基于AAA 算法的三種調強方式在宮頸癌放射治療中的劑量學比較

韓超，陳晶晶，陳宏林，苗慧（ 通信作者）

1 徐州市腫瘤醫院 （江蘇徐州 221005）；2 邳州市人民醫院 （江蘇邳州 221300）

宮頸癌是女性生殖系統常見的惡性腫瘤，近年來發病率較高[1]。放射治療是宮頸癌的有效治療手段，具有易操作、創傷小等優點[2]。隨著放射治療技術的不斷發展，調強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）已成為治療宮頸癌的主流技術[3]。IMRT 是一種采用不同角度、強度的射線束對靶區進行逐點調制，使射線沉積劑量均勻分布在靶區內，可在提高靶區劑量的同時降低周圍正常組織的受照劑量，已經廣泛應用于臨床。

目前，臨床常使用以下3 種IMRT 技術，包括容積旋轉調強（rapidarc，RA）、動態調強（sliding window，SW）和動態調強固定鎢門（fixed jaw，FJ）技術[4-6]。以上3 種IMRT 技術在劑量學上均可以滿足宮頸癌患者術后放射治療的要求。近年來，國內外許多學者報道了上述3 種IMRT 技術在宮頸癌放射治療計劃中的劑量學差異[7-10]，但關于3 種IMRT 技術比較分析的報道仍較少。本研究旨在比較分析宮頸癌術后3 種IMRT 技術的劑量學差異，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2023 年1—5 月我院行宮頸癌術后盆腔輔助性放射治療的30 例患者，年齡50～68 歲，中位年齡54 歲。納入標準：病理證實為宮頸癌；均行子宮切除術和盆腔淋巴結清掃術；年齡18 歲以上；Karnofsky 評分≥70 分。排除標準：放射治療前合并心、肝、腎等臟器功能不全。入選患者均對本研究知情同意，并經醫院醫學倫理委員會審批通過（倫理審批號：2023-03-014-K01）。

1.2 定位及CT 掃描

使用SIEMENS CT 模擬定位機（SIEMENS 公司，型號：Somatom Definition AS）進行掃描，自由呼吸狀態下行軸向掃描，軸向厚度為0.5 cm，電壓為120 kV，電流為350 mAs。所有患者均采用仰臥位，雙上肢交叉抱肘置于前額，雙下肢自然伸直，采用熱塑模固定體位。定位0.5 h 前排空膀胱后飲水500 ml，掃描前叮囑患者排空直腸。膀胱充盈及直腸排空后，采用定位CT 機掃描，掃描范圍從腰1 椎體上緣至恥骨聯合下5 cm，層厚為0.5 cm。CT 圖像導入Eclipse 13.5 治療計劃系統（Varian 公司），由2 名副主任醫師勾畫靶區和危及器官（organs at risk，OARs）。

1.3 靶區勾畫及計劃設計

放射治療醫師根據RTOG 勾畫指南共識勾畫靶區[11]。靶區勾畫包括臨床靶區（clinical target volume，CTV）和計劃靶區（planning target volume，PTV）。CTV 為術后盆腔殘留腫瘤組織可能存在的區域，包括子宮切除術切口、盆腔淋巴結清掃區域及盆腔血管周圍。為防止患者呼吸、體位等因素導致的放射治療誤差，CTV 向外擴展0.5 cm 即為PTV，危及器官包括脊髓、直腸、小腸和雙側股骨頭。PTV 處方劑量為45 Gy/25 F。

使用Eclipse 13.5 治療計劃系統（treatment tanning ystem，TPS）調用各向異性解析（anisotropy analysis algorithm，AAA）[12]算法，為每例患者均設計RA、SW、FJ 3 種調強方式的放射治療計劃。其射野方式分別為單全弧、7 野均分、7 野均分固定鎢門。采用瓦里安VitalBeam 機型，以6 MV 光子束、多葉準直器（multi-leaf collimator，MLC）葉片在等中心處投影寬度為0.5 cm，經多次優化迭代后使95%PTV的處方劑量為45 Gy/25 F，至少99%的PTV 照射劑量為42.75 Gy。

1.4 劑量學指標評估[13-15]

（1）PTV 的平均劑量（mean dose，Dmean）；（2）PTV 的均勻性指數（heterogeneity index，HI），HI=（D2%-D98%）/D50%，式中的D2%、D98%和D50%分別代表PTV 劑量分布中2%、98%和50%體積受照射劑量；（3）PTV 的適形指數（conformity index，CI），CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref，VT.ref表示處方劑量包含 PTV 體積，Vref表示處方劑量覆蓋總體積，VT表示計劃靶區體積，CI數值趨近于1 表示適形度越好；（4）OARs（脊髓、直腸、小腸和雙側股骨頭）的最大劑量（Dmax）和相應劑量-體積（如V30、V40等）；（5）加速器跳數（monitor unit，MU）；（6）低劑量區指數（low dose area inde，LDAI），定義為V5/VPTV，即5 Gy 劑量線覆蓋體積與PTV 體積的比值。

1.5 統計學處理

根據劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）提取各劑量學指標數據，并應用SPSS 22.0 統計學軟件對數據進行分析。采用重復測量方差分析比較不同調強方式間的劑量學指標差異；若方差分析結果顯著，則進一步行LSD-t檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

30 例宮頸癌術后患者的不同放射治療計劃比較，結果見表1。RA、SW 和FJ 3 種調強方式的PTV 平均劑量比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。RA 調強方式的CI和HI明顯優于SW 和FJ，且MU 顯著減少（P＜0.001）。RA 調強方式的LDAI 明顯高于 SW 和 FJ，差異有統計學意義（P＜0.05）。在OARs 劑量方面，直腸和膀胱部位的RA 在V40低于SW 和FJ，差異有統計學意義（P＜0.05）。

表1 PTV 和OARs 的三種劑量學比較（±s）

表1 PTV 和OARs 的三種劑量學比較（±s）

參數 RA SW FJ F P直腸Dmax（Gy） 47.27±1.24 47.08±1.19 47.18±1.27 0.198 0.508 V40 （%） 43.23±25.82 46.39±21.30 46.24±20.74 0.021 0.026膀胱Dmax（Gy） 48.05±1.87 48.11±1.42 48.03±1.02 0.321 0.432 V40 （%） 40.39±16.60 45.39±19.33 44.39±18.65 0.013 0.025脊髓Dmax（Gy） 36.52±9.74 35.22±10.64 34.96±10.29 0.274 0.214小腸Dmax（Gy） 47.28±2.48 47.00±1.78 47.17±1.82 0.403 0.685 V30 （%） 14.17±5.21 14.06±3.98 13.97±4.54 0.844 0.606 V40 （%） 5.81±2.27 5.09±1.59 5.15±1.63 0.022 0.027股骨頭L Dmax（Gy） 41.66±6.36 37.49±6.36 37.50±7.05 0.000 0.001 V40 （%） 1.17±1.30 0.36±0.76 5.81±2.27 0.021 0.081股骨頭R Dmax（Gy） 40.79±8.02 37.19±7.39 38.10±7.56 0.006 0.023 V40 （%） 1.46±1.68 0.30±0.72 0.88±2.16 0.029 0.351 LDAI V5 / VPTV 14.71±5.78 14.23±5.50 14.00±5.36 0.002 0.001 PTV Dmean（Gy） 46.45±0.14 46.32±0.17 46.36±0.14 0.118 0.180 CI 1.02±0.02 0.99±0.01 0.99±0.01 0.002 0.001 HI 0.07±0.01 0.06±0.01 0.06±0.01 0.020 0.067 MU 419.20±35.39 1151.10±155.83 978.00±118.26 0.000 0.000

3 討論

一般來說，基于AAA 算法的IMRT 可分為RA和SW。在 IMRT 實現過程中，為了可以在射野內調節射束強度，MLC 的形狀常是不規則的。直線加速器的MLC 過中線運動的距離會限制 IMRT的最大射野，當射野X 方向寬度 ＞14.5 cm 時，MLC 會出現分野現象。宮頸癌術后放射治療時，射野寬度均會 ＞14.5 cm，此時可進行拖動并固定X方向的一側準直器，使射野寬度控制在14.5 cm 內進行照射，即FJ 調強技術，其是SW 技術的特殊應用。

本研究通過收集30 例宮頸癌術后患者的放射治療計劃數據，比較3 種調強方式在PTV 劑量指標、OARs 受照劑量及MU、LDAI 等的差異。近年來，國內外已有學者基于AAA 算法對宮頸癌不同放射治療技術進行劑量學比較，但僅進行兩兩比較，如IMRT 與RA 比較、IMRT 的分野技術與固定準直器技術比較[17-19]，但關于3 種調強方式比較報道較少。本研究結果顯示，盡管3 種調強方式在PTV 平均劑量指標方面差異無統計學意義，但CI和HI、OARs 的V40、MU 方面，RA 調強方式表現出明顯優勢，說明RA 調強方式在保證靶區劑量的同時更能保護OARs，減少正常組織的不良反應，并縮短治療時間[14，20]。 RA 調強方式的LDAI 明顯高于SW和FJ，差異有統計學意義（P＜0.05）。而小腸V40、雙側股骨頭Dmax方面，RA 調強方式劑量偏高，但根據QUANTEC 對正常組織的限定標準[16]其均在臨床可接受范圍內。

綜上所述，RA 調強方式在宮頸癌術后放射治療中具有較好的劑量學優勢，且可縮短治療時間。建議物理師在制定宮頸癌術后放射治療計劃時，優先考慮使用RA 調強方式。