基于个性化准直器优化的VMAT分弧技术在多发性脑转移中的剂量学研究

《Applied Radiation and Isotopes》：Dosimetric Study of Split-Arc Technique Based on Personalized Collimator Optimization in VMAT for Multiple Brain Metastases

　　

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  采用个性化准直器的等份子弧可有效缓解岛屿遮蔽效应。
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  增加等份数量可提升计划质量并降低复杂度。
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  六分割弧策略能在计划质量与治疗效率之间实现最优平衡。

引言

多发脑转移（MBM）是恶性肿瘤晚期常见的远处转移类型，其发病率呈上升趋势，占颅内转移总数的70%以上。MBM多见于肺癌、乳腺癌和结直肠癌等原发恶性肿瘤患者^{1, 2}。随着患者预后的改善，临床目标已从单纯的局部病灶控制转变为在维持高局部控制率的同时尽可能保留神经认知功能。因此，以高精度和陡峭剂量梯度为特征的立体定向放射外科（SRS）逐渐取代全脑放射治疗（WBRT），成为寡转移和多发脑转移的标准治疗模式^{3, 4}。

目前，单等中心容积调制弧疗（SIMT-VMAT）因其能够以单次等中心定位高效覆盖空间离散的多发病灶而成为主流临床技术^{5, 6, 7}。然而，该技术受多叶准直器（MLC）物理设计的限制，不可避免地出现"岛屿遮蔽效应（IBE）"^[8]。具体而言，当多个靶区在束眼视图（BEV）中沿MLC叶片运动方向排列时，靶区之间的叶片被迫保持打开以确保剂量覆盖。这种几何锁定导致中间的正常脑组织（NBT）暴露于非预期的透射剂量，形成"剂量桥"。该现象直接导致正常脑组织的低剂量体积（V_12Gy）增加和梯度指数（GI）恶化，从而增加放射性坏死（RN）的风险^[9]。关键的是，在常规VMAT照射过程中，准直器角度通常保持静止，无法随机架旋转动态适应靶区的投影变化，使得IBE在多发脑转移病例中尤为突出。

为减轻VMAT治疗多发脑转移中的IBE，本研究提出了一种利用多分割弧技术的计划优化方法。具体而言，设计了具有不同分割弧数量的VMAT计划，并与常规双全弧计划进行对比。本研究从两个维度进行了系统评估：计划质量（包括靶区覆盖、适形指数[CI]、均匀性指数[HI]、GI、正常脑组织剂量及其他相关危及器官[OARs]）和治疗效率（包括监控单位[MU]、复杂度指标[CM]、控制点平均颌区面积[A_{Jaw, mean}]以及平均颌X/Y野宽度[W_{Jaw-X/Y, mean}]）。本研究旨在阐明不同分割弧配置对计划质量的影响，并确定一种在治疗效果与治疗效率之间取得平衡的最优方案，从而为多发脑转移的精确放射治疗提供具有临床价值的技术参考。

章节摘要

患者选择

纳入2025年1月至2025年12月在我院放疗中心接受治疗的20例多发脑转移患者。每位患者具有2至5个靶区，详细临床特征见表1。大体肿瘤体积（GTV）由经验丰富的放射肿瘤学家根据计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）结果勾画。计划靶体积（PTV）通过在GTV基础上外扩0.3 cm定义。本回顾性

剂量学与计划参数比较

如表2所示，四组间在PTV指数方面（包括$$、$$、CI和HI（$$））未观察到具有统计学意义的差异。然而，梯度指数（GI）在实验组（4sA、6sA和8sA）中显著低于对照组（2A）（分别为4.89 ± 0.75、4.62 ± 0.66、4.53 ± 0.58 vs 5.15 ± 0.96；$$）。在危及器官方面，6sA和8sA组的正常脑组织平均剂量（$$）和$$与2A组相比均显著降低

讨论

本研究证明，将VMAT分割为多个子弧可有效缓解多发脑转移治疗中的IBE。通过比较对照组和实验组，我们探讨了不同弧配置对计划质量提升的影响。我们的发现表明，与传统2A组相比，分割弧策略在保持等效PTV处方剂量覆盖、CI和HI的同时，显著提高了计划质量。具体而言，显著

结论

多分割弧技术可有效缓解VMAT治疗多发脑转移中的IBE。在保持PTV处方剂量覆盖、CI和HI的同时，该方法显著降低了正常脑组织$$、GI、MU和$$，从而降低计划复杂度并提升整体计划质量。虽然计划质量随分割弧数量增加而逐步改善，但存在边际效用递减效应。综合考虑临床治疗效率和设备损耗，6sA策略代表了

作者贡献声明（CRediT）

周超：调查、数据管理、概念设计。贾海建：写作——审阅与编辑、验证、调查、概念设计。马文娟：概念设计、方法学、资源、监督、写作——审阅与编辑。侯丽桥：写作——审阅与编辑、验证、调查、概念设计。黄世雄：验证、方法学、调查、概念设计、写作——审阅与编辑。于昌辉：写作——审阅与编辑、验证、调查、

伦理批准与参与同意

本回顾性研究经浙江省台州市医院医学伦理审查委员会批准（伦理批准号：K20260223）。本研究为病历回顾性分析，无需患者知情同意。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

生成式AI及AI辅助技术在稿件撰写过程中的使用声明

在本文撰写过程中，作者使用了Gemini以改善语言表达并优化投稿信和稿件的格式。使用该工具后，作者对内容进行了审阅和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。

资助

本研究得到以下项目资助：

• 1.
  浙江省卫生健康行业科技计划项目（项目编号：2026776587）；
• 2.
  台州市科技计划项目（项目编号：25ywb11）；
• 3.
  台州市恩泽医疗中心科研基金项目（项目编号：25EZD03）；
• 4.
  浙江省医学科技计划项目（项目编号：2024KY1780）；
• 5.
  湖南省自然科学基金项目（项目编号：2026JJ60322）；
• 6.
  湖南省卫生研究项目

利益冲突声明

我们声明本论文的发表不存在利益冲突。

唐欣妮|王艳丽|周超|侯丽桥|贾海建|于昌辉|马文娟|黄世雄