Dosimetry difference between field-in-field intensity modulated radiation therapy and fixed field inversely optimized intensity modulated radiation therapy in whole brain radiotherapy
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摘要:目的 比较全脑放疗的野中野正向静态调强(FIF-IMRT)与固定野逆向优化调强(FFIO-IMRT)技术的剂量学差异。方法 选取需行全脑放疗患者20例，采用Pinnacle3 9.10治疗计划系统进行计划设计, 2种计划均用6 MV X射线, 处方剂量均为40 Gy, 2 Gy/次，共20次。FIF-IMRT计划选270 °、90 °为主野，适当调整准直器角度，使双眼球重叠，在每个主野方向手动添加1~2个子野降低高剂量。FFIO-IMRT计划7野均分调强，通过反复改变优化参数来达到临床要求的剂量分布。比较2种放疗计划的剂量学参数。结果 ① 靶区方面:与FFIO-IMRT计划相比, FIF-IMRT计划的计划靶区(PTV)的V105%、D50%升高, Dmin、Dmax、V95%、V110%、D2%、D98%降低，差异均有统计学意义(P < 0.05); FIF-IMRT计划的CI低于FFIO-IMRT, HI却高于FFIO-IMRT, 差异均有统计学意义(P < 0.05); FIF-IMRT计划子野数、机器跳数MU、治疗时间、计划设计时间均较FFIO-IMRT显著降低(P < 0.05)。②危及器官左右晶体、左右眼球、脊髓、左右视神经方面, FIF-IMRT计划低于FFIO-IMRT计划，晶体尤为明显，除左右视神经外，其他差异均有统计学意义(P < 0.05)。结论 ① 2种计划的靶区均达到临床剂量学要求。② FIF-IMRT计划在靶区的适形性上虽差于FFIO-IMRT计划，但在危及器官的保护方面远好于FFIO-IMRT计划。③由于FIF-IMRT计划的单次治疗时间显著减少，因此降低了器官运动带来的误差，同时减少了机器的损耗，提高了机器执行效率。④ FIF-IMRT计划设计简单易行，在基层医院也较容易实现。故全脑放疗推荐野中野正向静态调强的方式。
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关键词:
- 全脑放疗 /
- 野中野正向调强放射治疗 /
- 固定野逆向调强放射治疗 /
- 剂量学
Abstract:Objective To compare dosimetry difference between field-in-field intensity modulated radiation therapy (FIF-IMRT) and fixed field inversely optimized intensity modulated radiation therapy (FFIO-IMRT) in whole brain radiotherapy.Methods Totally 20 patients with whole brain radiotherapy were selected. The Pinnacle3 9.10 treatment planning system was used to design plan. 6 MV X-ray was used for both two plans, and the prescription dosage was 40 Gy, with 2 Gy per time for 20 times totally. FIF-IMRT plans to select 270 and 90 degrees as the main fields, adjust the collimator angle appropriately to make the eyes overlap, and manually add 1 or 2 sub-fields in each main field direction to reduce the high dose. FFIO-IMRT plans to equalize the intensity of 7 fields and achieve the clinical dose distribution by repeatedly changing the optimized parameters. The dosimetric parameters of two radiotherapy schemes were compared.Results Compared with FFIO-IMRT, the V105% and D50% of the planned target area (PTV) in FIF-IMRT increased significantly, while Dmin, Dmax, V95%, V110%, D2%, D98% decreased significantly (P < 0.05). CI of FIF-IMRT was significantly lower than that of FFIO-IMRT, but HIV was significantly higher than that of FFIO-IMRT (P < 0.05). The number of planned subfields, machine hops MU, treatment time and planning design time of FIF-IMRT were significantly lower than those of FFIO-IMRT (P < 0.05). The FIF-IMRT plan was significantly lower than the FFIO-IMRT plan in terms of organ-threatening left and right crystals, right and left eyeballs, spinal cord and right optic nerves, especially in crystals. There were significant differences except for left and right optic nerves between two plans (P < 0.05).Conclusions ① Both treatment plans could meet the requirements of clinical dosimetry. ② Although the CI of FIF-IMRT is worse than FFIO-IMRT, but FIF-IMRT is better in protection of organs. ③ Since the single treatment time of FIF-IMRT significantly shorten, the errors caused by organ movement are reduced, the loss of MLC is reduced, and the execution efficiency of the machine is improved. ④ The FIF-IMRT plan is simple designed and easy to implement in primary hospitals. Therefore, the FIF-IMRT is recommended for whole brain radiotherapy. -
输血是临床治疗危重疾病的主要手段，在挽救患者生命方面做出了巨大的贡献[1]。白细胞可通过吞噬、消化等产生免疫反应，从而抵抗微生物、细菌的危害，是机体重要组织细胞[2-3]。然而血液制品内白细胞极易对人体造成诸多危害，尤其是同种异体输血，限制了输血治疗的临床应用，因此临床普遍采用去白细胞输血，以避免不良反应的发生[4-5]。为进一步明确去白细胞输血、常规输血在临床应用中的不良反应，本研究回顾性分析100例接受输血治疗的患者的临床资料，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2016年12月—2018年12月在本院接受输血治疗的100例患者的临床资料，按照随机数字表达法将其分为观察组与参考组，各50例。观察组中，男25例，女25例; 年龄18~75岁，平均(53.29±3.33)岁; 输血原因为外科手术22例，外伤出血18例，产科出血10例; 输注血制品量440~650 mL, 平均(521.29±37.69) mL。参考组中，男27例，女23例; 年龄18~74岁，平均(53.31±3.29)岁; 输血原因为外科手术23例，外伤出血17例，产科出血10例; 输注血制品量440~660 mL, 平均(527.30±38.01) mL。本研究经医院伦理委员会审核通过, 2组临床资料比较无显著差异(P>0.05), 具可比性。
1.2 方法
观察组: 采用去白细胞输血技术进行血液输注，红细胞悬液经白细胞过滤器，保证白细胞去除率达99%。400 mL红细胞悬液中白细胞残余量低于5.0×106个，且红细胞回收率>90%[6]。在输注过程中密切观察患者的反应，在出现明确不良反应时需即刻处理，并依据不良反应的症状、类型等给予停止输注、注射抗过敏药物及静卧等处理方式，必要时进行急救。参考组: 采用常规输血技术进行输注，期间观察患者不良反应，不良反应处理方法与观察组相同。
1.3 观察指标
① 观察2组输血不良反应: 输血不良反应指在血液输注过程中、输注完毕后1~2 h内，患者出现寒战、1 ℃以上的体温升高、皮肤红疹及消化道反应等过敏反应，严重者会出现血红蛋白尿。排除血液检测失误引起的严重溶血反应。②观察2组输血前、后自然杀伤细胞(NK细胞)、T淋巴细胞亚群(CD3+、CD4+、CD4+/CD8+)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-10(IL-10)及肿瘤坏死因子-ɑ(TNF-ɑ)的水平变化。
1.4 统计学分析
采用SPSS 20.0软件分析数据，NK细胞、T淋巴细胞亚群、IL-2、IL-8、IL-10及TNF-ɑ等指标水平以(x±s)表示，符合正态分布，行t检验分析，输血后发热、过敏等不良反应发生率以χ2检验分析，以P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 输血不良反应发生情况
观察组输血不良反应发生率为4.00%, 低于参考组输血不良反应发生率24.00%, 差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 1。
表 1 2组输血不良反应发生情况比较[n(%)]不良反应 参考组(n=50) 观察组(n=50) 过敏 4(8.00) 1(2.00) 血红蛋白尿 2(4.00) 0 发热 5(10.00) 1(2.00) 皮疹 1(2.00) 0 合计 12(24.00) 2(4.00)* 与参考组比较, *P < 0.05。 2.2 输血前、后NK细胞、T淋巴细胞亚群水平比较
输血前, 2组间NK细胞、CD3+、CD4+、CD4+/CD8+水平比较，差异无统计学意义(P>0.05); 输血后, 2组NK细胞、CD3+、CD4+、CD4+/CD8+均出现一定程度下降，观察组下降程度显著低于参考组(P < 0.05)。见表 2。
表 2 2组输血前、后NK细胞、T淋巴细胞亚群水平比较(x±s)组别 时点 NK细胞/% CD3+/% CD4+/% CD4+/CD8+ 参考组(n=50) 输血前 17.28±4.98 78.01±12.39 38.11±11.01 1.35±0.21 输血后 13.71±4.98 66.29±11.02 28.70±3.56 0.89±0.23 观察组(n=50) 输血前 17.30±5.20 77.38±12.22 38.30±10.29 1.35±0.23 输血后 16.35±5.11* 74.40±11.39* 32.99±3.60* 1.17±0.26* NK细胞: 自然杀伤细胞。与参考组比较, *P < 0.05。 2.3 输血前、后2组IL-2、IL-8、IL-10及TNF-α水平比较
输血前, 2组间IL-2、IL-8、IL-10及TNF-α水平比较，差异无统计学意义(P>0.05); 输血后, 2组IL-2水平有所下降，IL-8、IL-10及TNF-α水平有所上升，观察组改变程度显著低于参考组(P < 0.05)。见表 3。
表 3 2组输血前、后IL-2、IL-8、IL-10及TNF-α水平比较(x±s)pg/mL 组别 时点 IL-2 IL-8 IL-10 TNF-α 参考组（n=50) 输血前 108.77±33.20 69.10±25.38 77.03±28.02 152.67±49.98 输血后 98.92±29.02 88.15±23.02 110.44±30.25 180.10±39.89 观察组（n=50) 输血前 110.38±32.59 68.69±25.60 76.55+27.79 152.33±50.30 输血后 109.76±30.30* 75.32±22.29* 89.50±30.39* 163.32+40.09* IL-2: 白细胞介素-2; IL-8: 白细胞介素-8; IL-10: 白细胞介素-10; TNF-ɑ: 肿瘤坏死因子-ɑ。与参考组比较, *P < 0.05。 3. 讨论
输血不良反应是指在输血过程中或输血后，受血者出现的输血相关异常情况或疾病[7], 目前临床主要采用异体输血，然而大量研究[8-9]证实输血中存在较多的问题，如血浆内生物活性物质、血制品存放时间长、血液中白细胞等均可引起系列不良反应。临床常见的输血不良反应为输血后2 h内出现的寒战、体温升高、皮肤红疹、消化道反应等，严重者为移植物抗宿主反应、成人呼吸窘迫综合征及非溶血性发热反应等[10], 鉴于此，临床就减少输血不良反应进行了大量研究[11-13]。有研究发现，人体白细胞能够作为多种病毒的宿主，如巨细胞病母、人关免疫缺Pea病母、人体T淋巴细胞白血病病毒等，而异体白细胞进入人体后，可产生IL-1、IL-6、IL-8及TNF-ɑ等炎性因子，导致患者免疫功能下降，导致更多不良反应的发生。因此，越来越多的学者[14-15]主张在成分血输注时，可采用去白细胞技术，通过去除血液内的白细胞从而减少血液制品中的炎性介质，避免多种炎性因子引起的机体免疫功能改变; 同时，红细胞形态保存完整，溶血反应不良反应明显减少; 此外，通过去白细胞技术输血将血液内白细胞水平降至0.5×109/L, 能够减少输血引起的病毒传播、发热反应。本研究中，观察组不良反应发生率显著低于参考组(P < 0.05), 证实了去白细胞输血安全性更高，引发不良反应的风险更低。
血液为多种成分的混合物，能够与机体的免疫系统相互作用，并诱导受血者出现免疫功能抑制，不利于术后良好康复。CD3+、CD4+为具有免疫调控功能的T细胞亚群，能对其他免疫效应细胞的激活、增殖等形成抑制，在移植、自身免疫耐受等免疫应答中有着重要作用，而CD3+、CD4+水平的降低，可造成其对T细胞活化免疫抑制的作用减弱，加速其他T细胞增殖，大量释放细胞因子，促进红细胞破坏，本研究中2组输血后CD3+、CD4+、CD4+/CD8+水平均有一定程度下降，然而观察组下降程度显著低于参考组(P < 0.05), 由此可见，去白细胞输血对机体免疫功能的抑制作用更小，对输血后患者机体康复、预防不良反应及并发症有积极意义。
IL-2具有免疫增强作用，在B细胞激活、增殖中均有参与，输血后T细胞产生的IL-2减少，则IL-2功能下降，此时抗体减少、B细胞激活、NK细胞的功能不全，进而引起机体免疫功能抑制[16-18]。IL-8为中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞产生的重要趋化因子，其生物活性与炎症反应关系密切; IL-10主要由T淋巴细胞及单核细胞组成，可抑制炎症细胞产生IL-6、IL-8及TNF-α等多种炎症因子，而TNF-α在炎症反应过程中较为活跃。本研究中，观察组输血后IL-2水平下降，IL-8、IL-10及TNF-ɑ水平上升等程度均显著低于参考组(P < 0.05), 由此可见，去白细胞输血、常规输血均可加重一定的炎性反应，然而去白细胞引起的炎性反应更轻。
综上所述，与常规输血比较，去白细胞输血引起的不良反应相对较轻，且对炎性反应、免疫机制影响较小。随着临床医学研究的不断深入，对临床输血的研究也不能仅停留在无不良反应这一阶段，还应加强对治疗效果、影响因素等的全面研究，以提高临床输血技术水平，实现合理用血。
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表 1 2种计划的靶区剂量学对比(x±s)(n=20)
指标 FIF-IMRT FFIO-IMRT V95%/% 98.60±0.68 99.00±0.73* V105%/% 28.30±5.64 21.05±10.04* V110%/% 0.00±0.00 1.15±0.99* D2%/cGy 4 258.48±34.35 4 350.41±53.37* D50%/cGy 4 151.72±38.34 4 122.93±33.48* D98%/cGy 3 824.59±74.76 3 874.83±55.76* CI 0.79±0.05 0.81±0.05* HI 0.11±0.02 0.12±0.02* 与FIF-IMRT比较, *P < 0.05。 
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表 2 2种计划的危及器官剂量学对比(x±s)(n=20)
指标 FIF-IMRT FFIO-IMRT 左晶体Dmax/cGy 361.18±31.90 673.27±60.15* 右晶体Dmax/cGy 383.59±30.32 671.59±47.57* 左眼球Dmax/cGy 1 066.70±239.89 1 585.15±185.46* 右眼球Dmax/cGy 1 229.50±265.41 1 568.24±195.97* 脊髓Dmax/cGy 3 154.81±658.45 3 695.71±83.05* 左视神经Dmax/cGy 3 706.76±819.67 3 949.10±667.95 右视神经Dmax/cGy 4 014.18±174.37 4 043.01±105.39 与FIF-IMRT比较, *P < 0.05。
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表 3 2种计划的机器参数对比(x±s)(n=20)
指标 FIF-IMRT FFIO-IMRT 子野数/个 4.75±0.79 66.25±6.19* 机器跳数/MU 226.65±2.08 553.15±10.15* 治疗时间/min 0.60±0.00 1.39±0.09* 计划设计时间/min 12.57±0.46 28.21±1.31* 与FIF-IMRT比较, *P < 0.05。
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