基于VMAT的格栅放射治疗在犬鼻窦癌中的可行性研究：空间分割放疗新技术探索

本研究针对犬鼻窦癌治疗难题，探索了采用容积旋转调强放疗(VMAT)实施格栅放射治疗(LRT)的可行性。研究人员通过10例犬鼻窦癌CT图像进行计划设计，成功实现了≥3个峰值顶点放置、3:1和5:1的峰谷剂量比(PVDR)，所有计划均满足危及器官(OAR)剂量限制并通过质量保证(QA)标准。研究还发现剂量计算算法(Acuros XB vs AAA)和网格尺寸(1.0-2.5 mm)会显著影响LRT计划参数计算，标准临床QA无法检测这些偏差。该研究为LRT在兽医肿瘤学的临床应用提供了重要技术依据。

　　

在兽医肿瘤学领域，犬鼻窦癌是一种常见的恶性肿瘤，传统放疗技术虽然取得了一定疗效，但对于局部晚期或体积较大的肿瘤，治疗效果仍不理想。常规放疗往往受限于周围正常组织的耐受剂量，难以实施有效的剂量提升。在这一背景下，一种名为格栅放射治疗(Lattice Radiation Therapy, LRT)的创新技术引起了研究人员的关注。

LRT属于空间分割放射治疗(Spatially Fractionated Radiation Therapy, SFRT)的一种特殊形式，其核心思想是在肿瘤内部交替设置高剂量"峰值"区域和低剂量"谷值"区域，形成类似格栅的剂量分布模式。这种技术最早可追溯到1909年德国放射学家Alban K?hler提出的GRID治疗概念，当时主要用于浅表千伏治疗中的正常组织保护。随着现代直线加速器和多叶准直器技术的发展，LRT已经从二维的GRID治疗演进为三维的格栅阵列设计，为肿瘤放疗带来了新的可能性。

然而，将LRT技术应用于犬鼻窦癌治疗面临诸多挑战。犬类鼻窦解剖结构复杂，含有大量气腔和骨组织，组织不均匀性显著，这对精确剂量计算提出了更高要求。同时，犬鼻窦腔空间相对狭小，如何在这种有限空间内实现有效的格栅设计需要深入探索。此外，LRT计划的质控标准和剂量验证方法也亟待完善。

为了解决这些问题，Gualtieri等研究人员在《BMC Veterinary Research》上发表了这项开创性研究，首次系统评估了VMAT技术实施犬鼻窦癌LRT的可行性。研究团队设定了四个关键技术目标：在肿瘤靶区内放置至少三个峰值顶点、实现特定的峰谷剂量比、满足危及器官剂量限制、以及通过质量保证标准。这些目标的实现将为LRT在兽医肿瘤学的临床应用奠定坚实基础。

研究采用的关键技术方法包括：基于10只犬鼻窦癌患者的CT图像进行回顾性研究，使用Varian Eclipse治疗计划系统进行轮廓勾画和逆向计划设计，通过手动放置5毫米直径的三维球体作为峰值顶点，采用容积旋转调强放疗(VMAT)技术进行计划优化，使用Acuros XB(AXB)和各向异性分析算法(AAA)进行剂量计算比较，并通过Portal Dosimetry进行质量保证验证。此外，研究还利用3D打印的犬头颈模体和放射性铬胶片进行剂量测量验证。

案例选择、轮廓勾画和计划设计

研究纳入了10例经组织学确诊的犬鼻窦癌患者的CT图像，品种包括边境牧羊犬、葡萄牙水犬、拉布拉多犬等，平均体重24.5±5 kg，肿瘤最长直径平均11.5±2 cm，肿瘤体积平均47.2±19 cm3。所有病例均采用Varian Eclipse治疗计划系统进行靶区勾画，Gross Target Volume(GTV)和危及器官(Organs at Risk, OARs)的轮廓均在增强CT图像上完成。

格栅计划评估

研究人员成功为所有10例患者制定了3:1和5:1两种PVDR的LRT计划，共计20个计划。在格栅设计方面，所有病例均实现了≥3个峰值顶点的放置，顶点间中心到中心距离中位数为30 mm(范围26-41 mm)。

剂量学评估显示，所有计划均达到了预期的PVDR要求，3:1 PVDR计划(峰值54 Gy/谷值18 Gy)和5:1 PVDR计划(峰值75 Gy/谷值15 Gy)均满足技术指标。危及器官剂量约束也全部达标，计划质量保证测试中γ指数均大于95%，表明计划具有良好的可执行性。

网格尺寸间距和计算算法效应的体外研究

剂量计算算法和网格尺寸设置对LRT计划参数有显著影响。当使用AXB算法时，将网格尺寸从1.0 mm增加到2.0 mm和2.5 mm会导致峰值剂量低估和谷值剂量高估，从而降低计算得到的PVDR。具体而言，在3:1 PVDR计划中，网格尺寸从1.0 mm增加到2.5 mm时，Vertices Tumor Volume(VTV)参数被低估11.3-13.3%，而谷值区域参数被高估4.4-8.5%。

算法比较发现，AAA算法在相同网格尺寸下倾向于高估剂量，与AXB相比，在1.0 mm网格设置下，VTV参数被高估1.1-2.6%，谷值参数被高估1.9-3.1%。这些剂量计算偏差在标准临床QA中无法被检测到，强调了LRT计划验证需要更精确的方法。

体位移位影响及与峰谷剂量比的关系

通过正弦波模拟和放射性铬胶片测量实验，研究人员发现分次治疗中的体位不确定性会显著影响最终实现的PVDR。当设置误差为1 mm时，预期5:1的PVDR降至4.9:1；而4 mm误差时进一步降至4:1。模体实验结果显示，单次治疗时PVDR为4.33:1，3次治疗时降至4.25:1，5次治疗时进一步降至3.65:1，表明分次增多会加剧剂量分布的"平滑化"效应。

本研究首次证实了VMAT LRT在犬鼻窦癌治疗中的技术可行性，为这一创新放疗技术在兽医肿瘤学的临床应用提供了重要依据。研究结果表明，即使在复杂的鼻窦解剖环境中，也能实现符合要求的格栅剂量分布，且危及器官受量控制在安全范围内。

值得注意的是，剂量计算算法和网格尺寸设置对LRT计划参数有显著影响，这一发现对LRT技术的标准化和结果可比性具有重要意义。AAA算法相对于AXB算法倾向于高估剂量，而较大的网格尺寸则会低估峰值剂量同时高估谷值剂量，导致计算PVDR偏离真实值。这些细微的剂量计算差异在常规QA中难以检测，提示LRT计划需要更精确的验证方法。

关于分次治疗中的剂量不确定性，研究表明即使微小的体位误差也会显著改变预期的PVDR。这一发现对LRT临床实践具有重要指导意义，强调了精确患者定位和图像引导的必要性。同时，也引发了关于PVDR生物学意义的深入思考——是否必须严格保持特定的峰谷剂量比，还是剂量不均匀性本身才是产生治疗效果的关键因素。

该研究的局限性包括样本量较小、仅针对单一肿瘤类型，以及主要关注技术可行性而非临床疗效。然而，这些初步结果为后续临床研究奠定了坚实基础。基于本研究结果，研究人员已经启动了前瞻性临床试验，将进一步探索LRT对肿瘤微环境和全身免疫反应的影响。

总之，这项研究不仅推动了LRT技术在兽医放射肿瘤学领域的发展，也为人类医学中LRT技术的优化提供了有价值的技术参考。通过大动物自发肿瘤模型的研究，有望更深入地理解空间分割放疗的生物学机制，最终推动这一创新技术在人类和动物癌症治疗中的临床应用。