咽喉癌是头颈部肿瘤中疗效较差的类型之一，由于其解剖位置的特殊性，就诊时往往分期较晚，淋巴转移率高^[1]，易复发及转移，晚期患者预后较差^[2]。目前手术+术后以放疗为主的综合治疗是咽喉癌的主要治疗方式^[2-5]。由于头颈部肿瘤靶区形状复杂，周围危及器官（organ at risk，OAR）较多，放疗会不可避免地引起不同程度的周围正常组织或器官的放射损伤^[6-7]，所以对放疗技术要求高，目前最常见的放疗方式有容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）、动态调强放疗（dynamic intensity-modulated radiation therapy，dIMRT）和静态调强放疗（static intensity modulate radiation therapy，sIMRT）等。接受调强放疗的咽喉癌患者的局部控制率高于接受三维适形放疗（3 dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）治疗的患者，并且与3D-CRT比较，调强放疗可降低口干和吞咽困难等不良反应发生率^[8-9]。近年来，一种新的放疗技术——快速VMAT（RapidArc）已逐渐应用于头颈部肿瘤的临床治疗中。RapidArc是美国瓦里安公司所采用的一种VMAT技术，具有较高的治疗增益比和计划实施效率。本研究利用美国瓦里安公司的ECLIPSE计划系统研究22例局部晚期咽喉癌病例，分别设计RapidArc和固定野dIMRT调强计划，统计分析两者在靶区和OAR的剂量分布差异，探讨比较两种调强技术的特点及剂量学优势，以期为临床应用选择提供参考。

选择2017年1月1日至2020年7月1日在青岛大学附属医院接受术后放疗的咽喉癌患者22例，病理检查确诊为咽喉癌，病理分期为ⅠB~ⅣA期（ⅠB为保喉患者）。其中男性18例，女性4例，年龄38~67岁，（53.5±8.2）岁。分期参照国际抗癌联盟（International Union Against Cancer，UICC）/美国癌症联合委员会（American Joint Committee on Cancer，AJCC）第7版TNM分期^[10]。纳入标准：（1）有明确的病理结果；（2）患者卡氏评分≥70分。排除标准：（1）有脑血管疾病及神经和精神类等可能降低患者认知功能的疾病；（2）拒绝入组及签署知情同意书者。由同一高级放疗物理师为每例患者分别设计dIMRT和Rapid Arc放疗计划，比较两组计划的剂量学差异。本研究所有患者均签署放疗知情同意书。

接受术后放疗的咽喉癌患者，所有患者均采用头先仰卧位（head first-supine，HFS），采用三维激光灯摆位, 头颈肩热塑模固定后行平扫+增强螺旋CT扫描，扫描层厚为3 mm，扫描范围自头顶至锁骨头下3 cm，层厚3 mm，横断面图像扫描在CT模拟机下（荷兰飞利浦PHILIPS Brilliance Big Bore 16排大孔径CT）进行，并在X、Y和Z方向放置铅点作为体表参考标记，将获得的图像传输到Eclipse V13.6治疗计划系统。

根据美国国家综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）咽喉癌诊疗专家共识^[11]，患者术后1个月左右由放疗专业主治医师根据术前影像和术后病理决定是否放疗，并且在相应的CT定位影像上进行靶区勾画。（1）临床靶区高危区（high-risk clinical target volume，CTV_hr）和临床靶区低危区（low-risk clinical target volume，CTV_lr）；CTV_hr包括术后术腔和颈部淋巴结高危转移区域（视术前淋巴结阳性情况而定^[12]）；CTV_lr包括无阳性淋巴结的颈部淋巴引流区。（2）计划靶区：在临床靶区CTV_hr和CTV_lr的基础上扩3~5 mm后根据解剖屏障适当修正为相应的计划靶区高危区（high-risk planning target volume，PTV_hr）和计划靶区低危区（low-risk planning target volume，PTV_lr）。（3）勾画头颈部放疗OAR。PTV_hr处方剂量为60 Gy/30 F，2 Gy/F，共6周；PTV_lr处方剂量为54 Gy/30 F，1.8 Gy/F。

100%的处方等剂量线包括95%的靶区体积。两组计划采用统一的OAR的剂量限制标准：腮腺V30≤50%，口腔平均剂量（mean dose，D_mean）≤40 Gy，中耳D_mean≤30 Gy，下颌骨/下颌关节最大剂量（maximum dose，D_max）≤63 Gy，脑干D_max≤54 Gy，脊髓D_max≤45 Gy。同一例患者分别接受RapidArc和dIMRT治疗计划。物理师采用瓦里安Eclipse13.5计划系统，所有计划采用AAA算法。选择6 MV X射线，制定RapidArc计划采用1个顺时针181°~179°弧加1个部分弧逆时针90°~270°，IMRT选用均分5个或7个固定野动态调强，计划完成后用ArcCHECK验证计划。

靶区的剂量学比较参照ICRU83报告包括靶区的覆盖度（D_95%和V_100%）、D_mean、中位剂量（D_50%）、近似最小剂量（D_98%）、近似最大剂量（D_2%）以及剂量分布的均匀性和适形度^[13]。均匀性和适形度分别用剂量均匀性指数（homogeneity index，HI）和适形度指数（comformal index，CI）表示。HI_PTVhr定义为（D_2%-D_98%）/D_50%^[6]。HI_PTVhr取值越接近0，说明剂量分布均匀性越好。CI_PTVhr=[V_{(t, ref)}/V_(t)]×[V_{(t, ref)}/V_(ref)]；其中V_(t)为靶区体积，V_{(t, ref)}为95%参考等剂量曲面所包饶的靶区体积，V_(ref)为95%的参考等剂量曲面所包饶的三维空间体积。CI_PTVhr值为0~1，数值与适形度呈正相关。

在放疗计划完成后，从剂量体积直方图（dose-volume histogram，DVH）中记录各重要器官的剂量学参数包括腮腺的V₃₀、D_mean、中耳/下颌骨/下颌关节的D_max和D_mean以及脊髓D_max等参数。并从RT plan文件里读取每个控制点的剂量率和跳数，计算得出照射时间并记录下来。比较两组RapidArc计划的出束时间与机器跳数（machine unit，MU），并分别与dIMRT组予以比对，评估计划实施效率的可能性。

采用SPSS18.0软件分析数据。计数资料采用均数±标准差（x±s）表示。对靶区剂量参数结果采用配对t检验或配对样本非参数秩和检验。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

两组计划等剂量曲线评估发现，两者均实现处方剂量对靶区高度适形覆盖并达到理想的剂量均匀性，同时最大限度地保护周围各OAR（图 1）。

图 1 轴位、矢状位和冠状位等剂量曲线分布图 Fig.1 Isodose distribution at axial, sagittal and coronal levels

图选项

两组放疗计划在临床高危靶区的靶区覆盖度（D_95%和V_100%）、D_mean、D_50%、HI和CI方面均能达到咽喉癌术后放疗医师给予的处方剂量要求（表 1），并通过ArcCHECK计划验证（通过率≥95%）。RapidArc组的D_98%和D_2%均值略高于dIMRT组的数值（58.63 Gy vs 58.35 Gy，t=0.17，P=0.87；66.67 Gy vs 65.55 Gy，t=1.32，P=0.21）。RapidArc组D_50%值和D_mean略高于dIMRT组, 但差异均无统计学意义(均P＞0.05）。dIMRT组的靶区D_mean为（62.28±3.18）Gy更接近临床靶区处方剂量60 Gy；RapidArc组的D_95%靶区覆盖率和dIMRT组比较，差异无统计学意义（P=0.73）。V_100%的体积两组比较，差异无统计学意义（95.21 cm³ vs 96.19 cm³，t=0.78，P=0.77）。两组CI和HI比较，差异均无统计学意义(均P＞0.05）。

两组计划的OAR进行比较，脊髓的受量均满足处方要求，差异无统计学意义（P=0.14）；两组计划的双侧腮腺、下颌关节、中耳及下颌骨的剂量和受照体积参数比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05，表 2）。

RapidArc组治疗机器跳数低于dIMRT组（1 408 MU vs 409 MU，P＜0.01）。dIMRT计划实施时加速器剂量率为4 Gy/min，RapidArc计划实施时最高剂量率为6 Gy/min，Rapid Arc组机器平均治疗时间短于dIMRT组（51.35 s vs 181.00 s，P＜0.01，表 1）。

目前咽喉癌患者常采用多模式治疗方法^[14]，3年和5年生存率都高于单纯手术^[15]。咽喉癌的术后放疗在提高局部控制率的同时，让器官功能的保存成为可能。dIMRT是指采用多个固定角度等角或不等角布野，在每个照射野治疗时多叶光栅叶片（multileaf collimator，MLC）快速运动，在较短时间内达到不同照射区域的不同强度的剂量分布，比3D-CRT有更好地剂量分布^[16]。RapidArc技术属于VMAT治疗，通过单弧或多弧照射，在机架旋转的同时MLC和剂量率同步动态变化，根据不同角度的肿瘤形状出束，以达到最短的时间和最精准的放疗，综合IMRT、图像引导放疗（image guide radiation therapy，IGRT）、机载成像（on board image，OBI）和锥束CT扫描（cone beam computed tomograhpy，CBCT）等技术的优点，扩展放疗的适应证。

本研究结果显示，2种计划均能满足临床处方剂量，得到较好的剂量分布和靶区适形度。RapidArc计划与IMRT计划在PTV的覆盖度（D_95%和V_100%）、D_mean、D_98%、D_2%、靶区HI和CI方面剂量数据比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。在各项OAR（腮腺、下颌关节、中耳、下颌骨和脊髓）的剂量和受照体积参数方面比较，IMRT组略低于RapidArc组，但两组比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。RapidArc组的主要优势在于比IMRT组机器跳数低约66%，出束时间减少约72%。郭蕊等^[17]比较鼻咽癌的VMAT和IMRT显示，两者有相似的剂量分布，但前者治疗时间缩短，机器跳数减低，具有更高计划执行效率。在头颈部肿瘤的放疗中，VMAT组的HI和CI数值优于IMRT组；VMAT组可大幅减低机器跳数，缩短治疗时间。在胸腹部肿瘤如子宫颈癌、肺癌和乳腺癌等的研究中，RapidArc/VMAT和IMRT计划均显示能满足临床要求和OAR要求限量，且在靶区覆盖和剂量分布上相似，并且RapidArc/VMAT治疗时间缩短^[18-19]。

RapidArc组的治疗时间缩短，意味着患者舒适度增加，因治疗过程时间过长而带来的患者位移变化的误差减少和治疗时肿瘤或OAR移动概率减少。此外，在放疗中，碳离子束与治疗头设备和患者身体相互作用可产生一定的次级粒子，这些粒子可以到达患者体内的许多区域，产生一定的放射性毒性，因此，和放疗后出现的正常组织并发症及二次肿瘤风险有关，尤其是对人体内对某些射线敏感的组织和细胞（如骨髓造血干细胞）影响较大^[20]。RapidArc计划因为治疗时机器跳数少，减少患者治疗时机房内次级粒子的产生，间接提高患者治疗效果。应用RapidArc技术，可以提高患者治疗时的精准度和更大可能地降低患者的放疗不良反应。

总而言之，在咽喉癌的术后放疗中，RapidArc和dIMRT均能满足靶区和OAR的剂量要求，得到较好的剂量分布和靶区适形度。RapidArc减低总跳数和缩短治疗时间，在治疗计划实施效率上具有无可比拟的优势。此外不同物理师人为因素差异较大，所以不同地方的治疗计划结果也会不同，需要进一步大样本临床研究进行分析。