不同射野數(shù)目在宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中的劑量學(xué)研究

何 赟，李宇星，王亞利，蘇王輝，馬紅兵，許 琨

西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院 放療科（西安 710004）

宮頸癌是發(fā)生在子宮頸的上皮性惡性腫瘤，也是全球女性中僅次于乳腺癌的第二個常見惡性腫瘤，40～60 歲為高發(fā)病期，宮頸癌的治療目前能達(dá)到較好療效的是放療、手術(shù)以及綜合治療[1]。目前，放射治療是宮頸癌的主要治療手段，傳統(tǒng)的三維適形放療技術(shù)（three dimensional conformal radiation thera?py，3D-CRT）可增加相關(guān)胃腸、泌尿生殖和血液毒性的不良反應(yīng)，而調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）具有較為陡峭的劑量分布以及高度適形的特點，有助于降低周圍危及器官（or?gan at risk，OAR）毒副反應(yīng)的發(fā)生率，具有較低的放射損傷，提高了患者后期的生活質(zhì)量[2-4]。因此，本文主要探討IMRT 射野數(shù)目對靶區(qū)以及危及器官的劑量學(xué)差異，為放療醫(yī)生選擇合適的IMRT計劃提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院2020年8月至12 月收治的20 例宮頸癌患者，病理類型均為鱗癌。所有患者在定位以及治療前保持膀胱充盈并感覺舒適為宜，采用膀胱體積測量儀記錄膀胱體積，排空直腸必要時給予瀉藥[5]?；颊哐雠P于碳纖維床板上，雙手抱肘，用低溫?zé)崴苣９潭ɑ颊唧w位，掃描過程中盡量保持平靜，并且均勻呼吸。采用西門子大孔徑16排CT給宮頸癌患者進(jìn)行平掃定位與增強(qiáng)定位，掃描范圍上界為腰1 上緣水平，下界為坐骨結(jié)節(jié)下緣下5 cm，掃描層厚為5 mm，并用LAP 三維激光燈和鉛點做好體表標(biāo)記點，經(jīng)局域網(wǎng)以Dicom 格式傳至本院Varian Triology醫(yī)用直線加速器配備的Eclipse13.6治療計劃系統(tǒng)[6]（treatment planning system，TPS）中，其中增強(qiáng)CT掃描用以協(xié)助進(jìn)行靶區(qū)勾畫。

1.2 靶區(qū)的定義與危及器官的勾畫

據(jù)國際輻射單位和測量委員會（International Commission On Radiation Units And Measurements，ICRU）50 號和62 號報告原則[7-8]，在定位CT 上勾畫出腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）包括影像學(xué)上明確的腫瘤部位、腫瘤侵犯范圍以及明確診斷的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶；臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）包括所有GTV、整個子宮、宮旁組織、部分陰道、骶前、髂內(nèi)、髂外及髂總淋巴結(jié)引流區(qū)；CTV外放5 mm得到目標(biāo)計劃體積（planning target volume，PTV）。勾畫危及器官包括小腸、膀胱、直腸以及骨盆。

1.3 處方劑量與計劃設(shè)計

宮頸癌處方劑量均為50 Gy/25F，單次劑量2 Gy，直線加速器的多葉光柵（multileave collimators，MLC）葉片為60對，劑量率為400 MU/min。物理師根據(jù)每例宮頸癌患者的靶區(qū)分別設(shè)計5 野以及7 野兩組逆向調(diào)強(qiáng)放療計劃，采用6 MV X 射線，入射角度分 別 為45o、115o、180o、245o、315o（PlanA）；0o、50o、100o、150o、210o、260o、310o（PlanB），優(yōu)化方法選用廣義等效均勻劑量法[9-10]（generalize dequivalent uni?form dose，gEUD）設(shè)置優(yōu)化參數(shù)，射野入射角度示意圖以及優(yōu)化條件設(shè)置值如圖1 所示，為了找到關(guān)于靶區(qū)以及危及器官的一組最優(yōu)解，反復(fù)調(diào)節(jié)優(yōu)化條件至直腸、膀胱以及小腸從罰分值=0 直至出現(xiàn)罰分值[11]，此時罰分值≠0（數(shù)值很小），然后盡量壓低骨盆受照劑量，使得100%等劑量線剛好覆蓋95%的靶區(qū)體積，劑量計算采用各項異性分析算法（aniso?tropic analytic algorithm，AAA），優(yōu)化時同時控制好熱點，高量盡量不要超過處方劑量的110%，優(yōu)化時給與PTV 較高的權(quán)重，給與OAR 較低的權(quán)重。兩組計劃等劑量曲線以及劑量體積直方圖（Dose-Volume histogram,DVH）對比如圖2所示。

圖1 兩組放療計劃射野入射角度示意圖、優(yōu)化條件設(shè)置

圖2 兩組放療計劃的等劑量線以及DVH對比圖

1.4 劑量目標(biāo)值與劑量對比參數(shù)

危及器官的參考劑量值為直腸V50<50%、膀胱V50<50%、小腸V50<10%、骨盆V30<50%。評價計劃靶區(qū)PTV 優(yōu)劣參數(shù)有適形度指數(shù)[12]（conformity in?dex，CI）和均勻性指數(shù)[13]（heterogeneity，HI）。式中VTref為等劑量線所覆蓋的靶區(qū)體積，VT為靶區(qū)體積，Vref為等劑量線所包圍的總體積。CI的取值是0～1，CI的值越接近于1適形度越好。式中D2、D50、D98為2%、50%、98%靶區(qū)體積的照射劑量，HI 越接近于0 說明均勻性越好。評價危及器官直腸、膀胱、小腸以及骨盆V10、V20、V30、V40、V50以及Dmean。

1.5 統(tǒng)計分析

使用SPSS 23.0 軟件對PlanA 以及PlanB 兩組放療計劃參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，以均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式（）來表示，采用Shapiro-Wilk 進(jìn)行正態(tài)性檢驗，若P>0.05則數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布；采用Levene進(jìn)行方差齊性檢驗，若P>0.05則數(shù)據(jù)符合方差齊性，兩組計劃靶區(qū)以及危及器官評價參數(shù)若符合正態(tài)分布且方差齊性則采用配對t檢驗，否則采用Wilcoxon符號秩和檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義[14]。

2 結(jié)果

2.1 PTV的適形度指數(shù)CI與均勻性指數(shù)HI

PlanA 及PlanB 的適形度指數(shù)CI 分別為0.87 ±0.02、0.91 ± 0.01，兩組計劃相比具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。PlanA及PlanB的均勻性指數(shù)HI分別為0.11 ± 0.00、0.10 ± 0.00，兩組計劃相比具有統(tǒng)計學(xué)意義（P <0.001），見表1。PlanB 的CI 與HI 均好于PlanA。

表1 兩組計劃靶區(qū)CI和HI比較（n=20；）

表1 兩組計劃靶區(qū)CI和HI比較（n=20；）

2.2 危及器官的劑量學(xué)比較

PlanA及PlanB危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較（以百分體積表示%）見表2，兩組計劃統(tǒng)計相比較，直腸V10、V50以及膀胱V10、V50無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；其余各參數(shù)均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；均值結(jié)果顯示，直腸V20、V30、V40、Dmean；膀胱V20、V30、V40、Dmean；小腸V30、V40、V50、Dmean；骨盆V20、V30、V40、V50、Dmean，PlanB優(yōu)于PlanA；但是對于小腸V10、V20以及骨盆V10，Pla?nA優(yōu)于PlanB。

表2 兩組計劃危及器官劑量學(xué)比較（n=20；）

表2 兩組計劃危及器官劑量學(xué)比較（n=20；）

注：Vx 表示xGy 劑量的所覆蓋的危及器官的體積占整個危及器官體積的百分比

2.3 機(jī)器跳數(shù)、出束時間以及治療費用的比較

PlanA 及PlanB 的機(jī)器跳數(shù)分別為1 067.75 ±49.99、1 251.65 ± 77.05，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。PlanA 及PlanB 的機(jī)器出束時間分別為160.16 ± 7.50、187.75 ± 11.56 兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義（P <0.001），見表3。劑量率采用400 MU/min。調(diào)強(qiáng)放療實行按野個數(shù)進(jìn)行計費，PlanA 野數(shù)少于PlanB，采用PlanA 放療計劃的宮頸癌患者的治療費用少于PlanB。

表3 兩組計劃的機(jī)器跳數(shù)以及治療時間比較（n=20；）

表3 兩組計劃的機(jī)器跳數(shù)以及治療時間比較（n=20；）

3 討論

目前，宮頸癌中大多數(shù)病理類型為鱗癌，對放射線比較敏感，因此，放療是治療宮頸癌的重要手段之一，極大的降低了局部復(fù)發(fā)率，提高了患者生存率[15]。早期宮頸癌患者可以通過單純放射治療達(dá)到與單純手術(shù)治療相仿的效果，而中晚期化療聯(lián)合放療能顯著提高療效。但是放療在殺死宮頸部腫瘤細(xì)胞的同時，不可避免的對靶區(qū)周邊的危及器官產(chǎn)生放射性損傷，因其靶區(qū)緊鄰直腸、膀胱、小腸以及骨盆，因此，放射性直腸炎、膀胱炎、腸炎以及血液毒性是宮頸癌最常見的并發(fā)癥。放射性直腸炎多發(fā)于放療后的6～9個月甚至1～2年，是由于射線引起的粘膜充血水腫、合并感染而引起的潰爛甚至穿孔，彭鷗[16]、崔彥莉[17]采用Logistic回歸模型進(jìn)行單因素分析，發(fā)現(xiàn)直腸V40為放射性直腸炎的獨立影響因素。放射性膀胱炎多發(fā)生于放療后2～5 年，臨床表現(xiàn)為尿頻、尿急、尿痛，嚴(yán)重者甚至出現(xiàn)頑固性血尿，研究顯示[18]膀胱V40、V50對放射性膀胱炎的發(fā)生具有顯著的影響。放射性腸炎主要常見的反應(yīng)是梗阻或者腹瀉，主要與暴露在45 Gy以及50 Gy高劑量的小腸體積相關(guān)[15]，但是也有相關(guān)研究[19]結(jié)果表明，小腸在V30以上具有顯著的放射性腸炎并發(fā)癥的相關(guān)性，而對于低劑量區(qū)V5并沒有相關(guān)性特性。近年來，有學(xué)者對于同步放化療的宮頸癌患者，將骨盆的受照劑量與發(fā)生血液毒性之間的關(guān)系做了詳細(xì)研究，Rose 等[20]指出骨盆V10>95%和V20>76%時的患者發(fā)生3級以上血液毒性的概率明顯增加；Albuquerque 等[21]研究指出骨盆V20的截止值是80%，如果整個骨盆的V20超過80%血液毒性發(fā)生的風(fēng)險會增加4.5 倍；Brixey 等[22]的研究結(jié)果顯示，隨著骨盆V20、V40、V45的降低，血液的不良反應(yīng)也隨之降低。綜上所述，直腸、膀胱以及小腸大多數(shù)研究結(jié)果是與其高劑量區(qū)域受照體積百分比呈顯著相關(guān)，而骨盆的研究結(jié)果與低劑量區(qū)以及高劑量區(qū)的受照體積百分比均呈一定相關(guān)性。

IMRT 在宮頸癌放療中能夠形成較好的劑量凹陷，對于危及器官的保護(hù)具有較大優(yōu)勢，而IMRT 的劑量學(xué)結(jié)果因射野數(shù)目的不同具有較大差異。本文研究結(jié)果顯示，5野和7野兩組靶區(qū)適形度指數(shù)CI以及均勻性指數(shù)HI相比較，7野優(yōu)于5野，說明入射野越多，靶區(qū)越容易從更多方向上獲得劑量，這與郝麗霞、葛彬彬等[23-24]的結(jié)果相一致。而我們在保證100%的等劑量線剛好覆蓋95%靶體積的前提下，盡可能權(quán)衡各個危及器官發(fā)生并發(fā)癥的劑量點而消除潛在的風(fēng)險，為了使5野和7野兩組靶區(qū)均能夠得到一致的處方劑量，當(dāng)靶區(qū)與危及器官罰分值且不為零，說明不同布野方式兩個計劃均達(dá)到劑量-體積的最優(yōu)解[25]，這時兩組中危及器官所獲得的放射劑量是相互制約與平衡的，劑量只是從一處轉(zhuǎn)移到另一處[24-25]。本文的研究結(jié)果顯示，5 野和7 野兩組計劃靶區(qū)、直腸、膀胱、小腸以及骨盆之間的關(guān)系是7 野組中直腸、膀胱劑量的降低以及小腸、骨盆高劑量區(qū)劑量的降低，引起的是小腸、骨盆低劑量區(qū)劑量的升高。而在上述對于放射性腸炎的研究結(jié)果中，主要考慮與高劑量區(qū)的相關(guān)性，雖然7 野相對于5 野骨盆V10略高，但是也符合危及器官限定的要求，另外7野的機(jī)器跳數(shù)與出束時間稍大于5野，治療費用也稍高于5野。

4 結(jié)論

7野與5野放療計劃都可滿足臨床需要，都有其各自的優(yōu)缺點，但是，綜合考慮發(fā)生放射損傷相關(guān)性研究結(jié)果以及劑量學(xué)結(jié)果，7野更適合于臨床應(yīng)用。