一种新型的体积调制电弧疗法方法，用于治疗体积较大的肝脏肿瘤的晶格放射治疗

《Frontiers in Oncology》：Novel volumetric modulated arc therapy approach for lattice radiation therapy for bulky liver tumors

肝肿瘤立体分割放疗（LRT）中动态光栅放疗（RAD-LRT）与常规调强弧形放疗（VMAT-LRT）的比较。研究纳入20例未手术的大体积肝肿瘤患者，通过对比两种放疗技术的剂量分布和规划效率，发现RAD-LRT在保证肿瘤覆盖（D80达20.4-20.5 Gy）的同时，显著降低低剂量区域（valley mean dose 3.4 vs 2.2 Gy，p<0.0001），峰值-低谷剂量比（PVDR）提高至18.2（VMAT为8.9），且规划时间更短（18±11分钟 vs 26±8分钟），所需结构更少（4±1 vs 9±1）。RAD通过动态光栅和静态光栅协同优化，实现了更高效的剂量调制和靶区保护。

　　近年来，随着医疗技术的不断进步，放射治疗领域正经历一场深刻的变革。尤其是对于那些体积较大、形态复杂的实体肿瘤，传统的放疗方法在肿瘤控制与正常组织保护之间往往难以取得平衡。为了解决这一难题，科学家们探索了多种创新的放疗策略，其中“晶格放射治疗”（Lattice Radiation Therapy, LRT）作为一种空间分数化放疗技术，因其在肿瘤去体积化方面的潜力而受到广泛关注。LRT的核心在于通过高剂量区域与低剂量区域的交替分布，达到在不增加对正常组织损伤的前提下有效控制肿瘤的目的。这一理念在临床实践中逐渐成熟，尤其是在肝脏肿瘤的治疗中展现出显著的优势。

在这一背景下，一种名为“RapidArc Dynamic（RAD）”的新型放疗技术被引入，以期进一步提升LRT的治疗效果和效率。RAD通过结合动态准直器与静态角度的优化，能够更灵活地控制剂量分布，从而在保持高剂量区的同时，有效降低低剂量区的辐射剂量。为了评估RAD在LRT中的应用效果，一项“in silico”研究对20名接受放疗的肝脏肿瘤患者进行了对比分析，其中10名患者的肿瘤体积小于1000立方厘米，另外10名患者的肿瘤体积大于等于1000立方厘米。研究团队分别使用了传统的体积调制弧治疗（Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT）和RAD技术生成放疗计划，并通过一系列剂量指标和治疗效率参数进行比较。

研究结果表明，RAD-LRT在多个关键指标上均优于VMAT-LRT。首先，在剂量覆盖方面，RAD-LRT和VMAT-LRT都能实现对肿瘤靶区的充分照射，其高剂量区（VTVH）的D80值分别为20.50 Gy和20.40 Gy，差异不大，但RAD-LRT在降低低剂量区（VTVL）的剂量方面表现突出，其平均剂量为2.20 Gy，而VMAT-LRT的平均剂量为3.40 Gy，差异具有统计学意义（p<0.0001）。这表明RAD技术在保持肿瘤靶区剂量的同时，显著减少了对正常组织的辐射，从而提高了治疗的安全性。其次，从治疗效率的角度来看，RAD-LRT在规划结构数量、规划时间和治疗射束数量上均优于VMAT-LRT。具体而言，RAD-LRT平均需要4±1个规划结构，而VMAT-LRT则需要9±1个；规划时间方面，RAD-LRT平均为18±11分钟，而VMAT-LRT为26±8分钟；治疗射束方面，RAD-LRT仅需1个弧线，包含4±1个静态射束，而VMAT-LRT则需要5±1个弧线。这些数据充分说明了RAD在治疗计划生成过程中的高效性。

此外，研究还发现，RAD-LRT的峰值与谷值剂量比（Peak-to-Valley Dose Ratio, PVDR）显著高于VMAT-LRT。在VMAT-LRT中，PVDR平均为8.92，而在RAD-LRT中，这一数值达到了18.20。这一差异主要是由于RAD能够更精确地控制低剂量区的剂量，使其远低于5 Gy，而这一剂量水平被认为在维持肿瘤免疫效应的同时，对正常组织的损伤较小。相比之下，VMAT-LRT虽然在剂量分布上较为均匀，但其对低剂量区的控制能力较弱，导致整体剂量异质性较低。

为了实现这些剂量目标，研究团队采用了一种标准化的晶格设置方法，通过自定义脚本生成高剂量和低剂量球体，并确保其在三维空间中的合理分布。对于肿瘤体积小于1000立方厘米的患者，使用1.0厘米直径的球体，间距为4.0厘米（轴向）和3.0厘米（前后方向）；而对于肿瘤体积大于等于1000立方厘米的患者，则使用1.5厘米直径的球体，间距为6.0厘米（轴向）和3.0厘米（前后方向）。这种设计不仅有助于实现理想的剂量分布，还确保了治疗计划的可重复性和可比性。

在治疗规划过程中，研究团队还特别关注了对正常组织的保护。对于位于肿瘤外围1.0厘米的正常组织，RAD-LRT和VMAT-LRT的剂量差异不大，但RAD-LRT在保护“规划风险体积”（PRV_LRT）方面表现更优。PRV_LRT是通过对消化道轮廓进行扩展生成的，其目的是避免对邻近器官造成不必要的辐射。通过对比两种技术的剂量分布，研究发现RAD-LRT能够更有效地减少对PRV_LRT的照射，从而降低对重要器官的潜在损伤。

除了剂量指标，研究还评估了两种放疗技术在治疗计划生成过程中的效率。结果表明，RAD-LRT不仅在规划时间上节省了大量资源，还减少了对规划结构的依赖，使得治疗计划的制定更加简单和高效。这种高效性在临床实践中尤为重要，尤其是在处理复杂的肿瘤形状和分布时，能够显著降低医生和治疗团队的工作负担，提高整体治疗效率。

值得注意的是，尽管RAD技术在LRT中的应用表现出色，但目前仍存在一些局限性。例如，由于缺乏实际机器交付和测量的验证手段，研究团队无法确定这些计划是否能够被实际实施。此外，由于不同放疗系统使用的剂量计算算法存在差异，进一步的研究需要在同一系统中进行，以确保结果的可比性。然而，这项研究仍然为RAD在LRT中的应用提供了重要的理论支持和实践指导。

总的来说，这项研究展示了RAD技术在LRT中的巨大潜力。通过优化动态准直器和静态角度，RAD不仅能够实现更高的剂量异质性，还能显著提高治疗计划的效率。这一发现对于推动LRT在临床中的广泛应用具有重要意义，尤其是在处理大型肝脏肿瘤等复杂病例时。未来的研究可以进一步探索RAD在其他治疗部位的应用，以及如何通过自动化工具和标准化流程进一步提升LRT的临床效果和可操作性。