宮頸癌患者術(shù)后旋轉(zhuǎn)調(diào)強與固定野調(diào)強放療計劃的劑量學(xué)比較

劉翔宇，王輝東，郭明芳，謝 悅

（1.重慶市腫瘤研究所資產(chǎn)設(shè)備部，重慶 400030；2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院放療科，吉林 長春 130021；3.重慶市腫瘤研究所婦瘤科，重慶 400030；4.重慶市腫瘤研究所放療科，重慶 400030）

近年來，隨著計算機技術(shù)、CT技術(shù)和直線加速器的發(fā)展及多葉光柵技術(shù)的日益完善，很多放療新技術(shù)已經(jīng)開始在臨床上廣泛使用。固定野調(diào)強放療（intensity－modulated radiation therapy，IMRT）技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于宮頸癌術(shù)后放療，其可以提高靶區(qū)適形度，減少周圍正常器官的受量。旋轉(zhuǎn)調(diào)強放 療 （intensity－modulated arc therapy，IMAT）是一種集旋轉(zhuǎn)治療和多葉準(zhǔn)直器動態(tài)調(diào)強放療優(yōu)點的放療模式，通過改變劑量率和機架旋轉(zhuǎn)速度實現(xiàn)劑量的疊加和調(diào)整。近幾年IMAT已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。RapidArc是美國瓦里安公司提供的一種IMAT。目前，國內(nèi)外關(guān)于宮頸癌術(shù)后的IMRT和IMAT 2種計劃比較的研究較少。孫曉歡等［1－5］認 為：RapidArc 技 術(shù) 在 劑 量 學(xué) 分 布 上 與IMRT技術(shù)相當(dāng)或略有優(yōu)勢。國外學(xué)者Cozzi等［6－9］研究表明：RapidArc在宮頸癌放療中靶區(qū)覆蓋、減少危及器官受照劑量等方面與IMRT計劃比較有一定的優(yōu)勢。本研究對宮頸癌根治手術(shù)后的患者設(shè)計IMRT和IMAT計劃進行放療，主要從物理劑量的角度評估IMRT和IMAT技術(shù)治療宮頸癌術(shù)后患者各自的劑量學(xué)特點，為其能夠更好地應(yīng)用于臨床提供劑量學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2013年3—7月在重慶市腫瘤醫(yī)院接受宮頸癌根治術(shù)的患者19例，病理診斷均為宮頸鱗癌，年齡42～60歲，中位年齡50歲；臨床分期：Ⅰb2期5例，Ⅱa期11例，Ⅱb期3例。19例患者采用雙手抱頭仰臥位，熱塑體膜固定，掃描范圍從第二腰椎上緣至恥骨聯(lián)合下5cm，掃描層距為5mm。采用靜脈和口服造影劑雙重造影進行CT掃描。小腸包括造影劑顯示的腸管及其周圍腸系膜組織，CT圖像通過瓦里安Aria局域網(wǎng)傳輸?shù)紼clipse8.6。

1.2 靶區(qū)危及器官勾畫 根據(jù)ICRU62號報告宮頸癌術(shù)后盆腔臨床靶體積 （CTV）包括陰道殘端、陰道旁軟組織和盆腔淋巴引流區(qū)域，盆腔淋巴結(jié)引流區(qū)根據(jù)血管走形確定，包括部分髂總和髂內(nèi)、髂外、閉孔、骶前淋巴結(jié)等區(qū)域及周圍組織，范圍為上界達4到5腰椎間、下界達閉孔下緣水平。將CTV在三維方向上均外放1cm獲得計劃靶區(qū)（PTV）。為計劃比較的方便，僅勾畫直腸、膀胱、小腸和股骨頭，其中小腸包括造影劑顯示的腸管及其周圍腸系膜組織，直腸上界為直腸乙狀結(jié)腸交界處、下界為肛門，膀胱包括充盈狀態(tài)下的全部膀胱。

1.3 治療計劃設(shè)計 選擇瓦里安加速器6MVX射線對19例患者分別做IMAT和IMRT 2種治療計劃，計算靶區(qū)、小腸、直腸、膀胱、股骨頭在10、20、30和40Gy等劑量曲線所包繞的體積占各自總體積的百分比分別以V10、V20、V30和V40，表示，為便于比較，統(tǒng)一給予每個計劃45Gy處方劑量，1.8Gy／次。

1.4 調(diào)強計劃設(shè)計 對這19例患者分別做9野固定野調(diào)強計劃和兩弧IMAT計劃。用Eclipse治療計劃系統(tǒng)優(yōu)化，IMRT角度分別為0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°。治療床及準(zhǔn)直器角度均為0°，IMAT計劃的準(zhǔn)直器角度為45°或315°，床的角度為0°，機架旋轉(zhuǎn)角度為逆時針從179.9°到180.1°再順時針到179.9°。

1.5 治療計劃優(yōu)化耗時長短比較 對于所有計劃優(yōu)化時，本研究先持優(yōu)化參數(shù)和優(yōu)先程度一樣，再根據(jù)具體計劃中的優(yōu)化結(jié)果進行調(diào)整，多次優(yōu)化，得到最優(yōu)化結(jié)果。記錄計劃優(yōu)化時間和機器跳數(shù)（MU）進行比對。

1.6 劑量分布比較 比較2種計劃靶區(qū)均勻指數(shù)（homogeneity index，HI）、 靶 區(qū) 適 形 度 指 數(shù)（conformity index，CI）、靶區(qū)危及器官的劑量分布。靶區(qū)均勻指數(shù)HI的計算公式為：HI＝D5%／D95%，其中D5%和D95%分別為5%和95%靶體積所受到的照射劑量，HI值越大靶區(qū)劑量分布越不均勻，HI越接近于1，靶區(qū)劑量分布越均勻。靶區(qū)適形度指數(shù)CI的計算公式為：CI＝ （VT，ref／VT）X （VT，ref／Vref），其中 VT，ref為參考等劑量面所包繞的靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量面所包繞的所有區(qū)域的體積，VT為靶體積，參考等劑量面取95%的處方劑量線。計算靶區(qū)的CI，CI＝1時，靶區(qū)適形度最高。分別對19例患者的2種計劃，對同種計劃同一危及器官同一百分體積的劑量求平均值，用得出的平均值來比較2種計劃對危及器官的影響。比較2種計劃直腸、膀胱 、小腸、股骨頭的V10、V20、V30和 V40。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 15.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)處理。靶區(qū)劑量參數(shù)、物理參數(shù)和危器官劑量參數(shù)組間比較采用t檢驗。

2 結(jié) 果

2.1 IMRT和IMAT治療計劃靶區(qū)的平均劑量、HI和CI IMAT的CI高于IMRT，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＝0.000）；IMAT 的平均劑量高于IMRT，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （P＞0.05）；IMAT的靶區(qū)HI低于IMRT，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 不同治療計劃靶區(qū)劑量參數(shù)Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

表1 不同治療計劃靶區(qū)劑量參數(shù)Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

Group Mean dose（D／cGy）CI HI IMAT 4614.86±53.54 0.88±0.011.08±0.01 IMRT 4604.33±27.55 0.82±0.011.10±0.01 P 0.135 0.000 0.173

2.2 IMRT和IMAT計劃設(shè)計時間、治療時間和MU IMAT計劃設(shè)計時間明顯增加，約為IMRT的4倍 （P＝0.000）；IMAT計劃治療時間明顯減少，約為IMRT的1／2 （P＝0.009）；IMAT計劃的 MU 明 顯 減 少，約 為IMRT 的1／3 （P＝0.002）。IMAT計劃增加了設(shè)計時間，表現(xiàn)為計劃優(yōu)化和劑量計算用時明顯增加，但是降低了治療時間，提高了治療效率。見表2。

表2 不同治療計劃物理參數(shù)Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

表2 不同治療計劃物理參數(shù)Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

MU IMAT 129±3 3.17±0.23 Group Planning time（t／min）Treatment time（t／min）527±6 IMRT 30±1 6.55±0.17 1625±8 P 0.0000.009 0.002

2.3 危及器官劑量分布 與IMRT比較，IMAT計劃直腸受量略有增加，但只有V30差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）；膀胱低劑量體積 （V10、V20和V30）增加，高劑量體積 （V40）減少，V20、V30和V40的結(jié)果有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）；小腸低劑量體積 （V10、V20）增加，高劑量體積 （V30、V40）減少，V10差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）；股骨頭受量略有增加，V20差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）。危及器官的數(shù)據(jù)表明：IMAT增加了危及器官的低劑量體積，減少了高劑量體積，其原因是IMAT增加了照射體積，具有更好的適形度。見表3。

表3 不同治療計劃危及器官劑量參數(shù)Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

表3 不同治療計劃危及器官劑量參數(shù)Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

Group Rectum V10 V20 V30 V40 Bladder V10 V20 V30 V40 IMAT 95.24±1.4690.05±2.0073.53±3.1658.86±2.7399.70±0.3094.67±2.8475.80±3.0544.71±2.67 IMRT 94.82±1.5784.70±3.0870.74±5.1058.65±4.2798.86±1.1486.89±3.9171.51±3.2346.85±2.81 P 0.111 0.070 0.026 0.065 0.331 0.009 0.000 0.000 Group Intestine V10 V20 V30 Fermoral head V40 V10 V20 V30 IMAT 86.35±2.75 65.71±2.66 26.55±1.93 8.62±0.6897.31±1.7191.24±5.6510.75±3.15 IMRT 87.45±2.88 64.49±2.50 28.86±2.0510.30±0.7894.54±1.8474.41±3.265.33±1.57 P 2.501 1.212 2.082 1.263 0.134 0.009 0.1003

3 討 論

自Brahme［10］提出逆向調(diào)強技術(shù)以來，IMRT已經(jīng)發(fā)展成為一種精確的放療技術(shù)。Yu［11］在1995年提出IMAT計劃的概念，其在加速器機架連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中通過動態(tài)多葉準(zhǔn)直器連續(xù)運動形成一系列子野，并通過改變劑量率形成可變束流來完成的IMRT方式。2007年Otto［12］對優(yōu)化算法進行了改良和提高優(yōu)化效率后開始臨床應(yīng)用，目前商用產(chǎn)品有瓦里安公司的RapidArc和醫(yī)科達的VMAT。

目前已有研 究［13－14］報 道 了IMAT 與IMRT 在前列腺、直腸、宮頸和肺癌等體部腫瘤治療計劃中的差異，結(jié)果表明：IMAT劑量分布普遍優(yōu)于IMRT，并且治療時間和MU顯著降低。宮頸癌術(shù)后調(diào)強放療是一種復(fù)雜的調(diào)強方式，靶區(qū)形狀以凹形為主，盆腔淋巴結(jié)引流區(qū)分布范圍廣，走行距離長，形狀不規(guī)則，比鄰組織小腸、直腸和膀胱等對射線較為敏感。本文作者對此類復(fù)雜靶區(qū)應(yīng)用IMAT和IMRT進行劑量學(xué)比較，結(jié)果表明：2種計劃均能滿足臨床靶區(qū)覆蓋的要求，靶區(qū)均勻度兩者基本相當(dāng)，靶區(qū)適形度IMAT優(yōu)于IMRT。本研究同時對比了危及器官所受劑量，結(jié)果表明：2種放療技術(shù)所設(shè)計的治療計劃，IMAT靶區(qū)劑量分布略好于IMRT，危及器官受量無顯著差異，二者均能滿足臨床治療需要。IMAT與IMRT在計劃的設(shè)計、驗證和實施方面都有較大的差別，對設(shè)備的質(zhì)量控制要求更高［15］。IMAT的設(shè)計時間成倍增加［16－17］。本研究中，IMAT的 MU 比IMRT減少了65%以上，縮短了治療時間，大大減輕了患者的不適感，也提高了腫瘤細胞損傷的生物性效應(yīng)，從而提高了腫瘤的控制率。同時因為IMAT治療時間大大縮短，治療分次內(nèi)患者體位移動、器官體積變化和運動等不確定性因素的影響也減小了。這些都顯示出了IMAT計劃的臨床優(yōu)勢。

綜上所述，與IMAT比較，IMRT在靶區(qū)劑量和CI方面有一定的優(yōu)勢，HI和危及器官受量兩者較為接近。IMAT降低了MU，減少了機器磨損，縮短了治療時間，提高了工作效率。但針對患者的遠期療效還需進一步進行隨訪觀察。

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