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摘要

限制不必要的暴露水平邻近的在接受颈部和头部恶性肿瘤放疗的患者中，包括颈动脉在内的健康组织对于颈动脉粥样硬化风险很重要，而颈动脉粥样硬化可能导致脑血管事件。本研究的目的是比较T1-2声门癌患者接受不同放疗方式的颈动脉照射水平，即三维适形放疗(3DCRT-)反对侧面部分字段（OLF)，三个字段（3 f)、调强放疗(IMRT)和调强弧疗法(IMAT)。颈动脉的辐射暴露水平是使用数字成像和通信在医学放射治疗(DICOM-RT)数据集确定的。采用7个T1的DICOM-RT数据进行了基于模拟的剂量学分析-2例声门鳞状细胞癌患者接受33分66Gy常规剂量，计算每个患者的3DCRT、IMRT和IMAT技术颈动脉暴露水平。计算各方案的PTV D95、PTV Dmax、左右颈动脉剂量V35、V50和V63Gy、一致性指数(CI)、均匀性指数(HI)和监测单位(MU)。所有试验技术均保证了有效靶体积。IMAT方案中颈动脉暴露量最低，V35、V50和V63值在IMAT方案中最低。IMRT方案的PTV V95、HI值显著较好。3DCRT-3F、IMRT和IMAT方案CI值差异无统计学意义，均显著低于3DCRT-OFL方案。本初步研究结果表明IMAT方案在放疗治疗T1-2声门癌时颈动脉暴露及相关并发症的风险最低。

关键字

颈动脉，声门癌，IMRT, IMAT，放射治疗技术

简介

头颈癌接受局部放疗的患者发生中风的风险较高[1]。然而，这种情况背后的机制尚不清楚;RT区静脉的动脉粥样硬化起着至关重要的作用。这一机制在尼古丁成瘾过程中发挥着重要作用。

早期T1-T2N0M0声门癌在RT治疗下是高度可治愈的[2,3]。由于淋巴结受累率较低，选择性的淋巴结照射是不必要的。因此急性和晚期毒性较低。放疗相关的血管毒性通常在10年后观察到。颈部RT导致的中风和脑血管意外发生率在2.5-12%之间[5,6]。众所周知，平行对场常规照射尤其能增加颈动脉剂量[7]。剂量增加导致动脉内膜-中膜增厚，从而导致动脉硬化。放疗前及放疗后1年的彩色多普勒检查结果显示[8]静脉管腔明显狭窄。

在当今世界，适形放疗已经取代了平行对位放疗，而调强放疗是目前应用最为广泛的治疗方式。采用调强照射技术的治疗方案可使声门临床靶体积与颈动脉之间的剂量急剧下降。最近，三份报告同样观察到，与传统技术相比，IMRT具有更好的靶区覆盖和颈动脉的显著剂量减少，这表明在未来，IMRT可能降低颈动脉粥样硬化的发生率[3,9,10]。

确定给予颈动脉最低剂量的RT技术对于降低RT引起的中风和脑血管事件的风险非常重要，特别是在尼古丁成瘾患者中。

在本研究中，我们比较了IMAT的剂量学结果，IMAT在短时间内提供高度适形的IMRT方案，与三维适形放疗(3DCRT-OLF, 3F)和经典的IMRT技术。我们从靶区覆盖、颈动脉暴露、一致性指数(CI)、均匀性指数(HI)等方面比较了四种技术的剂量学特征。

患者和方法

在我们的研究中，我们使用了7例早期喉癌(t1 - N0)患者的计算机断层扫描(CT)图像，这些患者接受了传统3DCRT放射治疗。用GE Optima CT-Simulator采集的2.5 cm切片厚度的实际处理图像传输到Eclipse处理系统中。所有靶容积和危险器官容积都已确定。

为了在本研究中使用这些数据，伦理委员会已获得同一所大学的许可。

量的定义

临床靶体积(CTV)由同一名医生勾画，包括前缘5mm的甲状腺、环状软骨、杓状软骨、假声带、前、后毛细血管、真声带和声门下1-1.5 cm;边缘向上延伸至舌骨，向下延伸至环骨底部。每个CTV被修改以包含预先划定的肿瘤总体积。CTV在皮肤表面3mm处截断，以避免未累及前连合的患者皮肤剂量过高。规划目标体积(PTV)在CTV周围留有5毫米的空白。脊髓和颈动脉被定义为关键结构。脊髓和颈动脉的危险器官(OAR)体积在上、下方向均超过PTV 1 cm。

治疗计划和处方剂量

每7例患者采用4种不同的方案(3DCRT-OLF 3 f， IMRT和IMAT)，总共完成了28个新的规划。所有处理技术均采用66Gy (2Gy/馏分)处理方式。每个方案使用6个MV光子光束和一个动态多叶准直器(DHX配备了一个千年-120 MLC，在等中心的空间分辨率为5mm)。计算每种方案的CTV、左右颈动脉、脊髓和监护单位(MU)的剂量。

剂量比较采用剂量体积直方图(DVH)。规划比较采用了PTV中的Dmean(平均剂量)、Dmax(最大剂量)、V95: 62.7Gy、一致性指数(CI)和均匀性指数(HI)值。颈动脉内膜-中膜阈值剂量确定为>35 ~ 50 Gy[11]。因此，在规划比较35Gy、50Gy和63Gy参考范围和V35(接收35Gy的体积百分比)、V50(接收50Gy的体积百分比)和v63(接收63Gy的体积百分比)时，使用了Dmean、Dmax值。所有的计划都进行了规范化处理，使95%的CTV接受100%的处方剂量。

3 dcrt规划:2个使用反向横向场的方案(OLF)及三场平面图(3 f)已经完成和黄韧带黄韧带的90°和270°门角已经使用。为了在治疗场中获得剂量的均匀性，采用了楔形准直法。在3F规划中，还使用了0°、90°和270°龙门角，为了获得剂量均匀性，还使用了楔形。全剂量(66Gy)已给予95%的PTV体积。

IMRT计划:5例患者均采用5场IMRT方案。IMRT方案集使用5个非等间距的光束，这些光束均以CTV为中心(0°、51°、102°、255°和306°)。在优化过程中，通过给PTV 1mm的安全裕度定义了一种新的PTV。全剂量(66Gy)已给予95%的PTV体积。试图确定关键器官是否在耐受剂量范围内。所有的光束都进行了对准，以减少对颈动脉的暴露。剂量均匀性目标在CTV范围内<110%

IMAT规划:在IMAT计划中，p35°准直在182- 178,178 -182,263-95之间的龙门角与三个场弧已被使用。使用了6 MV光子能量。IMAT处理场两个356°弧段划分为177个控制点，168°弧段划分为129个控制点。对于每个控制点，用多叶准直器和门形角的变化定义了光束范围。剂量率在0 ~ 600MU/min之间，龙门旋转在0,0°/ S ~ 4,8°/S之间。为减小舌槽效应，在处理过程中对准直仪进行35°旋转。在许多方案中使用一、双和2.5弧后最好的方案是使用2.5弧的IMAT。为了保护正常组织，定义了PTV外3mm的新体积。此外，还创建了一个新的卷的关键器官，这是在PTV卷。在优化过程中，对PTV外3mm的电场有更多的保护。 By this way maximum protection has been done for critical organs in the field. After first optimization process undesirable dose areas, exceeds in maximum doses and cold spots in PTV have been defined as new volumes. These volumes have been used in the second optimization process in order to obtain homogenous dose distribution and better critical organ dose rates.

计划评估

根据PTV覆盖范围(D95 =剂量定义到PTV的95%)、PTV内的最大点剂量(Dmax =一个点的最大点剂量)、总MU、CI、HI和颈动脉剂量进行比较。

PTV的CI定义为:

CI = V_PTVx V_电视/电视_光伏²

VPTV: PTV体积，VTV:规定等剂量线的治疗体积，TVPV2: VTV内的PTV体积

PTV的HI定义为:

Hi = d %5 / d %95

D % 5;规划目标体积(PTV) %5中的最小剂量，D%95;最小剂量占PTV的%95

统计分析

采用方差分析、参数分布数据的事后Tukey检验对IMRT、VMAT和3DCRT的结果进行比较。所有统计学检验均为双侧检验，差异有统计学意义的阈值为P<0.05。采用SPSS 13版本进行统计分析。

结果

PTV的剂量-体积数据见表1。4种方法的D95计算值在63.95 ~ 66.2 Gy之间。从IMPRT计划中获得最佳值，这具有统计学意义(p =0.001)．10例患者和4个方案的Dmax在所有方案的70.90 Gy到71.70 Gy之间。4种技术之间无差异(p = 0.08)．IMRT和IMAT技术的Dmax值显著高于3D-CRT方案(P= 0.008)。

	3 dcrt-ofl	3 dcrt-3f	放射	IMAT	p
平均剂量(Gy)	68.13±0.2	68.07±0.4	68.65±0.4	67.05±0.3	0.001
最大剂量(Gy)	70.90±0.3	71.11±0.6	71.70±0.5	71.33±0.6	0.08
95 D % (Gy)	65.03±0.5	64.64±0.2	66.02±0.4	63.95±0.9	0.001
D % 5 (Gy)	70.25±0.3	70.50±0.6	70.52±0.5	69.02±0.3	0.001
嗨	1.08±0.006	1.08±0.01	1.06±0.007	1.07±0.01	0.01
CI	1.9±0.2	1.4±0.05	1.3±0.07	1.3±0.1	0.001
μ	243±0.02	242±0.08	705±0.9	915±0.9	0.001

表1。所有计划的目标体积剂量学参数

PTV:规划目标Volüme, HI:同长辉岩İndex, CI:整合辉岩İndex, MU:监测单元

表2给出了每种治疗技术的左右颈动脉剂量-容积参数。3DCRT-组颈动脉平均剂量、V35和V50明显偏高OLF和3 dcrt -3 fIMRT和IMAT计划的比较。从IMAT计划获得的最低剂量值具有统计学意义(P = 0.001)．3DCRT-的脊髓最大点中位剂量为4.6±2.5 Gy(范围:2.29-10.21Gy)OLF计划。IMRT和IMAT方案的脊髓最大剂量分别为41.4±5.9和44.24±1.8，显著高于3DCRT-方案OLF和3 dcrt -3 f(表2)。然而，所有值都低于45Gy的临床临界阈值剂量。

2021年版权燕麦。所有权利reserv

	3 dcrt-ofl	3 dcrt-3f	放射	IMAT	p
平均剂量(Gy)	55.39±4.2	43.54±3.7	27.63±5.9	17.72±2.1	0.001
平均剂量(Gy)	55.81±3.9	47.30±5.1	32.39±5.5	22.92±5.4	0.001
最大剂量(Gy)	69.07±0.6	63.88±2.5	64.75±4.7	59.29±6.9	0.004
最大剂量(Gy)	68.98±0.4	65.73±2.4	66.68±4.2	65.00±5.06	0．1
RCA V35 (%)	83.00±6.2	75.52±3.7	33.35±15.7	7.1±5.5	0.001
LCA V35 (%)	83.22±6.0	79.32±5.3	45.38±13.9	20.29±12.7	0.001
RCA V50 (%)	75.24±6.8	41.30±12.6	13.28±11.2	1.9±3.09	0.001
LCA V50 (%)	75.87±0.5	58.38±14.1	21.82±11.2	8.8±11.1	0.001
RCA V63 (%)	59.01±9.1	2.6±5.6	1.6±2.1	0.4±1.14	0.001
LCA V63 (%)	62.22±6.7	13.3±16.2	4.5±5.3	3.2±6.5	0.001
马克斯女士	4.6±2.5	21.4±0.9	41.4±5.9	44.24±1.8	0.001

表2。所有方案的双侧颈动脉和MS剂量学参数

RCA: saull Karotis Arter, LCA: Sol Karotis Arter, MS:髓棘肌

每种技术的每分数MU计算值见表1。在所有方案中，IMAT方案的MU最高。IMRT和IMAT方案的平均MU值分别为705±0.9和915±0.9 MU/min。3DCRT-的平均MU值笔和3 drt -3 f方案分别为243±0.02和242±0.08 MU/min。IMAT组的MU明显低于IMRT组。在IMAT计划中观察到最高的MU，在3DCRT-OLF中得到最低的MU (P= 0.001)。

从IMRT中获得最佳HI值，但这具有统计学意义(表1)。HI值在1.08到1.06之间，这在3个方案之间有显著差异(p = 0.01)。IMRT和IMAT在CI方面无差异。3DCRT-的CI值最高OLF为1.9,IMAT最低为1.3。这些值在各方案之间有显著差异3 dcrt而且放射和IMAT(表1，p= 0.001)．

讨论

放疗是早期声门型喉癌众多治疗方案中的一种。RT是保护喉部最有效的治疗方法。几十年来，平行对位野一直被用于治疗，但近年来，为了最大限度地减少永久性副作用，如口干症，更好地保护正常组织，并最大限度地覆盖目标容积[2,12]，IMRT技术已开始使用。在我们的研究中，3DCRT与IMAT和IMRT技术比较，后者显示出更好的PTV覆盖。最近的一篇社论呼吁注意大量早期声门癌患者在IMRT失败后需要挽救性喉切除术。作者得出结论，IMRT几乎没有为患者提供显著益处的潜力，并警告说它的使用可能会降低局部控制率[12]。

IMRT[3]组颈动脉剂量较低。很多研究都提到了危险剂量反应值而不是颈动脉阈值剂量。马丁et al。[11]提示内膜-中膜厚度≥35 ~ 50 Gy有统计学意义。为此，选择了两种颈动脉体积分数的参考剂量-体积参数为V35和V50。在我们的研究中，与3DCRT和IMRT相比，IMAT获得的最佳V35和V50值。在我们的研究中，这些数值高于许多研究。在PTV剂量计算中确定PTV体积为CTV + 0.5mm可能是这一原因。Rosenthal等人[3]表明，可以通过模拟的IMRT计划在目标容积和颈动脉之间创建急剧的剂量梯度。此外，他们还建议降低颈动脉剂量是必要的，特别是对于有颈动脉病理的年轻患者。Chera等．[9]比较了治疗早期声门癌的各种放疗技术对颈动脉的辐射剂量。他们得出结论，调强放疗可以减少颈动脉的剂量。然而，他们警告说，减少颈动脉剂量的潜在优势超过了由于轮廓错误、器官运动和剂量不均引起并发症的肿瘤复发风险。

文献中很少有研究探讨IMAT技术在颈动脉保护中的作用[13,14]。较短的治疗时间可减少因器官运动而靶剂量不足的风险，这可能是原因。Atalaret al。[15]表明IMAT技术治疗时间最短，颈动脉额定剂量最低。在我们的研究中，我们还观察到，与3DCRT和IMRT相比，IMAT方案中的颈动脉剂量最低。IMAT给予右颈动脉最佳V35、V50、V63值分别为7.1Gy、1.9 Gy、0.4 Gy。尽管IMAT治疗持续时间短，会影响目标体积的移动，但可以通过短时间吞咽命令来避免。

结论

在头颈部癌症中，放射治疗是颈动脉粥样硬化和脑血管事件的危险因素。本研究比较了IMRT、3DCRT和IMAT方案的颈动脉剂量，发现IMAT技术获得的颈动脉剂量显著降低。然而，剂量不均匀可能增加喉部并发症的发生率，也应该进行前瞻性的研究。

贡献的细节

进行了研究的构思、设计、文献检索和稿件撰写。

EC进行了研究设计、文献检索和稿件准备。

FC进行了IMRT计划和数据采集稿件的准备。

BH进行了IMAT计划和数据采集稿件准备。

AYZ进行了文献搜索。

HG进行了文献检索和稿件撰写。

AY进行了稿件的编辑和审稿工作。

确认

我们要感谢Serdar Ozkok博士在准备这份手稿时给予的帮助。

参考文献

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