鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）是我国最常见的恶性肿瘤之一，尤以中南方各省发病率更高。NPC 易广泛侵犯其周围组织结构，并可通过淋巴系统转移到颈部，通过血液转移到全身其他重要器官，如骨、肝和肺等。其临床表现复杂多变，极易被患者忽略或被医师误诊^[1]。目前，治疗NPC 最有效的治疗手段就是放射治疗，其治疗后5 年后的生存率可达到34%~53%，早期病变可达60%~80%^[2]。但精确的放疗计划依赖于对剂量计算算法的合理选择。本研究利用Varian 的Eclipse 治疗计划系统， 对16例NPC 病例分别设计各向异性分析算法（anisotropic analytical algorithm，AAA）与笔型束卷积算法（pencil beam convolution，PBC）的放疗计划，通过比较这两种算法对靶区和危及器官（organ at risk，OARs）剂量学的影响，并采用COMPASS 对计划进行剂量验证，来探讨NPC 放疗应采用哪种算法更优。

1 资料与方法

1.1 临床资料

随机选取16 例NPC 放疗患者。男8 例，女8 例，年龄48~61 岁，平均55 岁，病理均为低分化鳞癌。

1.2 体位固定及扫描

患者取仰卧位，枕于头部固定架中，热塑面膜固定，利用美国通用公司大孔径CT 进行增强扫描，其中扫描层厚为2 mm，并将扫描后图像经网络传输至Varian ARIA 工作站。

1.3 靶区勾画

将CT 序列图像导入Eclipse 并进行三维图像重建，由临床医师勾画原发灶及阳性增大淋巴结定义为肿瘤区（grosstumor volume，GTV），外放8 mm 作为计划靶区（planning target volume，PTV）；鼻咽解剖区和中上颈淋巴引流区定义为CTV₁，外放5 mm 作为PTV₁；下颈锁上淋巴引流区定义为CTV₂，外放5 mm 作为PTV₂。

1.4 计划设计与验证

计划采用7 野均分的布野方式，X 线能量选择6 mV，剂量率设 300 MU/min。对同一病例，在优化参数及条件相同的前提下，分别用AAA 和PBC 对放疗计划进行剂量计算，并针对这两种计划分别生成QA 计划，利用COMPASS 进行剂量验证。

1.5 评估方法

通过剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH），分析靶区的平均剂量Dmean、最大剂量D_max，D_min，均匀性指数（homogeneity index，HI） 和适合度指数（conformity index，CI）。HI=D₅/D₉₅，其中D₅ 为5% 靶体积受照最小剂量，D₉₅ 为95% 靶体积受照最小剂量，HI 值越小，剂量均匀性越好。

其中VT 为靶体积， V_T.rep 为参考等剂量线面所包绕的靶体积，V_rep 为参考等剂量线面所包绕的体积，CI 值越大，剂量适形度度越好^[3-4]。OARs 评估指标包括：脊髓最大剂量，晶体的最大剂量，脑干、视神经的最大剂量和平均剂量，眼睛的平均剂量，腮腺的平均剂量及D₃₃，D₅₀，D₆₀，正常组织（除靶区以外的组织）的平均剂量及V₅，V₁₀，V₁₅，V₂₀，V₂₅，V₃₀，V₃₅，V₄₀，V₄₅ 和V₅₀。对COMPASS 验证结果除HI，CI 外，均采用差值（TPS 值- 测量值）分析。

1.6 统计学处理

采用SPSS 20.0 统计软件进行数据分析。两种计划剂量学参数差异均采用配对t 检验，以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 Eclipse 计划结果

两种计划比较PTV，PTV₁，PTV₂ 的CI 比较，差异均有统计学意义（P<0.05），HI 比较，差异无统计学意义（P>0.05）。3 个靶区的剂量最大值、最小值和PTV、PTV₂ 的平均剂量比较，差异无统计学意义（P>0.05），PTV1 平均剂量比较，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1　两种算法靶区剂量学参数比较

两种算法的OARs 中脑干的平均剂量AAA 优于PBC，平均减少126.2 cGy，最大剂量AAA 有所增加。AAA 脊髓的最大剂量明显不如PBC，平均增加204.1 cGy。对于晶体的保护，AAA 优于PBC。视神经平均剂量AAA 优于PBC，左右两侧分别平均减少372.2 cGy 和305.3 cGy。双侧腮腺平均剂量、D_33%，D_50%，D_60% 两种计划结果相似，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

表2　两种算法OARs 剂量学参数比较

2.2 COMPASS 靶区剂量验证结果

两种计划PTV 的γ 通过率均在98% 以上。见表3。对于PTV 的HI，CI，D_mean，AAA 结果均优于PBC，差异均有统计学意义（P<0.05）。其中D_mean 值两种算法验证结果均高于计划计算结果。

表3　TPS 计算值与COMPASS 剂量验证结果的差值

3 讨论

尽管PBC 与AAA 的剂量学参数对比研究在国内外多篇文献^[5-8] 中已有报道，但多集中于食管癌、肺癌，且没有剂量验证的支持，不能严格定论孰好孰坏。而NPC 是我国最常见的恶性肿瘤之一，有必要开展对NPC 的算法比较研究。本研究就此开展了NPC 不同算法比较研究，且从TPS计划值和COMPASS 验证值两方面来讨论AAA 和PBC 的区别，为NPC 放疗计划设计作临床参考。AAA 模型的建立考虑了原射线、电子线污染以及准直器散射的影响，对不均匀介质中的剂量计算能够进行更准确的修正，更接近于实际测量值 ^[9]。而PBC 采用卷积技术和快速傅立叶变换，是一维能量非局部沉积算法。PBC 算法不能准确的体现射线穿过两种不同密度组织时的二次建成效应，但大多数情况下能够较好地满足剂量计算的精度要求^[10]。Aarup 等^[11] 研究了AAA 和PBC 对不同组织密度的改变的影响，并与Monte Carlo 算法的计算结果进行比较发现，PBC 与Monte Carlo 计算结果偏差远大于AAA。根据本研究结果发现：AAA 相对于PBC 而言，靶区的HI，CI，Dmean 更有优势；脑干、脊髓，晶体、视神经的最大剂量值均更低；COMPASS 剂量验证结果表明AAA 的靶区剂量γ 通过率更高。所以我们可以推断，对于NPC 调强放疗而言，采用AAA，可以获得更优的靶区剂量分布，同时对OARs 的保护整体上更好。

[参考文献］
［1］ 岑信棠，韦霖，吴文翰，等. 香港大学医学院近10 年鼻咽癌研究[J]. 中国肿瘤临床，1997，24（9）：645-650.
［2］ 夏云飞. 实用鼻咽癌放射治疗学[M]. 北京：北京大学医学出版社，2003.
［3］ Weiss E, Siebers JV, Keall PJ. An analysis of 6-MV versus 18-MV photon energy plans for intensity-modulated radiation therapy of lung cancer[J]. RadiotherOncol, 2007, 82(1):52-62.
［4］ Carlaprile PF, Venencia CD, Besa P. Comparison between measured and calculated dynamic wedgedose distributions using the anisotropic analytic algorithm and pencil-beam convolution[J]. J Appl Clin Med Phys, 2006, 8(1):47-54.
［5］ 谭丽娜，石梅，柴广金，等. 食管癌调强放疗计划中AAA 算法与PBC 算法的对比研究[ J]. 中国医学物理学杂志，2012，29（1）：3093-3095.
［6］ Tania DL, Kerry H, Terece H, et al. Evaluation of pencil beam convolution and anisotropic analytical algorithms in stereotactic lung irradiation[J]. J Med Phys, 2011, 36(4):234-238.