容积调节弧疗法(VMAT)全身照射(TBI)

高剂量全身照射的临床要求主要是:全身照射剂量均匀，变化范围在±10%以内;减少对肺部和肾脏等关键器官的剂量;辐射剂量的极低剂量率约为20-40 cGy/分钟^{1 - 3}．

此前，最常用的TBI方法是前-后/后-前(AP-PA)技术，患者置于TBI固定装置(TBI支架)中，使用45°准直的大视野(40 x 40 cm)和扩展源面距离(SSD)≥4米，以更好地均匀分布辐射剂量。另一种常见的技术是使用平行的相对横向梁。对于这些方法，使用6 MV到10 MV之间的光子能量，剂量率为15-30 cGy/min -3。光束扰流器用于增加皮肤剂量，部分传输块用于限制剂量到关键器官，如肺和肾。剂量是开到肚脐水平的背板上，到一个单一点的均匀剂量为±10%和±30%，包括皮肤剂量。对于不规则的身体轮廓，建议使用组织补偿器^3.．

传统的扩展SSD TBI技术存在许多局限性和挑战，包括:大的不规则身体轮廓和组织不均匀性对MU计算和剂量估计精度的影响;非均匀剂量分布;由于SSD延长和低剂量率治疗，患者建立和治疗时间长;治疗箱、护罩定制;患者安装的可重复性，包括直立和侧位安装时肺和肾护罩的定位;病人很难长时间站立(40-50分钟)，这增加了设置的不准确性^{4 - 5}．

近年来，TBI的规划经常使用调制弧技术，如VMAT和tomtherapy^{5 - 9}．基于VMAT的创伤性脑损伤可以安全实施，并且很容易被VMAT已经成为标准治疗技术的中心使用^{6 - 9}．

VMAT为TBI提供了许多优势。患者以舒适的仰卧位躺在沙发上，这更容易模拟，改善了整体治疗设置，增加了患者的舒适度。此外，用于TBI的VMAT计划为靶点提供了更适形和均匀的剂量分布，并减少了对关键器官的剂量，如肺和肾脏(图1)，以及对有良性血液系统疾病的年轻患者的生殖器官。不需要定制处理附件，如横梁扰流板、处理框架和屏蔽，而且很容易节省以前处理的位置¹⁰．

2019年，我们在我们的中心实施了VMAT TBI，以克服传统扩展SSD TBI的挑战。下面的案例研究演示了我们如何使用Elekta解决方案进行准确可靠的VMAT TBI。

2019年3月，一名18岁男性出现高白细胞症(Hb-8.2, TLC-1,35,000)，被诊断为费城阳性B细胞急性淋巴母细胞白血病，对BFM-95方案难治性。由于患者经过三个周期的挽救性化疗后病情得到控制，他有资格接受异体骨髓移植(BMT)。该手术的调理方案包括大剂量环磷酰胺化疗和全身照射(12 Gy，分6个组分，每天两次，连续三天)。

患者在BMT前10天在Discovery IQ (GE healthcare) PET-CT扫描仪上进行TBI模拟，使用专用的TBI CT协议(表1)，使用颈部休息、头部支持的热塑料口罩和身体支持的Elekta BlueBAG™。患者与激光和患者身体上的三个基准标记(一个在头部水平，第二个在胸部水平，第三个在骨盆水平)对齐，以确保头先和脚先安装的可重复性。

由于该患者身高172厘米，故采用头先卧(HFS)和脚先卧(FFS)的姿势进行模拟。CT数据集转移到Monaco 5.11.03版本，使用蒙特卡罗剂量计算算法进行轮廓绘制和规划。勾画的结构包括身体、肺、肾、肝脏、眼睛、晶状体和PTV(在身体内部裁剪4毫米，与肺、肝脏和肾脏有3毫米重叠边缘)。

表1。TBI CT模拟协议

病人体长可达100厘米	规划CT扫描数据集1个;头先仰卧位(HFS);5毫米切片厚度。
患者>体长100 cm	两组规划CT扫描数据集;头先仰卧(HFS)，从顶点到大腿下部，最高可达150厘米，脚先仰卧(FFS)，从脚趾到骨盆;5毫米切片厚度。

典型的VMAT TBI计划细节如表2所示。在这种情况下，生成了一个五等中心(在纵向轴上对齐)和九个VMAT弧(总)计划，并对其进行了优化，以在三天内以六个分量提供12 Gy的均匀剂量。计划的目标是为至少90%的PTV提供12 Gy (V100%≥90%)，为至少95%的PTV提供11.4 Gy (V95%≥95%)。对于PTV，记录平均剂量，以及最高剂量到体积的2cc (D2 cc)和5cc (D5 cc)作为最大剂量指标。靶体的剂量均匀性被报道为体积的90%所接受的剂量(D90%)与体积最热的10%所接受的最小剂量(D10%)的比值。

表2。典型的VMAT TBI计划细节

等深点	3 - 5等深点 用相同的横向(X)和纵向(Z)坐标生成 纵向(Y)坐标固定整数值
VMAT弧	沿患者纵轴排列5-9个(共)
光子束	6 MV 龙门增量30°
字段大小/重叠	所有字段优化为固定长度的字段大小 与其他等中心的场重叠4厘米的区域 最大宽度40厘米
计算参数	网格间距0.4 cm 计算到介质的剂量沉积 每个计划的统计不确定性为1.0%
测序技术参数	最小线段宽度0.5厘米 每弧最多200个控制点 通量平滑到介质
多层陶瓷参数	有效叶速6.5 cm/s 叶行距超过中轴15厘米 颚速度9厘米/秒通过动态段
HFS / FFS	对于与高频fs CT数据集融合的FFS，使用偏剂量来管理接点的高剂量 1-2等中心(视患者长度而定)AP-PA方案用于治疗下体(FFS)。

桨叶ar限制旨在将每个肺和合并肺容积的平均肺剂量限制在< 8戈瑞，并将对肝脏的剂量减少15%，对肾脏的剂量减少30%，同时将最大剂量和剂量均匀性保持在可接受范围内。

在规划阶段1(理论通量优化)中，采用了多准则优化(MCO)，以尽可能减少桨叶桨叶剂量，同时不影响目标覆盖范围。然后，在阶段2(测序和段创建)中，关闭MCO，为段形状优化(SSO)提供更多的自由度，以收敛到完全目标覆盖。

本治疗方案的剂量学参数见表3。虽然平均肺剂量略高于计划目标，但在临床上被认为是可以接受的。PTV与肺重叠3mm，以补偿呼吸运动。因此，较高的规划剂量覆盖了周围肺，而中央肺得以幸免。

表3。VMAT TBI计划的剂量学参数

体积	参数/标准	实现
PTV	V100%≥90% V95%≥95%	90.2% 96.57%
	同质性(D90 / D10)	0.90
	D2cc D5cc D10cc	13.70 Gy 13.60 Gy 13.32 Gy
肺	右肺平均剂量(< 8 Gy) 左肺平均剂量(< 8 Gy)	8.3 Gy 8.6 Gy
肾脏	平均剂量右肾(减少30%) 左肾平均剂量(减少30%)	8.2 Gy 7.8 Gy
肝	平均剂量(减少15%)	10.4 Gy

VMAT TBI计划的质量保证使用Octavius 4D幻影(PTW，德国)。测量了VMAT计划的三维剂量对各个等中心的影响。计划剂量和交付剂量之间的剂量测量精度使用gamma指数分析进行评估，3个平面的标准为3 mm和3%。该患者的冠状面肺的胸场QA结果如图2所示。

还使用0.07 cm的Octavius模体对所有等中心进行点剂量测量^3.半弯曲三维离子室(PTW，德国)。通过对各等心结点上三个不同点的点剂量测量，验证了等心结点间的剂量计算和传递精度。

患者连续三天每天治疗两次，间隔时间最小为6小时。患者使用三个基准点和一个带索引建立程序的激光对中，以确保可重复性。使用XVI 5.0 kV锥形束CT (CBCT)图像引导和所有等中心的规划kV图像验证患者设置。同时也进行了局部kV成像以监测患者在治疗过程中的运动。

在放疗期间和放疗后，唯一注意到的辐射相关毒性是恶心(2级)。粘膜炎和皮炎未见报道。

患者经TBI和BMT治疗成功。他康复了，一个月后出院了。患者在D+300时存活，无任何疾病，无明显的移植物抗宿主(GVHD)，并定期进行常规随访。

凭借Agility的5毫米叶宽、40 x 40厘米的田野大小和6.5厘米/秒的有效叶速度(结合9厘米/秒的颚速)，Monaco有效优化了VMAT计划，以实现对大PTV的均匀均匀剂量，同时利用该系统的虚拟1毫米叶宽能力有效限制桨叶剂量。此外，由于VMAT TBI需要大量的MUs, Agility的极低传输(6 MV的传输剂量低于0.5%)有助于减少传输剂量对VMAT TBI计划的贡献。

摩纳哥的XVMC蒙特卡罗剂量发动机计算连续电弧作为一个单一光束，而不是在许多离散(控制点)龙门角度位置的剂量近似。蒙特卡罗算法对不同异质性的组织，如肺和PTV界面，精确优化和计算剂量。摩纳哥通过在一次优化中优化多个等中心，利用MCO尽可能减少桨桨剂量，减少了规划时间，提高了整体规划质量。通过使用Monaco 5.11的偏剂量功能注册两个CT数据集，消除了两个数据集之间的高剂量连接区域。

VMAT TBI由于使用3-5个等中心、多个VMAT弧线、患者的HFS和FFS定向进行治疗，且治疗交付时间较长，因此性质复杂。由于这些方面都影响治疗的不确定性，该技术的挑战之一是确保准确的患者安置。结合患者固定和适当的患者标记，预处理和内部kV成像将安装不确定性降至最低。Elekta linacs的开放式设计和大间隙允许在不影响患者设置的情况下轻松进行预处理和分割内成像。表面成像引导放射治疗(SIGRT)的实施可以进一步减少内部运动引起的安装误差。

使用VMAT的TBI提高了部门的生产力，因为它比传统的TBI更少劳动密集型。VMAT方法允许患者以舒适的仰卧位躺下，不需要定制支架或放置盾牌，节省了大量的设置和验证时间。XVI成像也快速和准确的治疗设置验证和内部运动监测。由于VMAT TBI的平均治疗时间为40-50分钟，患者运动监测对保留桨叶很重要。如果在治疗过程中检测到偏移，则成像可以进行必要的校正。

使用VMAT可以实现均匀剂量覆盖和桨叶保留，为使用复杂、全身、高剂量TBI准确可靠地治疗患者提供了信心。患者预后良好，毒性最高为2级。

对于拥有先进的、具有VMAT功能的直线加速器的中心来说，在不修改直线加速器的情况下治疗VMAT TBI患者是可能的。此外，由于我们的放射肿瘤学工作人员非常熟悉VMAT治疗计划和交付，因此不需要进行特殊培训。

VMAT的使用目前正在临床试验中进行评估，以提供更有针对性的TBI，称为全骨髓和淋巴样照射(TMLI)11。这项技术提供了高度的剂量一致性、剂量同质性、显著降低器官剂量、降低毒性、剂量上升到目标结构和降低复发率。希望我们对VMAT TBI的学习经验能够帮助我们部门更好地实施VMAT TMLI。

1. Van Dyk J, Galvin JM, Glasgow GW, Podgorsak e编辑，AAPM第17号报告。全体和半体光子照射的物理方面。美国物理研究所:纽约;1986.
2. Carruthers SA, Wallington MM:全身照射与肺炎风险:结果回顾。中华癌症杂188棋牌捕鱼志2004;90:2080-2084。
3. 全身放疗:tbi指南。中华医学物理杂志2006;31(1):5-12。doi: 10.4103 / 0971 - 6203.25664。
4. Kirby N, Held M, Morin O, Fogh S, Pouliot J.反计划调弧全身照射。医学物理杂志2012;39:2761-2764。
5. 格伦，阿恩，等人。“在接受干细胞移植的儿童和年轻人中，使用螺旋ct疗法的全身照射(TBI)。”放射肿瘤学8.1(2013):92。
6. Chakraborty, Santam等人。使用VMAT (RapidArc)全身照射:一种新的治疗递送方法的规划研究。国际肿瘤学杂188棋牌捕鱼志3(2015):03028。
7. Studinski RCN, Fraser DJ, Samant RS, MacPherson MS.全身照射的当前实践:加拿大范围内调查的结果。Current Oncol. 2017;24:181。
8. Symons K, Morrison C, Parry J, Woodings S, Zissiadis Y.使用pinacle3治疗计划系统和Elekta Agility™线性ac进行全身照射的体积调节弧疗法的可行性研究。应用临床医学与物理杂志2018;19(2):103-110。doi: 10.1002 / acm2.12257
9. Tas B等。基于linac的体积调弧全身照射治疗:其临床准确性、可行性和可靠性。Radiother Oncol (2018)，https://doi.org/10.1016/j.radonc.2018.08.005
10. 王jyc, Filippi AR, Dabaja BS, Yahalom J, Specht L.全身照射:国际淋巴瘤放射肿瘤组织(ILROG)的指南。国际放射肿瘤生物物理杂志2018;101(3):521-529。doi: 10.1016 / j.ijrobp.2018.04.071
11. 斯坦，安东尼，等人。“全骨髓和淋巴照射移植在复发/难治性急性白血病患者中的I期试验。”血液与骨髓移植生物学23.4(2017):618-624。