容積調(diào)強放射治療技術在宮頸癌放射治療中的應用

張偉??葉奕菁??余建榮??古定標??李珍

[摘要] 目的 比較分析雙弧、三弧旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強放療技術和三維適形調(diào)強放療技術在宮頸癌放療中的劑量學差異。 方法 隨機選取2012年12月～2014年12月間我院經(jīng)病理診斷確診并接受手術且有術后輔助治療指征的20例宮頸癌患者作為研究對象，分別設計雙弧、三弧容積調(diào)強和三維適形調(diào)強放療計劃，以Arc2、Arc3和IMRT表示，分析三套放療計劃的劑量學參數(shù)，比較三者在劑量體積直方圖、靶區(qū)適形度、靶區(qū)劑量覆蓋率、危及器官和正常組織保護、機器跳數(shù)和治療時間以及計劃設計時間各方面的優(yōu)劣。 結果 容積調(diào)強放療計劃在靶區(qū)劑量分布、適形度、均勻度、總機器跳數(shù)以及治療時間方面優(yōu)于IMRT，Arc3整體優(yōu)于Arc2，二者治療時間相差無幾，IMRT在計劃設計時間方面優(yōu)于前二者。IMRT組、Arc2組和Arc3組分別在計劃平均設計時間（min）、計劃實際執(zhí)行時間（min）、機器平均跳數(shù)（MU）、靶區(qū)均勻性指數(shù)以及靶區(qū)適形度方面的結果為25、35、40；11.5、2.25、3.6；2210、651、675；（1.11±0.06）、（1.06±0.03）、（1.04±0.02）；（0.82±0.05）、（0.89±0.05）、（0.91±0.05）。 各參數(shù)間P值均小于0.05，為差異有統(tǒng)計學意義。直腸V20與V40，小腸V30與V40，膀胱V20與V40，股骨頭V20與V40的差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；直腸受量IMRT組稍優(yōu)于Arc組；小腸受量V20 IMRT組大于Arc組；膀胱和股骨頭受量IMRT組整體高于Arc組。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。 結論 在宮頸癌臨床放療應用方面容積調(diào)強放療技術明顯優(yōu)于三維適形調(diào)強放療技術，Arc3優(yōu)于Arc2，能夠為宮頸癌患者的治療提供參考。

[關鍵詞] 宮頸癌；放射治療；容積調(diào)強

[中圖分類號] R311；R730.55 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2016）20-20-04

Application of volumetric modulated arc therapy in cervical cancer

ZHANG Wei YE Yijing YU Jianrong GU Dingbiao LI Zhen

Department of Radiotherapy， Zhongshan People's Hospital， Guangdong， Zhongshan 528400， China

[Abstract] Objective To compare and analyze the dose of two arc， three arc and IMRT in the radiotherapy of cervical cancer. Methods 20 cases of cervical cancer patients diagnosed by pathological diagnosis and surgery and postoperative adjuvant treatment of indications in our hospital from December 2012 to December 2014 were randomly selected as the research objects. Plans of two arc， three arc and IMRT were Designed respectively， and represented by Arc2， Arc3 and IMRT. The dose parameters of the three sets of Radiation Therapy plans were analyzed， and all aspects of the advantages and disadvantages of the above three，such as Dose Volume Histograms（DVH）， Target Volume Rate （TVR）， Target Dose Coverage， Organs at Risk（OAR） and Normal Tissues， MU， treatment time and planning time were comparrd. Results Volumetric modulated arc therapy was better than IMRT in terms of target dose distribution， conformal index， homogeneity index， total MU and treatment time. Arc3 was better than Arc2 on the whole， and the two had almost the same treatment time. IMRT was better than the previous two in terms of planning time. The planning time（min） of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 25， 35， 40， the treatment time（min） of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 11.5， 2.25， 3.6， the average MU of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 2210， 651， 675， the HI of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were （1.11±0.06）， （1.06±0.03）， （1.04±0.02）， and the CI of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were （0.82±0.05）， （0.89±0.05）， （0.91±0.05）. The P value of each parameter was less than 0.05， and the differences were statistically significant. In rectal V20 and V40， V30 and V40 in small intestine， bladder and femoral head V20 and V40， the value had no statistical significance（ P>0.05）. Rectal dose IMRT group was slightly better than the Arc group. The amount of IMRT V20 group was larger than that of Arc group. The amount of IMRT in bladder and femoral head were higher than those in Arc group， and the difference was statistically significant（P<0.05）. Conclusion Volumetric modulated arc therapy（VMAT） is much better than IMRT in terms of radiotheraphy of cervical cancer， and Arc3 is better than Arc2，they can also provide a reference for the radiotherapy of cervical cancer.

[Key words] Cervical cancer； Radiotherapy； Volumetric modulated arc therapy

宮頸癌是全球婦女中僅次于乳腺癌的惡性腫瘤，而在發(fā)展中國家女性中則是最常見的。我國宮頸癌高發(fā)區(qū)主要分布在中部地區(qū)，且農(nóng)村高于城市，山區(qū)高于平原。早中期的宮頸癌以手術治療為主，中晚期的宮頸癌患者以放療為主。近年來，隨著計算機技術、CT等影像技術、直線加速器的發(fā)展以及多頁光柵技術的不斷完善，很多放療新技術開始應用于臨床。本研究應用美國瓦里安公司提供的集成CBCT系統(tǒng)和調(diào)強驗證系統(tǒng)的TRILOGY直線加速器容積調(diào)強技術（volumetric modulated arc therapy，VMAT）設計2組容積調(diào)強計劃，并與固定野調(diào)強放療技術[1-2]做劑量學比較，以期為宮頸癌的臨床治療提供一定的臨床參考。

1 資料與方法

1.1 儀器與設備

Varian公司生產(chǎn)的Trilogy5253直線加速器，Elekta公司生產(chǎn)的Precise直線加速器，Philips公司大孔徑CT，山東新華醫(yī)療數(shù)字化X線模擬定位機，Eclipse（10.0版本）、Xio、Precise 等治療計劃系統(tǒng)，IBA調(diào)強驗證系統(tǒng)以及各種放療定擺位輔助設備等。

1.2 一般資料

隨機選取2012年12月～2014年12月間我院經(jīng)病理診斷確診接受手術且有術后輔助治療指征的20例宮頸癌患者作為研究對象，年齡35～65歲，中位年齡50歲。未曾接受術前放化療，影像學檢查無淋巴結轉(zhuǎn)移并排除復發(fā)，分期為T1N0M0，無放療禁忌證。

1.3 模擬定位

患者采用仰臥位，雙腿并攏，雙手上舉至頭頂，交叉互抱對側(cè)手肘，此后定位及每次治療均采用此體位和姿勢。用熱塑體膜+現(xiàn)場發(fā)泡膠固定，飛利浦大孔徑CT行增強掃描，掃描范圍從第二腰椎上緣至坐骨結節(jié)下緣3～5cm，掃描層距為3mm。CT圖像通過局域網(wǎng)傳輸?shù)紼clipse 10.0三維治療計劃系統(tǒng)，由臨床醫(yī)生逐層勾畫靶區(qū)。

1.4 靶區(qū)和危及器官確定

根據(jù)ICRU 62號報告宮頸癌術后盆腔臨床靶體積（clinical target volume，CTV）包括陰道上段1/2及殘端、陰道旁軟組織和盆腔淋巴引流區(qū)域，范圍為上界達4～5腰椎間、下界達閉孔下緣水平。將CTV在三維方向上均外放1 cm獲得計劃靶體積（planning target volume，PTV）。為計劃比較方便勾畫直腸、膀胱和小腸以及股骨頭等危及器官，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腸交界處、下界為肛門，膀胱包括充盈狀態(tài)下的全部膀胱[3]。

1.5 放療計劃設計

Arc2二弧設計為arc1：旋轉(zhuǎn)角度179°逆時針至181°（CCW）、準直器旋轉(zhuǎn)10°；arc2：設計為181°順時針至179°（CW）、準直器角度350°。Arc3三弧設計為arc1：旋轉(zhuǎn)角度179°逆時針至181°（CCW）、準直器旋轉(zhuǎn)10°；arc2：設計為181°順時針至179°（CW）、準直器角度350°；arc3可單獨設計旋轉(zhuǎn)角度以及準直器角度，本文為了方便比較，arc3統(tǒng)一設計為arc1的條件：旋轉(zhuǎn)角度179°逆時針至181°（CCW）、準直器旋轉(zhuǎn)10°。IMRT計劃各個射野角度設為：200°、240°、280°、320°、0°、40°、80°、120°、160°，準直器0°，以上3組計劃床角度為0°，機器劑量率為600MU/min。各組計劃均以PTV為參考靶區(qū)，處方劑量60Gy，要求95%以上劑量滿足PTV劑量覆蓋，用Eclipse10.0做逆向計劃設計。

1.6 劑量學差異比較

比較3種放療計劃在劑量體積直方圖、靶區(qū)適形度、靶區(qū)劑量覆蓋率、危及器官和正常組織保護、機器跳數(shù)和治療時間以及計劃設計時間各方面的優(yōu)劣。靶區(qū)均勻指數(shù)HI=（D2-D98）/D50，其中D2，D98和D50分別表示PTV覆蓋2%，98%和50%的劑量。靶區(qū)適形度CI=（TVRI/TV）×（TVRI/VRI），其中TVRI表示參考劑量覆蓋的靶體積，TV表示靶體積，VRI表示參考劑量覆蓋的體積。用劑量體積直方圖（DVH）對直腸、小腸、膀胱以及股骨頭劑量和受照體積進行比較[4]。數(shù)據(jù)結果用（）表示。采用PASW Statistics 18.0軟件，對計劃結果比較行配對t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 各分組計劃參數(shù)比較

通過比較各組相關參數(shù)實驗數(shù)據(jù)得出如下結果：適形調(diào)強分組（IMRT）計劃設計時間最短，但計劃執(zhí)行時間、機器跳數(shù)最多；容積調(diào)強3?。ˋrc3）組靶區(qū)均勻性指數(shù)和靶區(qū)適形度最好，但計劃設計時間和執(zhí)行時間以及機器跳數(shù)稍多于容積調(diào)強2?。ˋrc2）組。整體來看，容積調(diào)強組優(yōu)于適形調(diào)強組，容積調(diào)強組3弧優(yōu)于容積調(diào)強2弧。

各比較組治療計劃平均設計時間、實際治療時間（不含擺位時間）、機器跳數(shù)以及靶區(qū)均勻性指數(shù)和適形指數(shù)見表1。表1中各參數(shù)P值小于0.05，差異有統(tǒng)計學意義。

2.2 各主要危及器官劑量、體積比較

通過比較各主要危及器官直腸、小腸、膀胱以及股骨頭V20、V30和V40受照射劑量，有如下結果：直腸V20與直腸V40 P值大于0.05，結果無統(tǒng)計學意義；小腸V30與V40 P值大于0.05，結果無統(tǒng)計學意義；由于計劃設計的方式和多葉光柵執(zhí)行的方式不同，直腸受量適形調(diào)強組稍優(yōu)于容積調(diào)強組，2弧和3弧組直腸受量沒有太大區(qū)別；小腸受量V20適形調(diào)強組大于容積調(diào)強組，容積調(diào)強組2弧與3弧沒有太明顯區(qū)別；膀胱V20與V40，股骨頭V20與V40 P值大于0.05，結果無統(tǒng)計學意義；由于適形調(diào)強組是固定角度射野照射，所以膀胱和股骨頭劑量明顯高于容積調(diào)強組，容積調(diào)強組2弧與3弧沒有統(tǒng)計學差異（以P<0.05為統(tǒng)計學有意義）。各實驗分組直腸、膀胱、小腸以及股骨頭劑量體積參數(shù)比較詳見表2～3。

3 討論

從以上研究結果可知：在靶區(qū)劑量均勻性、靶區(qū)適形度和總治療跳數(shù)方面容積調(diào)強放射治療技術明顯好于適形調(diào)強放射治療技術，并且容積調(diào)強3弧優(yōu)于容積調(diào)強2弧，容積調(diào)強放射治療技術機器總跳數(shù)只有適形調(diào)強放射治療技術的約1/3，這在病人治療期間的舒適度、擺位重復性方面容積調(diào)強放射治療技術占優(yōu)，從組織生物學反應方面前者也占優(yōu)[5]。由于容積調(diào)強放射治療技術計劃設計的特殊性使得危及器官高劑量范圍比適形調(diào)強放射治療技術更少，但是后者低劑量區(qū)域更低。在計劃設計時間方面適形調(diào)強放射治療技術時間最短，3弧容積調(diào)強放射治療技術最長。在實際治療時間方面適形調(diào)強放射治療技術最長，2弧容積調(diào)強放射治療技術最短，但是2弧技術跟3弧技術相差不多。綜上所述，在宮頸癌放射治療技術中，3弧容積調(diào)強放射治療技術整體優(yōu)于2弧容積調(diào)強放射治療技術，更加優(yōu)于固定9野適形調(diào)強放射治療技術。

容積調(diào)強放射治療技術（VMAT）是近年來開展的一項全新放療腫瘤放射治療技術，從設備、軟件以及操作人員技術方面來看都有不斷改善與探索的空間。從本院6年多容積調(diào)強治療經(jīng)驗來看，容積調(diào)強技術從患者治療時間、患者舒適度、靶區(qū)重復性各方面綜合考慮都明顯優(yōu)于固定野調(diào)強技術[6]。本文由于選擇病例有限，同時容積調(diào)強計劃設計還處于不斷摸索完善階段，因而不同數(shù)量與角度旋轉(zhuǎn)計劃以及固定野調(diào)強計劃之間的優(yōu)劣比較還有待進一步去研究。

影響宮頸癌療效的很重要的一個原因之一就是擺位誤差。患者體位固定的可重復性、膀胱憋尿充盈多少都能大幅度影響誤差。本院的定位現(xiàn)在統(tǒng)一采用A、B發(fā)泡膠與熱塑體膜結合的方式定位，而對于膀胱充盈程度則采取讓患者先排空小便然后喝一定量水過一定時間之后再做CT掃描定位搜集圖像數(shù)據(jù)。通過這20例觀察結果發(fā)現(xiàn)對改善誤差有一定的作用。由于搜集病例有限，我們還需要探索更好的誤差改善方法，有待進一步研究。

有研究發(fā)現(xiàn)，隨著治療時間的延長，腫瘤控制率會顯著降低。容積調(diào)強整體劑量給定時間比三維適形調(diào)強縮短了約80%，這樣可有效減少患者因體位移動而帶來的誤差風險，同時也減少了因器官體積變化和運動等不確定因素給療效帶來的影響，這也是近年來旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強被大力推廣的原因之一，關于容積調(diào)強放療技術更多的應用還有待于各醫(yī)務工作者做進一步的研究。

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