磁共振成像定位在局部晚期宮頸癌放療中對靶區勾畫和危及器官的影響

趙康康 孟凡旭 王琢 李舒暢 申延男 歐健 杜晶 王蘊龍 陳志深 劉敏 孫寶勝

(1吉林省腫瘤醫院，吉林 長春 130000；2吉林大學公共衛生學院)

宮頸癌患者死亡率在全球所有癌癥中排第4位，每年造成全世界超過30萬人死亡〔1〕。以順鉑為基礎的同步放化療是局部晚期宮頸癌的標準治療方式，也被用作宮頸癌術后有局部復發危險因素的患者的輔助治療方式〔2〕。放射治療在局部晚期宮頸癌的治療中起著主要作用，標準的放射治療包括外照射放射治療(EBRT)和近距離放射治療(IGBT)〔2,3〕。隨著醫學影像技術和計算機技術的飛速發展，放射治療已經邁入精準治療的時代。靶區精確勾畫是精準放療的基礎和保證，腫瘤靶區(GTV)勾畫的精確性將直接影響腫瘤局部控制率和周圍危及器官的放療損傷。目前，放射治療多數以計算機斷層影像(CT)定位圖像為基礎，CT圖像主要反映人體組織器官的解剖結構變化，其空間分辨力高，并可進行劑量計算，是放射治療的基本影像。但CT對密度差異小的盆腔軟組織分辨力差(如宮頸腫瘤和宮旁組織)，有時很難明確腫瘤組織的真實邊界，因此CT不能滿足精準放療對明確GTV的全部要求。磁共振成像(MRI)可明顯提高軟組織分辨能力，能更早期、更細致地反映腫瘤組織與周圍正常組織結構的解剖關系，從而清楚顯示腫瘤侵犯范圍，有利于GTV的確定及放射治療計劃的個體化。近年來，利用MRI定位引導的放射治療(3D-IGBT)在一些大的放療中心開始應用〔4,5〕，但是MRI定位與常規CT圖像定位比較，其優勢和限制性目前尚缺少國內臨床數據支持。本研究將常規CT定位方式和MRI定位方式相結合，探討MRI定位在局部晚期宮頸癌精準放療臨床實踐中的優勢。

1 材料與方法

1.1研究對象 選取2019年6月至2020年6月就診于吉林省腫瘤醫院的局部晚期宮頸癌患者40例。中位年齡60(48～70)歲，功能狀態(PS)評分0～1分。患者均經病理證實，鱗癌37例，腺癌、腺鱗癌、黏液腺癌各1例。根據2018國際婦產科聯盟(FIGO2018)分期標準，Ⅱb期10例、Ⅲb期14 例、ⅢC1r期12例、ⅢC2r期4例。病例入選標準：①PS評分0～1分；②病理診斷明確；③根據FIGO分期為Ⅱb～Ⅳa期；④無泌尿系、消化道感染史；⑤盆腹腔、關節無金屬植入物,能耐受MRI檢查；⑥無遠處轉移；⑦自愿接受放射治療。隨機分為兩組各20例，采用膀胱容量控制技術，其中對照組定位前膀胱排空，常規組定位前膀胱充盈。患者在相同體位下行常規CT模擬定位及MRI模擬定位。將CT定位與MRI定位圖像傳輸至靶區勾畫系統,分別在兩種圖像上勾畫GTV及直腸和膀胱等危及器官，然后將兩組圖像進行融合，以此為基礎進行靶區勾畫，并設計三維適形調強放療計劃。比較不同定位圖像上GTV的邊界及體積及膀胱不同充盈狀態下危及器官的劑量體積直方圖參數間劑量學差異。

1.2體位固定及CT 掃描 患者仰臥于平板床，采用腹部熱塑面膜固定，并根據患者具體情況給予適合頭枕。采用飛利浦大孔徑CT模擬定位機進行CT定位掃描，掃描層厚3 mm,層距3 mm,矩陣512×512,120 kV,150 mA,掃描范圍為從胸10椎體到陰道外口下3 cm。

1.3MRI 掃描 采用飛利浦大孔徑MRI模擬定位機( FOV= 50 cm×50 cm×45 cm),按照同樣體位固定方式應用盆腔原始掃描序列進行MRI定位掃描。患者先掃描定位相，選擇軸位T2WI+FS壓脂掃描，層厚3 mm,層距0 mm,體素1.3 mm×1.3 mm×3.0 mm。

1.4靶區勾畫及計劃 將所有CT和MRI定位圖像經網絡系統傳輸至醫科達Monaco工作站，通過骨性標志融合，完成幾何失真校正、三維數字圖像重建及顯示。將得到的CT圖像和MRI按照ICRU 50及ICRU 62號文件標準確定GTV,主要勾畫宮頸原發腫瘤，分別命名為GTVct 和GTVmri。同時分別在CT圖像、MRI上勾畫危及器官直腸和膀胱。入組病例影像學資料均經放療科和放射科醫生討論，然后由兩名具有豐富經驗的放療醫師和1名放射醫師共同勾畫GTV，然后基于融合圖像進行整個靶區的勾畫，最后以同樣的處方劑量和危及器官限量由物理師進行計劃設計。采用弧形旋轉調強技術(VMAT)，共面多弧束采用10 MV或15 MV光子。計劃靶區(PTV)中的劑量Dmax<規定劑量的110%，>99%的PTV接受規定劑量的>95%，處方劑量DT：50.4 Gy/28 f。根據放射治療腫瘤小組(RTOG)提供的數據進行危及器官限量。參考危及器官劑量限制如下:膀胱V50<50%；直腸：V50<50%。

1.5統計學方法 采用SPSS24.0軟件進行t檢驗和秩和檢驗。

2 結 果

2.1不同定位圖像GTV 與GTVct相比，GTVmri的左右徑和體積顯著降低(P<0.001)，而前后徑及上下徑無顯著差異(P>0.05)。見表1。

2.2膀胱兩組GTV 與充盈組比較，排空組CT和MRI定位圖像上GTV差異性較小，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組GTV勾畫結果

2.3兩組膀胱和直腸受照射劑量 與排空組比較，充盈組膀胱和直腸的受照射體積百分比和平均受照射劑量較低，但差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組危及器官受照劑量的影響(n=20)

V30、V40、V50為接受30、40、50 Gy 劑量照射的危及器官體積占該危及器官總體積的百分比，Dmean指在放療計劃中危及器官接受的平均照射劑量

3 討 論

精準勾畫GTV和危及器官(OAR)是保證放射治療療效和降低放療不良反應的核心因素。與三維適形計劃相比，三維調強放療(3D-CRT)計劃的靶區適形度更好、靶區劑量曲線跌落更快及危及器官受量更低〔6〕。然而放療技術越是精準，對于靶區勾畫的精度要求就越高，脫靶風險越大。

多個研究已對不同部位的腫瘤，包括宮頸癌的靶區進行了量化研究，分析并比較GTV的輪廓變化對GTV的最終受照劑量的影響〔7～10〕。Eminowicz等〔8〕報道了宮頸癌外照射靶區變化對劑量的影響，該研究表明，宮頸癌臨床靶區(CTV)的界定標準在不同研究中心有所不同，但與標準CTV相比，隨著CTV體積增加，會顯著降低PTV的受照劑量。本研究顯示與CT定位圖像相比，在MRI定位圖像上進行靶區勾畫，其CTV的左右橫徑和總體積更小，這樣不僅能夠縮小CTV的體積，基于CTV外擴產生的PTV也會相應縮小，在放療計劃設計時，可在不增加鄰近危及器官的受照劑量的同時，盡可能提高PTV的受照劑量，最終使腫瘤的局部控制率得到提高，且不增加放療不良反應的發生率。

Veera等〔9〕研究數據量化了MRI對宮頸癌靶區體積輪廓的影響，與CT定位圖像相比，大多數的GTV結構與基于MRI定位圖像的靶區輪廓更一致，但這對OAR受照劑量及臨床預后沒有顯著影響。這可能是由于在宮頸癌的放療靶區不僅包括GTV，還包括盆腔淋巴引流區，特別是在盆腔有腫大淋巴結時，還需要行同步推量，使宮頸腫瘤的靶區勾畫差異對整個放療計劃的影響大大降低，包括計劃靶區及危及器官的受量，這在本研究中也得到了證實。

許多研究表明，膀胱充盈能減少小腸的受照劑量，這更多是針對接受術后輔助性放療的早期宮頸癌患者。由于正常女性的解剖結構中，膀胱和小腸均位于盆腔的中上部，接受宮頸癌根治術后，盆腔中部分結構被切除，從而使部分小腸和膀胱位置下移進入臨床靶區，特別是在膀胱排空狀態下，使更多的小腸和膀胱位置下移，導致小腸和膀胱的放療劑量明顯增加。另外宮頸和膀胱緊緊相鄰，膀胱容量的變化某種程度上會影響宮頸癌放射治療效果。對此毛睿等〔11〕研究分析了盆腔調強放射治療不同膀胱充盈程度對照射劑量和體積變化的影響，結果顯示和膀胱排空時相比，膀胱充盈時，膀胱、小腸及直腸的受照射體積百分比和平均受照射劑量更低。Jhingran等〔12〕研究表明，模擬定位時分別對膀胱充盈和排空狀態下的體積進行比較，結果發現放療過程中膀胱體積有較大的變化范圍，最大值和最小值之差的中位數是247 mm3〔12〕。本研究也顯示宮頸腫瘤毗鄰膀胱后壁層面位置變化更大，提示放療醫師在勾畫靶區時，應充分考慮膀胱容量改變對不同層面靶區移動的影響，將靶區前緣外放1.0～1.5 cm，屬安全劑量范圍，以避免靶區出現脫靶現象。

本研究系統描述MRI定位的優勢，并通過與CT定位比較，發現膀胱憋尿后，靶區最容易造成脫靶，特別是靶區前界的脫靶。所以在靶區勾畫時，GTV前界應外擴1.0～1.5 cm，才能達到安全劑量范圍。本研究仍有一定局限性，后續研究需進一步完善。首先，這是一個單中心研究，且病例數量少，需要進一步補充數據，以進一步提供更詳實的循證醫學證據；另外，這項研究僅考慮了動態調強放療技術(VMAT)來評估這兩種定位圖像方式對危及器官的劑量學影響。如果采用不同的計劃技術如靜態調強放射治療(IMRT)或3D-CRT進行研究，則可能存在其他劑量學差異。而且，本研究并沒有計算器官內自然移位現象，特別是膀胱排空和充盈時的靶區移動度，這些動度可能會掩蓋基于MRI的靶區輪廓對OAR產生的劑量影響。

綜上，宮頸癌放射治療中，應用MRI定位勾畫出的GTV范圍更小，對于腫瘤邊界的確定也更為準確。而在排空膀胱的狀態下，CT定位和MRI定位的宮頸GTV的一致性相對更好，對危及器官的保護也相對更好一些。