宮頸癌術(shù)后調(diào)強計劃的最優(yōu)子野數(shù)目選擇

石翔翔 唐 濤 陳 斌 龐皓文 林 盛*

在我國，宮頸癌的年發(fā)病例數(shù)為9.89萬，年死亡例數(shù)為3.05萬[1]。目前，針對早期宮頸癌婦產(chǎn)科國際聯(lián)合會(Federation International of Gynecology and Obstetrics，F(xiàn)IGO)IB-ⅡA期的治療主要采用子宮切除加盆腔淋巴結(jié)清掃術(shù)聯(lián)合術(shù)后輔助放射治療的方法，可見放射治療在早期宮頸癌治療中已占舉足輕重的地位[2]。傳統(tǒng)的適形放射治療技術(shù)不能有效地保護(hù)膀胱、小腸與直腸等危及器官(organ at risk，OAR)，從而導(dǎo)致較為嚴(yán)重的并發(fā)癥。而調(diào)強放射治療(intensity modulated radiotherapy，IMRT)技術(shù)能夠有效地降低泌尿系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的不良反應(yīng)，同時又能保證計劃靶區(qū)(planning treatment volume，PTV)的高劑量分布[3-6]。

為減少IMRT過程中由于患者不自主移動及器官生理運動對靶區(qū)劑量造成的影響，應(yīng)盡量減少子野數(shù)量，縮短照射時間；而過少的子野數(shù)量會影響IMRT計劃質(zhì)量[7]。目前多數(shù)單位均依靠物理師主觀經(jīng)驗對子野數(shù)目進(jìn)行設(shè)置。本研究通過比較不同子野數(shù)目的宮頸癌術(shù)后IMRT計劃的劑量學(xué)參數(shù)，選取最優(yōu)子野數(shù)目，既不影響計劃質(zhì)量又能減少治療時間，降低分次內(nèi)的不確定度和減少機器磨損。

1 材料與方法

1.1 研究資料

(1)隨機選取2017年西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤科收治的20例接受IMRT的宮頸癌術(shù)后患者，年齡42～60歲，中位年齡為54歲。所有患者均已行廣泛子宮切除+盆腔淋巴結(jié)清掃術(shù)，術(shù)后病理結(jié)果為中、低分化鱗狀細(xì)胞癌，存在高危因素，自愿行全盆腔放射治療。

(2)收集所有患者計算機斷層掃描(computed tomography，CT)定位圖像，根據(jù)美國放射治療腫瘤學(xué)組宮頸癌術(shù)后靶區(qū)勾畫指南和國際輻射單位和計量委員會(International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)83號報告[8]勾畫靶區(qū)、膀胱、直腸、小腸等OARs。臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)包括術(shù)前的腫瘤床及以下的淋巴引流區(qū)域，手術(shù)殘端和陰道。由于器官運動和擺位的不確定性，CTV將在左右、頭腳方向外擴0.8 cm，腹背方向外擴1 cm，將該范圍定位為PTV[9]。OARs包含小腸、膀胱、直腸和左右股骨頭。

1.2 儀器設(shè)備

直線加速器(ELEKTA Precise，瑞典醫(yī)科達(dá)公司)；CT模擬定位機(GE lightspeed，美國通用公司)；Pinnacle3放療計劃系統(tǒng)(version9.0，Philips Medical Systems，荷蘭飛利浦公司)。

1.3 計劃制作

(1)所有計劃均使用Pinnacle計劃系統(tǒng)并采用一致模板制作，能量為6 MV的共面IMRT計劃，7野均分為30°、80°、130°、180°、230°、280°和330°，直接機器參數(shù)優(yōu)化模式，最小子野面積為4 cm2，最少機器跳數(shù)為5 MU，最大優(yōu)化迭代次數(shù)為30次。每例患者的子野數(shù)目先設(shè)為30個，當(dāng)計劃符合臨床要求后，保持其余條件不變，只修改子野數(shù)目為20個、40個及50個后，再次進(jìn)行優(yōu)化，最后使每例患者共得到4種IMRT計劃，即20個子野放射治療計劃(P20)，30個子野放射治療計劃(P30)、40個子野放射治療計劃(P40)和50個子野放療計劃(P50)，并分別進(jìn)行優(yōu)化和計算。

1.4 數(shù)據(jù)收集

收集計劃的劑量學(xué)數(shù)據(jù)包括PTV均勻性指數(shù)(heterogeneity index，HI)、適形度指數(shù)(conformity index，CI)和劑量分布；同時收集OARs和機器輸出跳數(shù)的數(shù)據(jù)。

(1)HI用于評價劑量分布的均勻性，其計算為公式[10]：

式中D5為5%靶區(qū)體積受到的照射劑量，理想的HI值為1，隨著計劃變得不那么均勻，HI值降低。

(2)CI用于描述劑量分布的適形度，其計算為公式2[11]：

式中Vref為參考等劑量曲線包繞的PTV體積，Vt為PTV體積，Vtref為參考等劑量曲線包繞的所有區(qū)域體積。CI值為0～1，其值越大，適形度越好。

(3)劑量分布中PTV的劑量參數(shù)包括最大受量(Dmax)、最小受量(Dmin)和平均受量(Dmean)。

(4)OARs的V50、V40分別表示接受50 Gy和40 Gy照射區(qū)域所占體積百分比，D2cc表示2cc體積受到的照射劑量。

田間數(shù)據(jù)的采集、處理以及各項數(shù)據(jù)的調(diào)查、匯總、整理存檔，統(tǒng)一由專人負(fù)責(zé)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確規(guī)范并及時上報。同時加強耕地質(zhì)量監(jiān)測的檔案管理，分類整理立卷，包括耕地質(zhì)量監(jiān)測報告、田間原始數(shù)據(jù)調(diào)查記載表等。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所有數(shù)值均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對治療方案計劃結(jié)果指標(biāo)比較用單因素方差分析和LSD法，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DVH評估

在IMRT計劃中，P20、P30、P40和P50的4種計劃基本能滿足醫(yī)生要求的靶區(qū)處方劑量和危及器官保護(hù)程度，但是在較低劑量區(qū)域(30～45 Gy)處，危及器官受量有所不同，P40計劃明顯低于其他三者。隨機選出的同一患者4種IMRT計劃的DVH如圖1所示。

圖1 同例患者4種IMRT計劃的DVH比較曲線圖

2.2 PTV均勻性、適形度和劑量分布

隨著子野數(shù)目的增加，PTV的HI和CI都逐漸趨向于1。4種計劃的HI、CI和Dmax的比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(F=3.434，F(xiàn)=6.071，F(xiàn)=4.279；P＜0.05)。而4種計劃PTV的Dmin和Dmean比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.697，F(xiàn)=2.022；P＞0.05)，見表1。

2.3 危及器官的劑量分布

2.3.1 膀胱受量

患者4種IMRT計劃的膀胱V50比較和D2cc比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.205，F(xiàn)=0.835；P＞0.05)；而在膀胱V40中的比較，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(F=6.335，P＜0.05)，見表2。

2.3.2 直腸受量

患者4種IMRT計劃的直腸V50、V40和D2cc比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.040，F(xiàn)=0.453，F(xiàn)=0.188；P＞0.05)；其4種IMRT計劃的直腸受量無差別，見表3。

2.3.3 小腸受量

患者4種IMRT計劃的小腸D2cc比差異較有統(tǒng)計學(xué)意義(F=3.283，P＜0.05)；而4種計劃的小腸V50和V40比較，其差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.319，F(xiàn)=0.104；P＞0.05)，見表4。

2.3.4 股骨頭受量

隨著子野數(shù)目的增加，股骨頭的受量逐漸減小。其中，患者4種IMRT計劃的股骨頭V40比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=2.959，P=0.025)，見表5。

表1 患者4種IMRT計劃中PTV的劑量學(xué)參數(shù)比較

表1 患者4種IMRT計劃中PTV的劑量學(xué)參數(shù)比較

注：①表中PTV為臨床靶區(qū)，HI為均勻性指數(shù)，CI為適形度指數(shù)，Dmax為最大受量，Dmin為最小受量，Dmean為平均受量；②P20、P30、P40及P50分別為子野數(shù)目為20個、30個、40個和50個的IMRT計劃。

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表2 患者4種IMRT計劃的膀胱受照劑量分析

表2 患者4種IMRT計劃的膀胱受照劑量分析

注：①表中V50、V40分別表示接受50 Gy和40 Gy照射區(qū)域所占體積百分比，D2cc表示2cc體積受到的照射劑量；②P20、P30、P40及P50分別為子野數(shù)目為20、30、40和50的IMRT計劃。

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表3 患者4種IMRT計劃的直腸受照劑量分析

表3 患者4種IMRT計劃的直腸受照劑量分析

注：表中P20、P30、P40及P50分別為子野數(shù)目為20個、30個、40個和50個的IMRT計劃。

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表4 患者4種IMRT計劃的小腸受照劑量分析

表5 患者4種IMRT計劃的股骨頭受照劑量分析

表5 患者4種IMRT計劃的股骨頭受照劑量分析

注：表中P20、P30、P40及P50分別為子野數(shù)目為20個、30個、40個和50個的IMRT計劃。

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表6 患者4種IMRT計劃的機器跳數(shù)分析

2.4 機器輸出跳數(shù)

隨著子野數(shù)目增多，機器跳數(shù)呈增加趨勢；P20與P30、P40和P50比較以及P30與P50比較均有差異。4種IMRT計劃的機器跳數(shù)比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=18.555，P＜0.05)，見表6。

3 討論

IMRT技術(shù)在提高PTV劑量的同時有效降低OAR受照射量，提高腫瘤控制率并延長患者生存期[12-14]。不均勻的劑量分布可能造成PTV內(nèi)出現(xiàn)低劑量區(qū)域的可能性，導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)。適形度代表劑量分布、PTV和OARs三者之間相互關(guān)系，是評估放射治療計劃質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。越接近理想值1的CI意味著對PTV的較高覆蓋和OAR的最低照射。在盆腔IMRT照射的主要危及器官有膀胱、直腸、小腸和股骨頭。由于術(shù)后小腸落入盆腔，使得其受照射面積極大增加，容易造成不良后果；而膀胱和直腸可由于充盈程度變化，導(dǎo)致其體積和位置的變化，從而影響其實際吸收劑量[15-16]。

宮頸癌調(diào)強放射治療一般采用5野或者7野固定入射角計劃，相對于5野，7野計劃能獲得更好的適形性[17-18]。因此，本研究宮頸癌放射治療計劃采用7野計劃。在OAR的受照劑量和體積方面，朱均強等[19]研究表明，50個和35個子野的IMRT計劃較之25個子野的計劃在小腸、膀胱和直腸的V30、V40、V50及Dmax更有優(yōu)勢。王琳婧等[20]研究的結(jié)果顯示，49個子野數(shù)目的膀胱V50、直腸V50、Dmean和股骨頭V30、Dmean均比35個、21個子野數(shù)計劃的受照劑量及體積有降低，且均有統(tǒng)計學(xué)差異。本研究中比較了子野數(shù)目為20個、30個、40個和50個共4種IMRT計劃(即P20、P30、P40和P50)，雖然這些計劃都能基本達(dá)到臨床要求，但是在劑量學(xué)參數(shù)和機器跳數(shù)上有明顯差異。其中P30在參數(shù)評估中與P30和P50無差異，而在機器跳數(shù)比較中又有明顯優(yōu)勢，故可認(rèn)為P30(即30個子野的IMRT計劃)是較為合理的選擇。

本研究探討子野數(shù)目對宮頸癌術(shù)后IMRT治療計劃的影響，為臨床宮頸癌術(shù)后調(diào)強放射治療計劃設(shè)計提供參考與借鑒。本研究表明，適當(dāng)?shù)脑黾幼右皵?shù)目可以使PTV和OARs的劑量學(xué)結(jié)果更加理想。但隨著子野數(shù)目增加，會增加機器跳數(shù)，延長治療時間，導(dǎo)致加速器MLC磨損。因此在實際臨床工作中，制作IMRT計劃時應(yīng)根據(jù)靶區(qū)形狀以及OAR相鄰關(guān)系等靈活增添子野數(shù)目，以達(dá)到最優(yōu)化的目的。