非共面容積旋轉調強在宮頸癌術后放射治療中的劑量學研究

陳旭明，陳穎，許奕

上海交通大學附屬第一人民醫院 放療科，上海 201620

引言

近年來，容積旋轉調強（Volumetric Modulation Arc Therapy，VMAT）廣泛應用于各類腫瘤的外照射治療中。Cozzi等[1]的研究表明VMAT在宮頸癌外放療中能顯著降低直腸、膀胱、股骨頭以及小腸等正常組織的受照劑量。同時，近期許多研究[2-4]表明非共面容積旋轉調強（noncoplanar VMAT，ncVMAT）在腦腫瘤、肝癌、前列腺癌等多種腫瘤的放射治療中能起到顯著降低正常組織受照劑量的作用。本研究將ncVMAT應用于宮頸癌放療中，并與共面容積旋轉調強（coplanar VMAT，coVMAT）計劃比較，對比兩種治療計劃在靶區和正常組織劑量分布上的差異。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

選取2017年5月至8月間我科收治的10例宮頸癌術后患者，其中7例病理類型為鱗癌，3例為腺癌。年齡35～64歲，中位年齡52歲。

1.2 體位固定與CT模擬定位

采取仰臥位，以真空墊和熱塑膜固定體位。在膀胱充盈的狀態下以2.5 mm層厚行CT模擬定位，掃描上界至第三腰椎上緣，為方便進行非共面計劃設計，掃描下界至股骨中段。

1.3 正常組織與靶區勾畫

勾畫膀胱、直腸、左右兩側股骨頭、小腸、髂骨和骶骨等正常組織。臨床靶區CTV包括陰道殘端及遠端至少3 cm，閉孔肌內側的陰道旁組織。根據術后病理顯示盆腔淋巴結轉移情況，照射髂總、骶前、髂內、髂外及閉孔淋巴結；必要時照射腹主動脈旁淋巴結區。在CTV的基礎上頭腳方向外放各8 mm、左右各6 mm、面向5 mm及背向4 mm，成為計劃靶區PTV。

1.4 處方劑量

針對PTV的處方，處方劑量定為48 Gy/25 Fx。

1.5 計劃設計

每一個病人分別設計兩個計劃，采用瓦里安Eclipse10治療計劃系統，治療設備為瓦里安Clinac iX直線加速器。

coVMAT計劃：共兩個弧，分為順時針弧（機架旋轉自182°至178°）和逆時針弧（機架旋轉自178°至182°），小機頭分別設置為315°和45°。

ncVMAT計劃：分為四個弧，順時針弧和逆時針弧同上，但設置為機架在40°和320°之間區域不出束；另外設置兩個非共面弧，即將治療床旋轉90°，同時設置順時針（機架旋轉自320°至40°）和逆時針弧（機架旋轉自40°至320°），小機頭分別設置為315°和45°。在制定計劃前，為確保計劃的真實可實施性，必須將病人置于實際治療體位，旋轉治療床和機架以確保機架不會碰撞到病人體部，保證治療安全。

1.6 參數選擇

針對PTV的參數選定為適形性指數（Conformity Index，CI）[5]：

式中VTref為參考等劑量線所覆蓋的靶區體積，VT為靶區體積，Vref為參考等劑量線所包圍的總體積。不均勻指數（Heterogeneity，HI）[6]：

式中D5%和D95%分別為5% PTV體積受照劑量和95%PTV體積受照劑量。

對于膀胱和直腸，考察其30、40 Gy受照體積V30和V40；對于左右兩側股骨頭，考察其20、30 Gy受照體積V20和V30；對于小腸，考察其45 Gy受照體積V45；對于骶骨，考察其30、40 Gy受照體積V30和V40；對于髂骨，分別考察其10、20、30和40 Gy受照體積V10、V20、V30和V40。將髂骨、骶骨和兩側股骨頭合并為全骨盆，考察其10、20、30 和 40 Gy 受照體積 V10、V20、V30和 V40。

1.7 統計學分析

使用SPSS 22軟件對以上參數的統計結果進行配對t檢驗分析，P＜0.05時具有統計學差異。

2 結果

2.1 PTV

兩組計劃PTV的適形性指數CI和不均勻指數HI的統計結果，見表1。可見非共面計劃的CI好于共面計劃，且具有統計學意義（P=0.042），兩組計劃的HI沒有明顯差異（P=0.177）。

表1 兩組計劃的CI和HI比較（x-±s）

2.2 正常組織

兩組計劃中各個正常組織的受量情況，見表2。

表2 正常組織受量

膀胱V30和V40的統計結果：非共面計劃的V30略高于共面計劃，且具有統計學意義；兩組計劃的V40沒有明顯差異。直腸V30和V40的統計結果：兩組計劃V30和V40均沒有明顯差異。左右兩側股骨頭V20和V30的統計結果：非共面計劃左右兩側股骨頭的V20和V30均明顯低于共面計劃，且具有統計學意義。小腸受照45 Gy劑量的絕對體積V45：兩組計劃沒有明顯差異。骶骨V30和V40的統計結果：兩組計劃V30和V40均沒有明顯差異。髂骨V10、V20、V30和V40的統計結果：非共面計劃可以降低V10、V20、V30和V40的體積，且具有統計學意義。全骨盆V10、V20、V30和V40的統計結果：非共面計劃降低了全骨盆的V10、V20和V30體積，且具有統計學意義；非共面組的V40平均值低于共面組，但不具有統計學差異。

3 討論

非共面技術是優化放療劑量分布的一種重要手段，能起到提高靶區周邊劑量梯度并保護正常組織的作用。Smyth等[2]的研究表明，ncVMAT在原發腦腫瘤的放射治療中能起到降低靶區周邊正常組織受照射劑量的作用，同時不會降低靶區劑量的均勻性。Uto等[7]將ncVMAT應用于顱咽管腫瘤的治療中，并發現ncVMAT能顯著降低兩側海馬體的受照射劑量，保護患者認知功能。Orlandi等[8]在不可手術的鼻腔腫瘤患者中比較固定野調強、coVMAT及ncVMAT三組計劃，結果顯示ncVMAT能更好地提高靶區劑量覆蓋率，同時可以顯著降低兩側腮腺和耳蝸的受照射劑量。Kim等[9]在肺癌的立體定向放射治療中應用ncVMAT，結果發現ncVMAT降低了肺的平均劑量及5 Gy照射體積V5。在本研究中，ncVMAT的靶區適形性指數CI較之coVMAT有了一定的提高；HI略差于coVMAT，但沒有統計學意義。而在膀胱、直腸和小腸等正常組織受量方面沒有發現有明顯差異。

同步放化療已經成為宮頸癌術后患者的標準治療[10-12]。隨著治療強度的增強，各類并發癥概率也隨之加大，血液毒性是造成治療延遲或中斷的重要原因[13-15]。已有研究表明，血液毒性與盆腔部骨盆受照體積和劑量有關[16-21]。Mell等[16]指出骨盆V10≥90%的患者發生2級以上血液毒性反應的概率明顯高于V10＜90%的患者。Klopp等[17]研究指出骨盆V40＞37%的患者有更高概率發生2級以上血液毒性反應。Albuquerque等[20]指出骨盆V20和2級以上血液毒性相關。Rose等[21]研究表明當骨盆V10＞95%和V20＞76%時，3級以上血液毒性反應發生概率將會上升。因此，降低骨盆在放射治療中受照射的劑量和體積能降低血液毒性的發生概率。

在本研究中，兩組計劃兩側股骨頭、髂骨和全骨盆的劑量均出現了明顯差異，非共面計劃顯著降低了兩側股骨頭的V20和V3以及髂骨和全骨盆的V10、V20、V30和V40，且具有統計學意義（P＜0.05）。兩組計劃骶骨V30的均值分別為93.30%和92.80%，V40的均值分別為55.26%和54.66%，雖然非共面組計劃的V30和V40平均值略低一些，但此差異不具有統計學意義，這可能與非共面弧并未能避開骶骨有關。

此外，ncVMAT必須在治療前將病人置于治療床上，采取治療體位旋轉治療床和機架以模擬治療過程，在治療過程中必須確保機架不會碰撞到病人以確保治療的安全性。由于引入了非共面弧，所以整個治療過程的時間將會比共面計劃有所增加。

因此，本研究表明，在宮頸癌術后放射治療中引入ncVMAT，有助于提高靶區的適形度，同時能起到更好地降低兩側股骨頭和髂骨的受照射劑量和體積的作用，有助于降低血液毒性反應發生的概率，幫助患者完成整個治療過程。同時，由于非共面計劃的特殊性，治療時間也會有所增加。此外還必須確保整個治療過程的安全性。