鉛門設置對宮頸癌術后VMAT計劃的劑量學影響

張向學，張謙，孫春堂，尹如鐵，李清麗，曾靖，陳亞正

四川大學華西第二醫院 婦產科，四川 成都 610041

引言

宮頸癌是人類高發癌癥之一[1-2]，容積旋轉調強放療（Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT）計劃作為成熟的宮頸癌放射治療技術已在臨床上得到廣泛應用[3-4]。該技術與固定野調強相比，具有計劃靶區（Planning Target Volume，PTV）劑量均勻性好、危及器官（Organ at Risk，OAR）受量低、患者治療時間短、射野總跳數低等優勢，在頭頸部、胸部和腹部放療中得到廣泛應用。VMAT計劃設計與劑量率、多葉光柵（Multi-Leaf Collimator，MLC）寬度、鉛門位置與角度、劑量限值條件等參數密切相關，放射治療計劃設計是放療的重要環節，計劃質量直接影響放療療效，因此研究如何進一步提高計劃質量對于放療技術的臨床應用有重要意義[5]。鉛門大小與位置是影響VMAT計劃的重要因素[6]，本文根據臨床需要，對鉛門進行了3種不同設置，旨在分析不同計劃的劑量學差異，以期為臨床應用提供一定的理論參考依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

隨機選取2021年9—12月于四川大學華西第二醫院接受放射治療的14例宮頸癌術后患者作為研究對象，患者年齡29～60歲，中位年齡43歲。依據國際婦產科聯盟分期（2018年）[7]，宮頸癌為ⅠB～ⅡA期，病理類型為鱗狀細胞癌，醫生確認患者均存在中危因素，需要接受術后盆腔放療。

1.2 實驗設備

使用飛利浦大孔徑（Brilliance Big Bore）CT模擬定位機（飛利浦，荷蘭）獲取患者圖像，并采用Eclipse 15.5（Varian，美國）計劃系統制定放療計劃，加速器為Trilogy（Varian，美國）。

1.3 CT定位方法

所有患者均采用仰臥位，雙上肢上舉抱頭，在CT模擬定位機上做平靜狀態下掃描，掃描層厚3 mm，掃描范圍為上界T10至下界股骨中段。

1.4 PTV勾畫和處方劑量

劑量處方為45 Gy/25次。臨床醫師根據勾畫指南及相關影像資料（MRI、PET/CT 等）勾畫PTV和OAR[6]。PTV范圍包括宮旁組織、淋巴結引流區和陰道殘端，OAR包括膀胱、直腸、小腸、左右股骨頭、骨（髂骨和骶骨）。

1.5 計劃設計

使用Varian Eclipse 15.5計劃系統，射野設計為2個全弧（逆時針 179～181°，準直器角度 357°；順時針 181°～179°，準直器角度3°），6MV X射線，劑量率600 MU/min，計算網格設置2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm，并采用各向異性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm，AAA）進行劑量計算。每個VMAT計劃在設計參數和優化條件一致的情況下，對X方向鉛門進行3種設置，Y方向鉛門設置保持一致，其中X方向鉛門由X1和X2 2個值組成，在確保X1完全包裹了PTV后，設定X1、X2的大小，生成對稱野。X方向鉛門（X1，X2）具體設計如下：Plan1：逆時針（N，2 cm），順時針（-2 cm，-N）；Plan2：逆時針（N，3cm），順時針（-3 cm，-N）；Plan3：逆時針（N，4 cm），順時針（-4 cm，-N）。其中N值大小是根據X1方向完全包裹住靶區決定的，并且同一例患者不同計劃的N值固定不變。鉛門設置如圖1所示。

圖1 3種計劃鉛門設置

1.6 計劃評估

PTV劑量學參數：將不同PTV劑量歸一至D9545 Gy，從劑量-體積直方圖（Dose-Volume Histogram，DVH）中提取 PTV 最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）、平均劑量（Dmean），以及體積劑量參數：D2%、D5%、D50%、D95%、D98%；計算PTV 劑量均勻性指數（Homogeneity Index，HI）[8-11]、適形度指數（Conformity Index，CI）[8-11]。HI計算方式如公式（1）所示，CI計算方式如公式（2）所示。OAR劑量學參數：收集骨（髂骨和骶骨）、膀胱、直腸、小腸、左右股骨頭的V20、V30、V40、Dmean和Dmax（Vx表示照射劑量為x Gy的體積百分比[12-13]），以及比較不同計劃的機器跳數。

式中，D2%、D98%、D50%分別為DVH圖上2%、98%、50%的靶區體積所對應的劑量；HI越接近于0，表示靶區均勻性越好。

式中，VT95%為95%處方劑量線所包繞的靶區體積，VT為靶區體積，V95%為95%處方劑量線所包繞的所有區域的體積；CI值越趨近于1，表示適形度越好。

1.7 統計學分析

采用SPSS 24.0統計軟件對本文數據進行分析，劑量學參數用±s表示，采用一般線性模型的方差分析方法，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 3種計劃PTV參數比較

由表1可知，3種治療計劃均滿足臨床治療要求，3種計劃PTV的Dmax、Dmin、D2%、D5%、D95%、D98%比較差異無統計學意義（P＞0.05），其中Plan1和Plan3的Dmax比較具有統計學意義（P=0.034）；3種計劃的Dmean和D50%比較差異具有統計學意義（P＜0.05），其中Plan1和Plan3的Dmean比較差異具有統計學意義（P=0.010），Plan3分別與Plan1、Plan2的D50%比較差異具有統計學意義（P=0.002、P=0.041）。3種計劃的HI和CI比較差異無統計學意義（P＞0.05）。

表1 3種計劃PTV參數

2.2 3種計劃OAR劑量學參數比較

由表2可知，3種治療計劃均可滿足所有OAR劑量限制要求，3種計劃直腸的Dmax比較差異具有統計學意義（P=0.038）；3種計劃左股骨頭的Dmax和V40比較差異均具有統計學意義（P=0.006、0.049）；3種計劃其余劑量學參數均無統計學意義（P＞0.05）。

表2 3種計劃OAR劑量學參數

2.3 3種計劃機器跳數比較

由表3可知，3種計劃的逆時針跳數、順時針跳數和總跳數比較差異均有統計學意義（P＜0.001）。Plan1逆時針跳數、順時針跳數和總跳數均高于Plan2、Plan3。

表3 3種計劃機器跳數

3 討論

本文研究了不同的鉛門設置對宮頸癌VMAT計劃的劑量學影響，同時考慮到瓦里安加速器鉛門大小超過14.5 cm時MLC對于PTV和OAR的通量調制能力下降[14-17]，使PTV劑量分布不均，達不到對OAR的最佳保護效果，因此本研究所有計劃鉛門大小都在14.5 cm以內。Kim等[18]研究表明，在VMAT計劃中通過設置鉛門大小可以起到保護OAR的作用，鉛門和MLC相互配合可以得到最理想的結果。

本研究結果顯示，3種計劃所得的PTV和OAR劑量學有差異。3種計劃的Dmean和D50%比較差異具有統計學意義，且Plan1優于Plan2和Plan3，與Clemente等[19]、Losasso等[20]的研究結果一致，表明更大的鉛門會提高對靶區劑量的貢獻，從而使靶區的Dmean和D50%增大。3種計劃直腸的Dmax差異具有統計學意義，宮頸癌計劃直腸都是緊貼靶區的，甚至部分直腸包裹在靶區里，由于較大鉛門的機器跳數更少，導致靶區周圍劑量收縮性降低，為了降低直腸受量，將導致直腸熱點更大。3種計劃左股骨頭的Dmax和V40比較差異均具有統計學意義，通過解剖學分析，左右股骨頭位于宮頸癌靶區的左右側，較小的鉛門包裹住的左右股骨頭體積更小，進而使受照射體積和受照射量降低，這與陳寧等[21]、吳凡等[22]的研究結果一致。3種計劃的逆時針跳數、順時針跳數和總跳數比較差異具有統計學意義，這與方春鋒等[23]、Chen等[24]的研究結果一致，由于鉛門更大，直接受照射靶區的體積更大，提高了射線利用率，從而減少了機器跳數，但較少的機器跳數，會影響靶區的HI、CI，因此臨床上在提升腫瘤控制率時，對HI和CI也應有一定的要求，以保證治療效果。此外，照射野的大小可能與靶區體積存在某種聯系，其能否進一步提高劑量利用率，更好的保護OAR，還需進一步研究探討。

4 總結

Plan1、Plan2和Plan3 3種鉛門設置在宮頸癌VMAT中雖然存在一定的劑量學差異，但均符合劑量學和臨床要求。鉛門較大的Plan2和Plan3雖然機器跳數更少，提高了工作效率，但在OAR的整體保護上略弱于較小鉛門設置的Plan1。本研究為使用Eclipse計劃系統制定宮頸癌放療計劃提供了有效的技術參考。