CT-QA扫描验证在调强质子治疗头颈部肿瘤患者中的重要性
头颈部肿瘤包括颈部肿瘤、耳鼻喉科肿瘤以及口腔颌面部肿瘤三大部分，而放疗在头颈部恶性肿瘤的综合治疗中占有非常重要的地位。调强质子治疗(IMPT)是一种新的放射治疗方式，使用笔形束点扫描的方式逐点逐层地将质子传送到靶区位置。
相比于常规光子放疗和被动散射质子治疗，IMPT具有多个方面的优势。具体来说，IMPT可以有效地将高剂量传递到复杂形状的肿瘤靶区，并限制周围正常器官所接受的照射剂量。此外，IMPT还是头颈部肿瘤某些情况下的理想治疗方式，这主要是由于头颈部肿瘤中需要进行高剂量照射的区域周边存在很多小而重要的危及器官。
日前，来自美国Mayo Clinic的研究人员针对CT-QA扫描验证对头颈部肿瘤调强质子治疗计划的影响进行了分析研究，并对重新计划设计的预测因素进行了识别，以指导调强质子治疗的临床实践。原文发表于INTERNATIONAL JOURNAL of PARTICLE THERAPY杂志。联系质子中国小编(微信号：ProtonCN)获取全文。
该项研究是由Mayo Clinic审查委员会批准的前瞻性质量改进项目。最初的研究对象包括在2015年6月~2016年10月期间接受IMPT的50例头颈部恶性肿瘤患者。这些患者的治疗是根据早期使用的质子治疗头颈部恶性肿瘤的实践经验，因此这些患者被称为早期队列。研究人员分析了这前50例患者的数据，并将其用于指导IMPT的实践。
在对头颈部肿瘤CT-QA扫描验证项目进行初步评估后，研究人员实施了一项更全面的计划，系统地监测接受IMPT的所有疾病部位的CT-QA扫描情况，包括对头颈部肿瘤的持续治疗。
2018年6月，研究人员又对110例患者进行了评估。这些患者被称为成熟队列，其治疗参考了之前使用IMPT头颈部恶性肿瘤更成熟的实践经验。入选标准包括经组织学证实为头颈部恶性肿瘤的患者，这些患者接受了IMPT并在整个治疗过程中每周进行CT-QA扫描。
患者治疗体位是头先进，仰卧位。根据临床情况，使用固定口含器或定制的口腔支架，手臂固定在患者旁边的可转动的握把。所有患者均使用日立ProBeat笔形束点扫描调强质子治疗，治疗射野采用1~5个角度。如果进行重新计划设计，在极少数情况下，会修改射野的角度或射野的数量，以提高计划稳健性。
采用瓦里安Eclipse治疗计划系统用于所有治疗计划的优化。另外，研究人员还对一种基于图形处理单元的蒙特卡罗剂量计算算法进行了开发和使用，用于Eclipse计划的验证。鲁棒性优化参数通常使用临床靶区体积(CTVs)的3%射程和3 mm摆位不确定性。早期队列中没有患者使用Eclipse鲁棒性优化计划策略进行重新计划设计，而成熟队列中所有患者均使用该方法进行重新计划设计。
临床靶区的覆盖目标是V100%≥95%, D95%≥100% 及D1%≤110%。在稳健性分析中需要保证目标的剂量要求，否则计划是不被接受的，并且计划过程继续进行，直到实现一个稳健性计划。危及器官的剂量限制目标与标准治疗实践一致。
在患者治疗过程中每周会进行一次CT-QA扫描验证。CT-QA扫描是通过安装在质子机架附近的一个在轨CT系统 (50例患者；31%)或在模拟定位室(86例患者；54%)进行的，还有部分是在在轨CT和模拟定位室(24例患者；15%)都进行的。在重新计划设计的患者(79例)中，39.2% (31例)基于在轨CT扫描验证，60.8% (48例)基于模拟定位室扫描验证。
使用Eclipse计划系统在每次CT-QA扫描的图像上重新计算质子剂量分布。在使用Eclipse计划系统评估计划时，将CT-QA剂量分布与原始计划的剂量分布进行对比。在对放射治疗肿瘤学家进行调查时，他们达成的共识是，如果低于95%的处方剂量被递送到100%的临床靶区(即D95%＜100%)，就会要求重新计划设计。只要95%或以上的处方剂量被递送到100%的临床靶区，那么原计划是可以接受的。
此外，作为CT-QA批准的一部分，鲁棒性曲线被展示。如果CT-QA剂量分布在DVH曲线的预定和可接受的鲁棒性范围内，那么CT-QA验证将被认为是可接受的。如果它超出了DVH曲线的原始鲁棒性，则可能要求重新计划设计。从常规的做法来看，当临床靶区覆盖范围V100%＜90%、D95%＜95%或D1%＞115%时，需要重新计划设计。图1展示了促使治疗团队重新计划设计的计划评估示例。
图1 一例术后口咽癌患者计划评估的示例说明：原始计划(左侧)和CT-QA扫描计划(右侧)三个面的剂量分布分别被展示在三个视图框中。患者左侧颈部淋巴结CTV(蓝色区域)的剂量分布显示CT-QA计划中靶区覆盖范围较原计划减少。该患者的体重发生了4.5Kg的变化，导致颈部软组织发生明显变化。CTV的覆盖率由原来的V100%=98.7%和D95%=102.0%降低到V100%=89.0%和D95%= 100%，导致重新计划设计。另一例患者的剂量-体积直方图数据显示，CT-QA扫描计划中喉部和右侧臂丛的剂量(三角形)与原计划(正方形)相比存在不可接受的剂量增加，促使重新计划设计。原计划中喉V50%低于27%，但在CT-QA计划中增加到52%，显著高于危及器官限值。
研究人员采用Kaplan-Meier估计来确定重新计划设计作为时间函数的累积概率。使用单变量(UVA)和多变量(MVA) Cox模型来确定与重新计划设计相关的变量。采用逻辑回归模型来确定与基线分析相比最大绝对体重变化的优势比。累积发生率、危险比(HRs)和优势比(ORs)使用95%置信区间(CI)描述。使用R3.4.2版本和SAS9.3版本进行分析。P＜0.05被认为具有统计学意义。
该项研究评估了2015年6月~2018年6月接受调强质子治疗的160例患者。早期队列包括前50例连续接受质子治疗的患者(31%)，成熟队列包括110例连续治疗的患者(69%)。表1中列出了患者状况、肿瘤类型及治疗特点。在53例接受治疗的口咽癌病例中，有25例(47.2%)进行了重新计划设计。此外，鼻窦癌患者的重新计划率较高，为70.4%(19/27)。与其他疾病部位相比，鼻窦部位病例重新计划的可能性明显更高。从CT-QA验证到交付重新计划设计的中位时间为4天(平均3.8天；变动范围，1~8天)。
更高级分期，包括III期和IV期，与早期I期和II期相比，更有可能需要重新计划设计(UVA III期：HR，4.68；IV期：HR，2.78，P＜0.01；MVR III期：HR，3.10；95% CI，1.19-8.09，P＜0.05)。原发性病例的再计划率是复发病例的两倍以上，包括术后复发、既往放疗或两者均有(UVA：HR，2.00，P＜0.01；MVA：HR，2.46)。
在接受最佳IMPT的患者中，重新计划设计的比率为62.5%(40/64)，而在辅助治疗的患者中，重新计划设计的比率为40.6%(39/96)(UVA：HR，1.70，P＜0.02；MVA：无统计学意义)。
接受同步化疗的患者被重新计划的可能性是不接受同步化疗的患者的两倍以上(UVA：HR，2.05，P＜0.01；MVA：无统计学意义)。
与同侧颈部治疗相比，双侧颈部治疗的重新计划率是同侧颈部治疗的两倍多(HR，2.07，P=0.03；MVA：无统计学意义)。同侧颈部治疗重新计划的占34.1%(14/41)，明显低于双侧颈部治疗重新计划的62.3%(43/69)。在初始IMPT计划中使用的射野越多，重新计划的概率就越高。
在早期的经验中，重新计划的累积概率为36.0% (95% CI，21.2~48.0)。随着IMPT经验的成熟，研究人员发现重新计划的累积概率增加到55.5% (95% CI，45.1~63.8) (P=0.04)。综合整个队列来说，重新计划的累积概率为49.4% (95% CI，41.0~56.6)。图2展示了早期、成熟和综合经验组的IMPT重新计划的累积概率。
在79例需要重新计划设计的患者中，最常见的原因是靶区覆盖率下降(39/79；49.4%)。此外，还有由于危及器官的剂量增加(19/79；24.1%)或靶区覆盖率降低和危及器官剂量上升同时发生(9/79；11.4%)造成的重新计划设计。有12例患者(15.2%)因为其他原因重新计划，但不属于前3类。原因包括固定面罩的改变、可重复定位的问题、射野路径的化疗端口修改以及其他治疗团队关心的问题。
最常见的靶区覆盖问题是由于与定位时不一致的肩膀位置和软组织的改变。软组织改变主要是由于体重改变，并伴随术后或治疗相关的肿胀和收缩。此外，在79例重新计划的患者中，有13例(16.5%)需要进行第二次重新计划，因为附加的CT-QA扫描显示，剂量分布与医生在第一次重新计划中批准的调整不可接受。第二次重新计划的原因包括靶区覆盖率下降(5/13；38.5%)，危及器官的剂量增加(6/13；46.2%)或两者兼而有之(2/13；15.4%)。
患者在CT模拟定位时的最大绝对体重变化与重新计划的可能性较高有关。图3A和3B显示：体重变化3公斤及以上的患者重新计划的概率相比于小于3公斤的患者增加了近一倍(OR，1.97，95% CI，1.02~3.81，P=0.04)，而体重变化大于5公斤的患者重新计划的概率会达到两倍(OR，2.13，95% CI，1.10~4.13，P= 0.02)。体重变化大于6公斤时，重新计划的概率几乎是原来的三倍(OR，2.95，95% CI，1.33~6.51，P＜0.01)。图3C提供了重新计划患者亚群与未重新计划患者亚群比率的额外数据。总的趋势是随着体重变化的增加，重新计划的比率也会增加。
总的来说，对接受IMPT治疗的头颈部肿瘤患者每周例行CT-QA扫描，会对49.4%患者重新计划的临床决策产生影响。具有以下预测因素的患者有较高的重新计划率：鼻腔部位肿瘤、晚期(III/IV期)、剂量超过60 GyE(RBE，1.1)、原发性疾病、同步化疗、双侧颈部治疗以及那些4~5个射野的计划。患者的最大绝对体重变化也有更高的重新计划可能性。因此，对于接受调强质子治疗的头颈部肿瘤患者每周行CT-QA扫描验证是非常重要的。(质子中国 编辑报道)
参考文献
Jaden D.Evans, MD, Riley H.Harper, BS, etal.The Importanceof Verification CT-QA Scans in Patients Treated with IMPT for Head and NeckCancers [J]. International Journal of Particle Therapy, 2020.
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