適形指數在宮頸癌放療評價中的應用

楊玉剛 ，齊洪志，許林，郝潔 ，尚革，張瑞麗

1.新疆醫科大學第一附屬醫院腫瘤中心，新疆烏魯木齊830054；2.新疆醫科大學第一附屬醫院昌吉分院博士后工作站，新疆昌吉831100

前言

宮頸癌發病率逐年增加，農村宮頸癌發病年率明顯高于城鎮［1］，尤其在新疆農牧民地區更明顯。放射治療作為宮頸癌的主要治療手段之一，影響治療效果好壞的重要因素是治療靶區是否覆蓋足夠的根治劑量，影響患者生存質量的重要因素是靶區周圍危及器官所受照射劑量的多少。調強放療（Intensity-Modulated Radiotherapy,IMRT）是治療宮頸癌的有效手段之一［2-3］。近年來，盡管各國針對宮頸癌放射治療都進行了不少研究，也取得了一定效果，但其療效以及生存率并未明顯提高［4］。Stewart等［5］的研究認為，膀胱在排空狀態所受劑量低于充盈狀態。Kobzda等［6］對45例行三維后裝治療計劃的宮頸癌患者在膀胱排空和充盈狀態下分別進行比較，結果顯示膀胱2、0.1 cm3所受劑量在排空狀態低于充盈狀態。而Hung等［7］的研究則認為膀胱充盈與否對膀胱所受劑量沒有影響。有學者指出，約93.3%的患者出現放療后體質量和體質量指數（BMI）減輕，體質量減輕范圍為0.75～8.50 kg［8］。準確評價放療計劃是放射治療中的一項重要環節［9］，但在宮頸癌患者實際放射治療中，患者膀胱充盈程度、直腸中糞便和氣體體積的差異都會影響放射治療中的臨床評價。靶區的實際受照劑量與初始計劃存在的較大差異會使患者產生較嚴重的腸道反應，引起痔瘡和腹瀉［10-11］。本文對宮頸癌患者每周放療前進行CT掃描，對圖像進行融合，勾畫靶區、危及器官，將放療計劃進行移植來研究探討適形指數是否可以作為宮頸癌放療計劃評價的一個指標。

1 資料與方法

1.1 病歷資料

選取2016年10月～12月于新疆醫科大學第一附屬醫院進行放療的宮頸癌IIIb期患者10例，平均年齡52歲。放療計劃處方量50 Gy，單次2 Gy，共25次。

1.2 設備材料

瓦里安直線加速器（其最大野為40 cm×40 cm，配有60對多葉光柵），Eclipse計劃系統（8.9版本），飛利浦Bril-liance Big Bore CT模擬定位機。

1.3 研究方法

對宮頸癌IIIb期放療患者進行定位、勾畫靶區并做7野、5野IMRT計劃，4野適形放療計劃。

患者每周放療前在飛利浦CT模擬定位機上進行掃描，然后在TPS上采用圖像融合技術對掃描圖像進行靶區和危及器官的勾畫，如圖1、2所示。

圖1 首次定位（a、b、c）時和某次治療前（d、e、f）的CT圖像Fig.1 CT images for the first positioning(a,b,c)and before a treatment(d,e,f)

在TPS上將首次定位圖像的放療計劃移植到每周掃描的圖像上，并計算適形度指數，對計劃靶區進行評價；以及評價膀胱、直腸體積變化引起其受量的變化。圖3、圖4為首次定位和某次治療前同一層面因膀胱和直腸形態不同導致的劑量分布情況以及劑量體積直方圖（Dose Volume Histogram,DVH）。

劑量評估及統計學方法：比較放療靶區的適形度指數（Conformity Index,CI），CI=（VDT_PTV/VDT）×（VDT_PTV/VPTV），其中VPTV為PTV的體積，VDT_PTV為接受處方劑量的PTV體積，VDT為接受處方劑量的全體積，CI越接近1代表計劃適形度越好；均勻性指數（Heterogeneity Index,HI)，HI=D5%/D95%，其中D5%、D95%分別為5%和95%靶體積所受的劑量，HI越接近1代表靶區劑量均勻性越好。比較串型危及器官的Dmax和并型危及器官的 V50、V40、V30，Vx是指器官所受xGy照射的體積。結合以上參數通過SPSS17.0統計軟件，采用差異性配對t檢驗和相關性分析方法分析比較。

圖2 融合圖像上靶區勾畫情況Fig.2 Target areas segmented on fused image

圖3 首次定位（a、b、c）時和某次治療（d、e、f）前的劑量分布情況Fig.3 Dose distributions at first positioning(a,b,c)and before a treatment(d,e,f)

圖4 DVH對比分析情況Fig.4 Dose-volume histogram analysis

2 結果

不同計劃靶區劑量CI評價的相關性分析見圖5。從圖5可看出首次計劃的CI與實際治療中CI呈正向高度相關，且7野IMRT的CI相關性要高于5野IMRT和4野適形計劃的。首次計劃的HI與實際治療中HI相關性分析見圖6，可看出HI呈弱相關。

圖5 不同計劃靶區劑量CI相關分析表Fig.5 Correlation analysis on the conformity index of target areas in different plans

圖6 不同計劃靶區劑量HI相關分析表Fig.6 Correlation analysis on the homogeneity index of target areas in different plans

10例患者7野IMRT中膀胱和直腸評價的分析見圖7、圖8。從圖7可看出膀胱體積的變化影響膀胱V50、V40、V30的變化。實際治療時膀胱體積比首次定位時較小的情況下，膀胱V50、V40受量變化比較大，而V30變化不大。從圖8可看出直腸體積的變化影響直腸V50、V40、V30的變化。實際治療時直腸體積比首次定位時較大的情況下，直腸V50、V40受量變化比較大，而V30變化不大。

圖7 7野調強計劃中10例患者膀胱參數在首次計劃與實際治療中的比較Fig.7 Comparison of bladder parameters of 10 patients between 7-field IMRT plan and the first plan

圖8 7野調強計劃中10例患者直腸參數在首次計劃與實際治療中的比較Fig.8 Comparison of rectum parameters of 10 patients between 7-field IMRT plan and the first plan

7野IMRT中股骨頭體積沒有變化，首次定位做放療計劃時股骨頭和實際放射治療時股骨頭的V50有0.05%的變化，但在臨床評價中沒有意義。針對小腸Dmax評價時，實際放射治療時小腸Dmax比定位做放療計劃時小腸Dmax大200 cGy左右。小腸Dmax在實際治療時都偏大，可能是因膀胱、直腸體積變化引起射野源皮距變化導致劑量的變化。但是小腸最大劑量點出現在不同位置，從而給臨床上準確評價帶來一定的困難。

3 討論

本研究初步發現對CI的評價可以進一步完善宮頸癌整個放射治療療程的評價工作，HI的評價可以作為一次放射治療的評估，但作為整個放射治療療程的評估就相對差一些。而隨著年齡的增長，皮膚彈性下降引起皮膚松弛使體表標記位移改變，導致擺位重復性降低，在頭腳方向上尤其明顯［12-13］，也會導致實際放療劑量產生差異。同時分次治療間膀胱和直腸的充盈狀態不一致，膀胱直腸體積變化大也會影響放射治療精確性［14］。宮頸癌放療中，IMRT計劃很大程度上優于適形放射治療［15］。目前腹盆腔放射治療有B超等引導下的放射治療，但是其操作過程比較繁瑣且不易控制膀胱、直腸體積的改變。子宮作為盆腔內的一個囊性器官，毗鄰膀胱和直腸，其位置改變很大一部分來源于膀胱直腸充盈導致的推擠變形。膀胱由空虛狀態向充盈狀態轉變時，宮體在前、后、左、右、上、下這6個方位最大位移改變可達0.9 cm［16］。患者每次做放射治療時，直腸、膀胱體積都與首次定位時的體積不一樣。面對這樣一種狀況，筆者初步探索在每周患者治療前進行CT掃描后通過圖像融合將首次放療計劃移植到掃描后的CT圖像上進行靶區劑量的評價。位置誤差也會引起劑量學上的差異，通過圖像融合技術很大程度減少了位置誤差。筆者發現在擺位誤差盡量小的情況下，因膀胱、直腸體積的變化導致的CI變化很小，HI、D5%有一定的改變，Dmax會增大1.5%～2%。膀胱的體積變化較大，如果不控制其充盈狀態，照射范圍內的膀胱容積變化會影響其自身的劑量及腸道的位置［17-18］，進一步影響靶區及危及器官的位置和劑量。本研究中其中一例患者首次定位后膀胱體積為171.6 cc、直腸體積62.15 cc，隨后的治療中膀胱平均體積為175.2 cc、直腸體積為68.39 cc，是整組研究對象中體積變化最小的。通過對該患者咨詢發現，該患者放射治療時間和定位的時間相對一致，便于患者飲水憋尿控制膀胱的尿量。其次，該患者注重日常飲食中一些粗纖維蔬菜的攝取，少吃豆類食品避免便秘和腸脹氣。

本研究在危及器官評價方面主要困難有：（1）靶區中最高劑量點在首次放療計劃中分布和之后劑量分布點不在同一點。因此通過首次放療計劃進行評價不是很準確，但仍然以放療臨床劑量學為準則［19］；（2）膀胱、直腸體積的變化跟患者主觀意識和日常飲食有密切的關系，因此不能準確對它們劑量進行評價，但是仍以臨床劑量學為準則；（3）小腸因其自身蠕動很難準確評價其某一點的最高劑量［20］，因此通過首次放療計劃評價小腸受量還不夠準確。

總之，通過對宮頸癌放療靶區劑量CI的評價，可以進一步完善整個放療過程的評估。在日常宮頸癌患者放療中，加強和完善對患者主觀意識和日常飲食的宣教工作可以很好的控制膀胱和直腸體積的變化，從而提高放療計劃評價的準確性。