基于心肺运动特征，对室性心动过速患者的强度调制质子放疗计划进行4D鲁棒性评估

《Physica Medica》：4D robust evaluation for the intensity-modulated-proton-radiotherapy plans for patients with ventricular tachycardia based on cardiopulmonary motion characteristics

本研究回顾性分析12例呼吸相关4DCT和6例心脏相关4DCT数据，探讨质子放射治疗VT时束角度对靶区覆盖与正常组织保护的影响。结果表明多场计划能更好地保护心肺，但需调整束角（A/S区60°，I/L区90°/30°）以平衡覆盖与安全性，强调患者特异性4D动态评估的必要性。

　　

王书婷|范晓英|童颖|苏明|李伟杰|沙雪|尹勇|戴天元

中国山东省医学科学院山东第一医科大学研究生院，济南

摘要

背景

临床试验和病例报告表明，放疗能有效降低室性心动过速（VT）的发生频率。由于治疗目标的解剖结构较为敏感，在优化靶区剂量的同时，尽量减少正常组织的受剂量是非常重要的。本研究回顾性地探讨了使用质子束对VT患者进行最佳治疗计划的方法，以减轻心脏和呼吸运动的影响。

方法

本研究共纳入了12名具有呼吸相关4DCT数据的患者和6名具有心脏4DCT数据的患者。根据Milo的划分指南，将左心室壁分为四个区域（前部、下部、外侧和间隔部），以模拟不同的临床靶区（CTV）。创建了采用五种不同束角的单野计划和多野计划，以确定最佳束角。

结果

束角的选择显著影响了靶区的覆盖范围。根据4D动态剂量评估，由于呼吸运动导致的剂量不确定性大于由心跳引起的剂量不确定性。多野计划在保护心脏和肺部方面表现较好，但在确保呼吸运动下的充分靶区覆盖方面存在局限性，尤其是在下部和下侧靶区。

结论

为了实现最佳的剂量传递（即实现可靠的靶区覆盖），建议采用以下束角的多野计划：主束角分别为60°（靶区A和I）、90°（靶区L）和30°（靶区S）。针对患者的个体化4D动态评估对于确保治疗的安全性和有效性至关重要。

缩写：VT：室性心动过速；r4DCT：呼吸相关4DCT；c4DCT：心脏4DCT；VF：室性颤动；ICD：植入式心脏复律除颤器；SART：立体定向消融放疗；CTV：临床靶区；ICTV：内部临床靶区；RBE：相对生物效应；4DDD：4D动态剂量；PBS：笔形束扫描；DIR：可变形图像配准；WEL：水等效路径长度；OARs：风险器官；HI：均匀性指数；CI：适形性指数；rCT：重复CT；UHDR：超高剂量率；Lung-L：左肺；Lung-R：右肺；Lung-All：左肺+右肺。

部分摘录

背景

室性心动过速（VT）是一种危及生命的心律失常，可能发展为室性颤动（VF），从而导致猝死[1]。VT通常发生在患有结构性心脏病（如既往心肌梗死或心肌病）的患者中。常规治疗方法包括抗心律失常药物、植入式心脏复律除颤器（ICD）、导管消融和手术。然而，部分患者表现出难治性VT，这种情况仍然难以治疗。

患者数据

本研究使用了山东癌症医院的机构数据库中的数据。纳入标准如下：（1）具有10个呼吸相位的呼吸相关4DCT（r4DCT）或10个心脏相位的心脏4DCT（c4DCT）；（2）图像质量足够用于运动评估；（3）不存在可能显著干扰质子剂量计算或束流范围的胸腔肿瘤或高密度植入物。

束角依赖性

绘制了雷达图来表示D_95%和V_25%与束角的依赖性，如图2(a)和(b)所示。这些图表总结了所有靶区在不同束角下的D_95%和V_25%的平均值。总体而言，位于A和S位置的靶区的计划效果优于位于I和L位置的计划。对于ICTV-A和ICTV-I，束角为60°时，D_95%的平均值最高（分别为25.14 ± 0.24 Gy (RBE)和24.51 ± 0.90 Gy (RBE)。对于ICTV-L和ICTV-S，

讨论

本研究系统地研究了呼吸和心脏运动对基于质子的VT消融的剂量学影响，特别关注了束角选择以及使用4D动态剂量评估的单野与多野照射。

在大多数VT放疗的研究中，首先通过影像学检查（CT、MRI等）确定靶区（即心肌瘢痕位置），然后通过心脏电生理学检查确定VT的起源或“出口”位置。

结论

在质子强度调制放疗中，由呼吸运动引起的剂量不确定性大于由心脏搏动引起的剂量不确定性。我们建议对于靶区A、I、L和S，分别采用主束角为60°、60°、90°和30°的多野计划，以在靶区覆盖的可靠性和保护风险器官（OARs）之间取得更好的平衡。考虑到心肺运动特征的个体化4D动态评估非常重要。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

无致谢。

资金支持。

本研究由以下项目共同资助：国家自然科学基金支持的项目编号：82072094、12275162和12105160；山东省自然科学基金支持的项目编号：ZR2019LZL017和ZR2021QA099；山东省泰山学者计划支持的项目编号：ts201712098；新疆维吾尔自治区重点研发项目支持的项目编号：2022B03019-5；青年基金会支持的项目编号：12305394。