髓母细胞瘤X线与质子适形放射治疗计划比较

          作者：李家敏,刘素文,孙启玉,陈庆,李新平,泮卫红

【摘要】  目的 对髓母细胞瘤患者用X线和质子适形放射计划进行比较，寻求髓母细胞瘤更好的放射治疗方法。方法 采用Eclipse photon光子治疗计划系统 和 Eclipse proton 7.3.2质子治疗计划系统对5例髓母细胞瘤患者设计放射治疗计划并进行比较。全脑全脊髓剂量36Gy,后颅窝局部加量至54Gy。用剂量体积直方图（DVH）比较正常组织受照剂量的差异。结果 X线与质子适形放射治疗计划相比，右侧耳蜗90%的体积平均受照剂量分别为后颅窝加量野的39%和1.6%，右颞颌关节90%体积平均受量分别为26.1%和0.4%， 50%心脏平均受照剂量分别为脊髓野处方剂量的63.3%和0.8%，90%甲状腺平均受量分别为72.2%和0.5%。结论 质子适形放射治疗髓母细胞瘤可明显减少正常组织的受照剂量，优于X线适形放射治疗。

【关键词】  髓母细胞瘤； 质子放射治疗；X线适形放射治疗；比较

    Comparison between Proton and X?ray in the Treatment Planning of Patients with Medullo Blastoma

    Key words：Medulloblastoma;Proton radiation therapy;X?ray comformal radiotherapy;Comparison

    随着治疗技术的改进，髓母细胞瘤的5年生存率已由原来的25%提升至目前的65%,同时与治疗相关的毒性并发症如认知障碍、垂体功能不足、心肺功能受损等明显影响了患者的生活质量，越来越多的学者致力于研究如何进一步降低放射剂量对患者正常组织的损伤，以减少并发症的发生。质子放射治疗技术目前已逐渐成熟，因为质子束具有Bragg峰，质子束能量在肿瘤后方剂量锐减，肿瘤后方的组织几乎不受任何照射，质子放疗可明显减少正常组织损伤[1]。笔者应用Varian Polaris质子计划系统和Eclipse光子计划系统对髓母细胞瘤患者进行治疗计划设计并进行比较。

    1  资料与方法

    5例髓母细胞瘤病例，年龄5～18岁，均经手术病理证实为髓母细胞瘤。分别采用Varian公司生产Eclipse photon 7.3.2和Eclipse proton 7.3.2三维治疗计划系统进行计划设计，对两种计划的剂量分布和DVH进行比较。

    1.1  X线适形放射治疗计划

    患者俯卧位，头颈部采用热塑面罩固定，体部采表1X线与质子计划后颅窝照射野正常组织部分体积平均受照剂量（处方剂量的百分比）比较

    用负压成型垫固定，使患者脊柱尽可能平直。采用GE公司生产的8排CT进行扫描，头部扫描层厚2.5mm,脊髓扫描层厚5mm,系统可根据需要重建层厚1.25mm的CT图像,轴位、冠状位、矢状位同时显示。采用6MV?X线全脑全脊髓照射36Gy,1.8Gy/次，常规分割，后颅窝局部加量至54Gy。全脑照射采用两平行相对野等中心水平照射，射野包括整个头颅，下界第4颈椎下缘，制作铅挡将面颅部分挡在射野之外。脊髓照射野设计1后野单野照射，CTV包括整个椎体，CTV外扩5mm为PTV。全脑照射和脊髓照射野的衔接处给予1cm空隙并每周移动一次。后颅窝用110°和250°两个后斜野加15°楔形板适形照射， 90%等剂量线包括靶区并剂量。耳蜗、垂体、下丘脑、颞叶、颞颌关节、甲状腺、心脏、肾脏、肺均作为危及器官（OAR）给予勾画。

    1.2质子适形放射治疗计划

    CTV的勾画及全脑照射方法同X线适形放射治疗计划，CTV外扩2mm为PTV。后颅窝局部加量采用110°左后斜野和250°右后斜野质子束照射。由加速器产生固定能量为230MeV的质子束，通过降能装置得到所需能量，5例患者平均能量为155MeV。将脊髓野分两个野照射，两照射野间留有3～5mm空隙并每周移动一次。质子束单后野照射，平均能量为149 MeV。通过“山形”滤过器（ridge filters）调节质子束能量，使Bragg峰扩展形成拓展的布拉格峰（SOBP）。根据质子束途经的组织密度的不同，由CT对其阻止本领（stopping power）进行校正，再根据曲面的差异即肿瘤后缘的形状，设计出组织适形补偿器，调节补偿器的厚度，即调节质子束到达靶区后缘的位置，使90%等剂量线与靶区后缘一致。

    2结果

    2.1正常组织受照剂量比较

    X线与质子计划后颅窝局部加量野比较：5例患者右耳蜗90%体积的平均受照剂量分别为处方剂量的39%和7.6%，90%垂体受量分别为6.6%和1.6%，90%右颞颌关节受量分别为26.1%和0.4%，5%、50%和90%耳蜗、垂体、下丘脑、右侧颞叶和颞颌关节的受照剂量，见表1。质子治疗计划明显减少了头部正常组织受照剂量，见图1。  

    2.2X线与质子治疗计划脊髓照射野比较  5例患者90%右肺平均受量分别为18.5%和0.1%，50%心脏受量分别为63.3%和0.8%，50%甲状腺受量分别为73.6%和0.8%，90%甲状腺受量分别为72.2%和0.5%，5%肾脏受量分别为91.7%和2.8%，质子治疗计划明显减少了体部正常组织受照剂量，见图2。食管后壁剂量较高，5%食管体积受量，质子高于X线，分别为95.8%和91.8%，而50%和90%食管受照剂量，质子明显低于X线，分别为36.1%、89.2%和1.4%、83.3%。心脏、甲状腺、右肺、右肾、食管的受照剂量，见表2。表2X线与质子计划脊髓照射野部分体积正常组织受照剂量（处方剂量的百分比）比较

    3讨论

    髓母细胞瘤是颅内恶性度较高的肿瘤，是儿童后颅凹常见的恶性肿瘤，后颅窝局部复发和脑脊膜种植转移仍是髓母细胞瘤治疗失败的主要原因，因此为了提高髓母细胞瘤的局部控制率，减少脊髓内播散，后颅窝和脊髓给予足量照射的同时周围正常组织往往受到大剂量照射。目前髓母细胞瘤综合治疗的5年生存率为65%左右。随着治疗疗效的提高及生存期的延长，与治疗相关的毒副作用越来越受到重视，治疗并发症如认知障碍、垂体功能不足、心肺功能受损、脊柱侧凸、不孕不育和第二原发癌等均明显影响了髓母细胞瘤患者的生活质量，促使人们探寻更好的治疗方法以尽可能减少靶区外正常组织的受量，减少晚期损伤的发生[2]。

    我们的计划对比研究发现，质子后颅窝局部加量可明显减少耳蜗、垂体、下丘脑、颞叶和颞颌关节的受量，这对处于生长发育期的儿童髓母细胞瘤患者更显重要，因为儿童患者常规X线放射治疗后出现生长发育和认知障碍的概率更高[3]。Kirsch等［4］研究发现髓母细胞瘤患者全中枢照射23.4Gy，认知障碍的发生概率和严重程度明显低于照射36Gy者。目前欧美的放疗中心对于低危髓母细胞瘤患者全中枢照射通常为23.4Gy,后颅窝局部加量30.6Gy,使后颅窝总量为54Gy[5]。随着后颅窝局部加量的提高，避开颅内正常组织结构更为重要。本组研究显示质子后颅窝局部加量，致使靶区内剂量分布均匀，减少了正常组织受照剂量。

    放射治疗儿童脊柱时，常发生脊柱侧突或后突（驼背）等并发症，在长期生存的患儿中更容易发生此类并发症，进入青春期后，生长发育加速，脊柱就会有不对称性生长。脊柱不对称的放射治疗，不均一的剂量穿过发育中的骨骺时，可能导致脊柱旋转侧突或侧屈。因此髓母细胞瘤患者在照射脊柱时，应包括全部椎体，质子射束更易使各部位剂量一致，保持脊柱骺板的放射剂量的均一性以避免引起脊柱发育畸形[5]。

    髓母细胞瘤患儿需要全中枢照射并后颅窝局部加量放疗，质子放疗可使正常组织受量明显降低。Shalet等研究发现，若对男性患儿进行35Gy的X线全脊髓放疗，睾丸受量为0.5～1.2Gy,可导致睾丸功能下降。同样，女性患儿卵巢的受照剂量约为0.9～10Gy,这可能导致不可逆性的卵巢功能障碍,而质子治疗可避开对盆腔内器官的照射,进而避免了性腺的放射损伤。髓母细胞瘤患者质子与X线适形放射治疗计划相比，可明显降低后颅窝外脑部正常组织和腹部、盆腔正常组织的受照剂量，体现了质子治疗能保护正常组织的优势，有可能使髓母细胞瘤后颅窝瘤床的局部剂量提高，目前已有部分学者在完成后颅窝照射54Gy后，在脑干的耐受范围之内再给予瘤床9Gy的质子局部加量照射至总量63Gy，有望提高局部控制率，其长期疗效尚有待于观察。

【】
  ［1］ 唐劲天，左焕琮.质子治疗肿瘤的现状与趋势［J］.中华肿瘤杂志，2001，23(1)7?10.

［2］ Miralbell R,Lomax A,Cella L,et al.Potential reduction of the incidence of radiation?induced second cancers by using proton beams in the treatment of pediatric tumors［J］. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,54(3):824?829.

［3］ Packer RT,Goldwein J,Nicholson HS,et al.Treatment of children with medulloblastomas with reduced?dose craniospinal radiation therapy and adjuvant chemotherapy: A Children's Cancer Group Study［J］.J Clin Oncol,1999,17(7):2127?2136.

［4］ Kirsch DG,Tarbell NJ.Conformal radiation therapy for childhood CNS tumors［J］.The Oncologist,2004,9(4):442?450.

［5］ Ciair WHSt,Adams JA,Bues M,et al.Advantage of protons compared to conventional X?ray or IMRT in the treatment of a pediatric patient with medulloblastoma［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2004,58(3):727?734.