IMRT与VMAT技术在空间分割放射治疗中的剂量学特性比较及其临床意义

本研究针对空间分割放射治疗(SFRT)中剂量异质性调控的临床需求，系统比较了容积调强弧形治疗(VMAT)、静态调强(IMRT-MSS)和动态滑窗调强(IMRT-SW)三种技术的剂量学差异。通过10例患者的45组计划分析，发现VMAT在峰值剂量比(PVDR)、靶区适形度(CI)和正常组织保护(Dmean,NT)方面具有显著优势，特别适用于≤15个格点的浅表肿瘤。研究为优化SFRT技术选择提供了重要循证依据，发表于《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》。

　　

在肿瘤放射治疗领域，如何平衡高剂量杀伤与正常组织保护始终是核心挑战。空间分割放射治疗(Spatially Fractionated Radiation Therapy, SFRT)作为一种创新策略，通过在靶区内形成交替的高剂量峰(peak)和低剂量谷(valley)分布，不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还能激活STING-干扰素通路促进免疫细胞浸润，同时保留肿瘤微环境中的血管基质成分。这种独特的"峰谷剂量"分布模式对胶质瘤、肉瘤等难治性肿瘤展现出特殊优势，但其技术实现方案尚缺乏系统比较。

传统SFRT采用网格准直器(grid collimator)虽可获得较高峰谷剂量比(Peak-to-Valley Dose Ratio, PVDR)，但三维格点放疗(3D-LRT)在剂量覆盖和调制灵活性方面更具优势。随着直线加速器(LINAC)和多叶准直器(MLC)技术进步，基于调强技术的3D-LRT迅速发展。目前临床主要采用容积调强弧形治疗(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)、静态调强(IMRT-MSS)和动态滑窗调强(IMRT-SW)三种技术，但对其剂量学差异的认识仍不充分。为此，天津医科大学附属肿瘤医院团队在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》发表了这项关键技术比较研究。

研究团队采用回顾性设计，选取10例接受SFRT治疗的患者病例，通过Eclipse 15.5治疗计划系统设计45组治疗计划。关键技术包括：(1)采用自动勾画系统设计格点靶体积(Lattice Target Volume, LTV)，参数设置为直径0.8-1.5cm，间距2.5-3倍直径；(2)比较VMAT(4全弧)、IMRT-MSS(12/16/24/36野)和IMRT-SW(相同野数)三种技术；(3)评估指标涵盖PVDR、适形指数(Conformity Index, CI)、梯度测量(Gradient Measure, GM)等9项剂量学参数；(4)采用电子射野影像装置(EPID)进行γ通过率(Gamma Passing Rate, GPR)验证。

在剂量异质性方面，VMAT组展现出最高的PVDR值(3.74±0.90)，尤其在头足方向达到4.74。当格点数量≤15时，VMAT的PVDR优势显著，但对大体积肿瘤(>17个格点)优势减弱。IMRT-MSS在所有野数配置下均优于IMRT-SW，12野时PVDR达3.92±0.62。VMAT同时获得最高的峰值剂量(50.7Gy)，但格点间剂量变异系数(CV=0.018)也最大。

在计划质量方面，VMAT的CI最优(1.09)，剂量跌落最快(GM=1.25cm)。正常组织平均剂量(D_mean,NT)在VMAT和IMRT-MSS间无显著差异(约3.80Gy)，但均显著低于IMRT-SW。危险器官最大剂量(D_max)方面，VMAT表现最佳。

在实施效率上，VMAT的机器跳数(MU)最低(6288MU)，较IMRT减少≥36%。IMRT计划中16野(22.5°间隔)效率最高。45°和315°准直器角度在各类计划中均显示出特殊重要性。质量验证显示VMAT的γ通过率(2%/2mm)达97%，IMRT-SW优于IMRT-MSS。

研究表明，VMAT在多数剂量学参数上优于IMRT技术，特别是对于格点数量≤15的浅表凸形肿瘤。对于大体积肿瘤(格点数>15)，建议控制格点数量以优化PVDR。该研究首次系统比较了三种主流SFRT技术的剂量学特性，为临床技术选择提供了重要依据。研究发现45°和315°准直器角度的特殊价值，为计划优化提供了新思路。VMAT在保证剂量学优势的同时，显著提高了治疗效率，这对减轻患者不适和提高治疗精度都具有重要意义。

值得注意的是，该研究也存在一定局限：所有LTV采用最密集排列方式，结果可能不适用于其他排列模式；样本量较小，需多中心研究验证。未来研究可探索非共面照射改善头足方向PVDR，以及不同LTV几何配置的剂量学影响。这些发现为SFRT技术的临床优化和个性化应用奠定了重要基础，对推动放射治疗与免疫治疗的有机结合具有深远意义。