分位数间距）表示。如果数据符合正态分布且方差齐性，用随机区组设计的方差分析（配伍组设计），如果差异有统计学意义，则采用 LSD 法进一步进行数据间均数两两比较。如果数据不满足正态、方差齐性则采用 Friedman 秩和检验。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 剂量分布和剂量体积直方图比较
测试结果表明 4 种治疗技术均能满足临床剂量要求，典型病例剂量分布见图 3（包括冠状位、横断位、矢状位）。图中等剂量曲线由里到外分别为 2 120、2 014、1 060、700 cGy。4 种治疗方式中 2 120 cGy 和 2 014 cGy 的剂量线无明显差异，700 cGy 的剂量线均能很好地避开眼晶状体，眼晶状体受照剂量少于 700 cGy 是医生的限量要求。1 060 cGy 和 700 cGy 的等剂量线在横断面、矢状面差异明显。其中，IMRT 和 3FIMRT 等剂量线分布类似，VMAT 和 3FVMAT 等剂量线分布类似。图 4 为该病例对应的剂量体积直方图，由图可知差异较明显的是脑组织受到的剂量，VMAT 和 3FVMAT 脑组织受量低于 IMRT 和 3FIMRT，3FVMAT 脑组织受量低于 VMAT。4 种治疗方式靶区和眼晶状体受量差别较小，3FVMAT 在眼晶状体受照剂量方面略低于其他 3 种计划。
图3
同一甲亢突眼患者四种治疗方式冠状位、横断位及矢状位的等剂量曲线剂量分布图
图4
甲亢突眼患者四种计划的剂量体积直方图比较
2.2 各种治疗方式靶区和危及器官剂量参数比较
CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 在 4 种治疗方式之间差异有统计学意义（P<0.05），3FVMAT 与 VMAT 计划的靶区 Dmin 高于 3FIMRT 和 IMRT（P<0.05），3FVMAT 和 VMAT 的 V50%、GI 均小于 IMRT 和 3FIMRT（P<0.05），IMRT 和 3FIMRT 靶区 CI 优于 VMAT 和 3FVMAT（P<0.05）。在 CTV 的 Dmin、V50%、CI 和 GI 方面，IMRT 和 3FIMRT 之间差异无统计学意义（P>0.05），VMAT 和 3FVMAT 之间差异亦无统计学意义（P>0.05）。对于 CTV 的 Dmax、Dmean、HI，4 种治疗方式之间差异无统计学意义（P>0.05）。见表 1。
表1
四种治疗计划 CTV 参数比较（n=29，）
4 种计划眼晶状体 Lens Dmax 方面差异无统计学意义（P>0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面，3FVMAT 计划与其他 3 种计划相比受量最低，差异有统计学意义（P<0.05）。在 Lens Dmean、Brain Dmean 方面 IMRT 和 3FIMRT 之间差异无统计学意义（P>0.05），两种计划在 Brain Dmean 方面均高于 VMAT、3FVMAT，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表 2。
表2
四种治疗计划危及器官参数比较（n=29，cGy，）
2.3 机器跳数和治疗时间比较
机器跳数和治疗时间方面 4 种治疗计划之间差异均有统计学意义（P<0.05）。FF、FFF 两种模式无论调强还是旋转调强，FFF 模式计划机器平均跳数均高于 FF 模式计划；3FIMRT 与 IMRT 相比机器跳数增加了 17.3% 左右，二者之间差异有统计学意义（P<0.05），3FVMAT 机器平均跳数略高于 VMAT，但两者之间差异无统计学意义（P>0.05）。3FVMAT 机器平均跳数与 IMRT 和 3FIMRT 相比分别减少约 65.07%、70.22%，差异有统计学意义（P<0.05）。尽管 3FIMRT 机器跳数高于 IMRT 但是治疗时间却缩短了 19.85%，二者在治疗时间方面差异有统计学意义（P<0.05）；VMAT 和 3FVMAT 治疗时间几乎相同，平均约为 103 s，与 IMRT 和 3FIMRT 相比分别减少了 48.1%、35.24%。具体数值详见表 3。
表3
四种治疗计划机器跳数和治疗时间参数比较（n=29，）
3 讨论
甲亢突眼靶区类似“桃心”形，周围毗邻危及器官眼晶状体，普通适形放疗不能在满足靶区剂量跌落的同时得到较好的靶区适形度。IMRT 技术与三维适形放疗相比，在提高靶区受照剂量的同时可以更好地保护正常组织，并且拥有更好的靶区适形度[17]。而 VMAT 技术作为 IMRT 的另一种实现方式，其不仅能实现与 IMRT 相媲美的剂量分布，而且在很大程度上缩短了治疗时间，提高了治疗效率[18]。一些研究表明，FFF 模式与传统的 FF 模式相比，可以降低机头散射和电子污染，从而降低野外剂量，更好地保护正常组织[19]。本研究在多叶准直器叶片宽度为 2.5 mm 的 Edge 直线加速器上，对甲亢突眼进行了 IMRT、VMAT 与 3FIMRT、3FVMAT 4 种治疗计划设计并进行了剂量学的比较。研究结果表明，4 种治疗技术均可满足临床要求，在靶区最大值、平均值和均匀性方面 4 种治疗计划之间无明显差异。本研究发现 IMRT 和 3FIMRT 的 CI 值优于 VMAT 和 3FVMAT。该结果和单改仙等[20]报告的结果相反。分析原因一方面可能与本研究选用的加速器有关。本研究选用瓦里安最先进 Edge 直线加速器，由于叶片薄至 2.5 mm，这样薄的叶片对调强计划 CI 的改善更大，一定程度上“削弱”了旋转调强在 CI 方面带来的优势，另一方面也有可能与甲亢突眼特殊的“桃心”形靶区形状有关系。有研究者发现旋转调强的短板，如对于复杂靶区，较少的弧未必能达到很好的剂量分布[21]。FFF 模式由于取消了均整器，其剂量分布在射野中心及边缘极不均匀。一般来讲，实现大野均匀照射，FFF 计划机器跳数会高于 FF 模式计划[22]。本研究靶区虽不算大，但由于其特殊的形状，最后也得到了类似的结果。3FIMRT 机器跳数略高于 IMRT 计划（高出 17.3% 左右），两者之间差异有统计学意义。3FVMAT 机器跳数略高于 VMAT，但是二者之间差异无统计学意义。分析原因，FFF 模式由于移除了均整器，射线软化，FFF 模式射线质与 4 MV X 射线接近，由于调强计划射野个数有限，在某些射野方向上，由于距离靶区稍远，FFF 模式需要输出更多的机器跳数来满足靶区剂量。FFF、FF 模式的旋转调强机器跳数与 IMRT 和 3FIMRT 相比减少约 65%、70%。治疗效率方面，3FIMRT 快于 IMRT，治疗时间缩短 19.6%。FFF 与 FF 两种模式的旋转调强的执行时间几乎相等，分析原因是由于治疗计划机器跳数并不高，执行过程中加速器不需要降低机架转速来完成剂量“投递”，此外加速器也无需以最大剂量率出束。实际测试过程中，我们也发现 3FVMAT 并未以高剂量率出束。
综上所述，3FIMRT 与 IMRT 相比能带来治疗时间上的优势，但是治疗时间仍然长于 VMAT、3FVMAT 计划。在治疗时间上 3FVMAT 与 VMAT 相比并无优势。虽然该研究结果表明适形度方面两种模式调强反而优于两种模式旋转调强，但考虑到脑组织受量、机器跳数和治疗时间等方面优势，甲亢突眼应该首选两种模式旋转调强。对于配置有 FFF 模式的医疗单位，考虑到正常组织的保护，3FVMAT 是一种与 VMAT 相比能带来更好剂量学优势的治疗方式。
