头颈癌放疗新策略：稳健 VMAT 计划保障靶区覆盖并降低 NTCP

乙肝病毒(HBV)感染是全球主要公共卫生问题之一，有超过2.5亿人慢性感染HBV。而其中有超三分之一的人口集中在我国，人数接近1亿人。NTCP工具细胞，特别是外源表达NTCP的肝癌细胞系如HepG2-NTCP和Huh7-NTCP，因其易操作、短周期、重现性佳的特点，在乙肝病毒(HBV)研究中扮演着至关重要的角色。这些细胞模型能够有效模拟HBV的感染过程，为研究HBV的生命周期、宿主限制因子、病毒复制以及药物筛选提供了一个强大而便捷的体外平台。它们不仅有助于揭示HBV感染的分子机制，如DDX3作为宿主限制因子阻碍cccDNA转录，GPC5作为附着因子在感染入胞过程中的作用，还能通过直接与NTCP相互作用或下调NTCP表达来筛选和验证抗病毒药物的活性，例如环孢菌素A及其衍生物、雷帕霉素及其衍生物等。此外，这些工具细胞还促进了对HBV宿主特异性分子的发现，为发展支持HBV感染的小动物模型提供了可能，这对于乙肝相关研究和药物开发具有重大意义。

基本信息

英文标题：Robust VMAT planning strategy to ensure target coverage and reduce NTCP in head and neck cancer

中文标题：头颈癌放疗新策略：稳健 VMAT 计划保障靶区覆盖并降低 NTCP

发表期刊：《Physica Medica》

影响因子：2.7

作者单位：

1.Department of Medical Physics, Haaglanden Medical Center, Leidschendam, the Netherlands

2.Department of Radiotherapy, Erasmus MC Cancer Institute, University Medical Center Rotterdam, the Netherlands

3.Department of Radiation Oncology, Haaglanden Medical Center, Leidschendam, the Netherlands

作者信息：

第一作者 Marcel A. van Schie通讯作者 Marcel A. van Schie

研究背景

头颈癌放疗靶区形态复杂且紧邻危及器官，临床常规采用 3mm 固定 PTV 边缘的 VMAT 计划缺乏个体化适配性，稳健计划直接基于 CTV 优化、省略 PTV，可有效应对摆位不确定性;质子治疗的场景化稳健优化已证实可兼顾靶区覆盖与正常组织保护，本研究旨在开发头颈癌稳健 VMAT 计划策略，在确保所有患者 CTV 稳健覆盖的同时，基于正常组织并发症概率(NTCP)模型最大程度降低放疗并发症风险。

研究方法

本研究纳入 20 例接受 35 分割根治性放疗(原发灶 70Gy、预防淋巴结区 54.25Gy)的头颈癌患者，以常规 PTV-VMAT 临床计划为起点实施两步稳健优化;先模拟 6 个正交 + 8 个对角 3mm 患者位移场景构建体素最小剂量分布(vw-min)，以 CTV V95%≥98% 为标准评估稳健覆盖;对覆盖不足者采用 1 个标称场景 + 6 个正交 3mm 位移场景迭代稳健优化，对覆盖达标者优先降低危及器官剂量并维持 CTV 稳健覆盖，记录额外计划耗时;采用荷兰质子治疗指征协议的口干、吞咽困难 NTCP 模型计算并发症概率，通过配对 Wilcoxon 检验比较常规计划与稳健计划的危及器官剂量及 NTCP 差异。

实验结果

图1 头颈癌稳健 VMAT 计划决策流程

本研究建立标准化两步法稳健 VMAT 计划流程，先评估常规临床计划的 CTV 稳健覆盖状态，未达标者通过迭代稳健优化强制实现覆盖，已达标者优先降低危及器官剂量后恢复稳健覆盖，全程以 vw-min 剂量分布下 CTV V95%≥98% 为核心质控标准，最终所有计划均达成靶区稳健覆盖与 NTCP 降低的双重目标，流程简洁适配临床工作流。

图2 常规与稳健计划的靶区 V95% 覆盖率对比

箱线图对比显示，常规 PTV 计划中 9/20 例患者的 CTVp 或 CTVe 在 vw-min 剂量分布下覆盖不达标，而经稳健优化后所有患者的 CTVp、CTVe 的 V95% 均≥98%，实现 100% 稳健靶区覆盖;结果证实常规 PTV 达标无法等同于 CTV 稳健覆盖，稳健计划可突破固定 PTV 边缘的个体化不足问题。

图3 典型患者常规与稳健计划的剂量分布对比

轴位剂量分布与剂量差图直观显示，稳健计划通过上调危及器官优化权重、设置 CTV 稳健目标，在完全保障 CTV 覆盖的前提下，腮腺等关键危及器官区域实现 5%~10% 的相对剂量降低，剂量分布更贴合个体化解剖结构，正常组织保护效果显著提升。

图4 稳健计划对比常规计划的 NTCP 绝对差值

散点图呈现所有患者的 NTCP 变化趋势，吞咽困难 2 级及以上的中位 NTCP 降低最显著(-1.4%)，口干 2 级及以上、吞咽困难 3 级及以上、口干 3 级及以上的 NTCP 均呈统计学意义降低，仅 1 例因优先提升 CTV 覆盖出现轻微口干 NTCP 上升，整体稳健计划可有效降低头颈癌放疗的预期正常组织并发症风险。

研究结论

本研究开发的头颈癌两步法稳健 VMAT 计划策略，直接以 CTV 为优化靶区并省略固定 PTV 边缘，通过场景化稳健优化使 20 例患者均实现 CTV 稳健覆盖，同时显著降低口腔、腮腺等危及器官的平均剂量，口干、吞咽困难相关 NTCP 均得到统计学意义的降低，平均额外计划时间仅 20 分钟，具备良好临床可行性，为头颈癌放疗提供了兼顾靶区覆盖与 NTCP 降低的标准化稳健优化方案。