分弧分野容積旋轉調強放療（VMAT）：一種睪丸保護性的陰莖癌放療技術

中圖分類號：R144

文獻標志碼：A

隨著生活水平和衛生條件的不斷提高，陰莖癌[1-4]的發病率呈下降趨勢，但其對男性患者的生活質量的影響卻不容忽視。這些患者通常傾向于選擇能夠保留器官的手術方法，以減少對排尿和性功能的損害，從而提升他們的生活質量。然而，并非所有患者都有條件僅通過器官保留手術來接受治療。根據美國國家綜合癌癥網（NCCN）指南，T1-2.NO的患者，T3-4或 N+Δ 的手術無法切除的患者，可行根治性放療。而對于手術切除后原發灶切緣陽性或腹股溝和（或）盆腔淋巴結轉移的患者需行術后輔助放療。術后的輔助放療可以降低疾病的復發風險，提高疾病的治愈率。睪丸作為男性的性腺，位于陰囊內，產生精子和雄性激素。辜丸距離腹股溝淋巴引流區較近，雖然不被直接照射，但在盆腔腫瘤的放射治療中，X射線的散射劑量無法避免的輻射到陰囊的睪丸內。而睪丸對放療的耐受劑量卻很低[5-6]。在經過X射線照射后可以通過Comet測定法測量小鼠精子中的生殖細胞和劑量依賴性DNA 損傷[7]。隨著放射治療的發展，陰莖癌患者接受的放射治療可以通過先進的設備和治療方法減少睪丸所接受的輻射劑量來避免功能的喪失，這對于低齡陰莖癌患者生育功能的保留意義尤為突出。

對于接受盆腔腫瘤放療的男性患者睪丸劑量的分析，絕大多數的研究是對直腸癌、精原細胞瘤和前列腺癌等進行的。而陰莖癌患者術后放療的睪丸劑量分析和放射治療方法的研究幾乎沒有文獻研究報道。本研究回顧性分析了10例陰莖癌患者的計劃方法和劑量學結果。對比了常規雙弧容積旋轉調強放射治療（dac-VMAT）和避開辜丸的部分弧度及鉛門固定部分射野容積旋轉調強放射治療（sapf-VMAT）[8]的計劃，重點分析了睪丸劑量體積的統計結果，研究減少睪丸劑量的放射治療方法。

1 材料與方法

1. 1 患者選擇和靶區勾畫

本研究隨機選取在2021年1月至2024年8月的符合陰莖癌術后放療指征的10例患者，病理診斷均為陰莖鱗狀細胞癌，年齡33～56歲，中位年齡42歲。每位患者在上海聯影CT一體化直線加速器（CT-linac506c）配置的CT模擬機上進行定位，患者定位前1小時排空膀胱、直腸，口服500mL水充盈膀胱，采用仰臥位，真空墊和熱塑膜固定體位，掃描的圖像層厚為 5mm ，掃描范圍從腰3椎體上緣至坐骨結節下 5cm 。臨床靶區（CTV）包括雙側腹股溝淋巴引流區及盆腔髂血管淋巴引流區，CTV各向外擴 5mm 設為計劃靶區（PTV）；危及器官包括：睪丸、直腸、膀胱、小腸、脊髓和股骨頭等。

1. 2 VMAT計劃和出束

為每位患者制作雙弧VMAT計劃和鎖定射野范圍的分弧分野VMAT計劃。雙弧計劃的弧長都為 360^° ，從 0^° 開始順時針和逆時針分別旋轉，多葉準直器角度分別為 10^° 和 350^° 。鎖定射野范圍的四個部分弧治療計劃為 190^° 至 30^° 雙部分弧和330^° 至 170^° 雙部分弧兩對分別順時針和逆時針旋轉，多葉準直器角度為 30^° 和 330^° 。所有治療計劃在聯影一體化CT直線加速器（uRT-linac506c）上完成，uRT-linac506c直線加速器的多葉準直器機頭內部是由60對合金葉片組成，中間是由40對、寬度（等中心投影寬度）為 0.5cm 的葉片組成，兩邊各由10對寬度 1cm 的葉片組成，形成了最大照射范圍為 40cm×40cm 的照射區域。射野鎖定范圍如圖1所示，藍色區域為計劃靶區（PTV），淺綠色區域為睪丸，紅色區域為鎖定的射野邊界范圍。X 方向的坐標范圍根據靶區和睪丸的位置進行縮小，坐標值大約為 -20cm 至 0cm 和 0cm 至20cm ，Y方向的射野邊界范圍為最大照射野-20cm 至 20cm ，通過四個部分弧的組合完全覆蓋了PTV并且盡可能地避開了辜丸區域。治療計劃采用卷積（convolution）算法，計劃系統為上海聯影醫療的uRT-TPOIS系統，照射模式為均整濾過（FF）模式，劑量率為 400MU/min ，處方劑量為50.40Gy，28 分次，計劃靶區（PTV）的 95% 體積。危及器官的劑量學評價包括小腸、直腸、股骨頭、膀胱、脊髓和睪丸的劑量體積參數，劑量限值參考了放射治療器官限量國際指南（QUANTEC）的部分劑量限值。小腸的 V45 小于 195mL ;直腸和膀胱的V50小于 50% ;股骨頭的 V30 小于 15% ；脊髓外擴的最大劑量小于 45Gy ；在保證靶區劑量覆蓋合格和其它危及器官符合要求的情況下，盡量限制睪丸的 V1，V2，V3 的值。

1.3 劑量評價和質量保證

對于計劃評估方面，分析的PTV和計劃參數包括適形性指數（CI）、均勻性指數（HI）、治療時間（TT）和機器跳數（MU），檢查治療計劃的橫斷面、矢狀面和冠狀面各個層面的劑量分布曲線。治療計劃的 γ 通過率驗證采用uRT-linac506c配備的EPID非晶硅板與uExceed-linac系統的自動質控功能來測量，每個計劃的 γ 通過率的限定條件為 3mm（3%） 和 2mm（2%） ，閾值為 10%，γ 通過率低于 90% 意味著通過率失敗[10]。

適形性指數（CI）是V100%和VPrv 體積的比值，V100% 是指 100% 的處方劑量包繞的體積， CI 的值越接近

1，表示適形度越好。

均勻性指數 （HI） 是靶區 2% 的體積劑量與 98% 的體積劑量的差值和靶區平均劑量的比值。 HI 的值越接近0，說明靶區劑量越均勻。

1.4 統計學方法

采用SPSS27軟件進行統計學分析，對每例陰莖癌患者的常規雙弧VMAT計劃和分弧分野VMAT計劃的靶區參數和危及器官的劑量進行配對 χ_t 檢驗， Plt;0.05 被認為有統計學意義。

2 結果與討論

2.1 數值結果

表1列出了計劃參數的統計結果。兩種計劃中靶區的CI和 HI 等劑量學參數沒有明顯差別，而雙弧計劃的機器跳數和治療時間都低于鎖野的四個部分弧的計劃結果，有統計學意義。計劃驗證的 γ 通過率方面，無論是 3mm（3%） 還是 2mm （2% 的 ΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣ 通過率都沒有明顯差別。危及器官的劑量學統計結果列于表2，鎖定射野范圍的計劃中，辜丸劑量明顯低于雙弧計劃的劑量，說明分弧分野VMAT具有更好的辜丸保護作用。而腸道，膀胱，脊髓和股骨頭等其它器官受到的劑量均沒有顯著差別。

圖2為辜丸劑量的統計結果，圖2（a）為辜丸受到1Gy劑量的體積百分比（V1），圖2（b）和（c）分別是睪丸受到 2Gy 劑量的體積百分比（V2）和3Gy劑量的體積百分比 （V3） 。從圖中可以看出，鎖定射野范圍的部分弧VMAT計劃的辜丸劑量體積百分比明顯低于雙弧VMAT計劃的辜丸劑量體積百分比。值得注意的是鎖定射野范圍的部分弧計劃中辜丸的V2低至個位數，如此低的輻射劑量體積結果可以充分保留男性的雄性激素分泌和生育功能。

圖3為其中一位患者的兩種VMAT方法的劑量分布，其中圖3（a）是雙弧VMAT計劃的三維劑量分布結果，從左到右分別為橫斷面，矢狀面和冠狀面的劑量分布圖；圖3（b）是鎖定射野范圍的部分弧VMAT計劃的劑量分布圖，從左到右分別為橫斷面，矢狀面和冠狀面。

從圖3（a）中可看到，雙弧VMAT計劃的200cGy的劑量線幾乎完全覆蓋了睪丸體積，從矢狀面和冠狀面上可以看到只有最下面橫斷層的睪丸劑量小于 200cGy ;而 300cGy 劑量線覆蓋了睪丸的部分體積。從圖3（b）圖中可以看到，避開睪丸的部分弧鎖野VMAT計劃的睪丸劑量幾乎全部小于200cGy ;分弧VMAT計劃的睪丸劑量明顯小于雙弧VMAT計劃中睪丸受到的劑量。此外，在雙弧VMAT計劃中，直腸的 2500cGy 和 3000cGy 的劑量低于部分弧VMAT計劃結果，而高劑量線則沒有明顯差別。

2.2 分析討論

有研究顯示，接受盆腔照射的男性患者中，患者的血清睪酮水平較低[1]。盡管放射治療引起的辜丸功能損傷與輻射劑量有關，但是目前沒有明確定義睪丸的耐受劑量限值[12]。另有研究顯示精原細胞單次接受0.1Gy就會發生變化[13]在單次接受0.2Gy至0.4Gy的輻射后精原細胞的數量會在21周減少到最低水平，單次接受超過2Gy的輻射情況下，會導致永久性無精癥，而辜丸在單次接受1Gy的劑量后，其功能在21周達到最低水平，7個月后開始逐步增加，2年才能達到放療前的水平。另外72小時內睪丸接受超過5Gy至 5.5Gy 的輻射劑量，功能將有明顯的損傷。除了陰莖癌，盆腔部位的其它腫瘤放療也會引起睪丸功能的損傷。Duman等[14]比較了直腸癌新輔助放療的VMAT，動態調強放療（IMRT）和三維適形放療（3DCRT）中的靶區和睪丸等的劑量學差異，相比于IMRT和CRT，VMAT可以提供更好的睪丸保護，并且推薦患者睪丸的3Gy劑量體積減少到 50% 以下，來保留男性的生育功能。Dueland等[15]的研究發現，在接受常規的2Gy 照射 23至

25次放療的直腸癌患者中，到第10次辜丸累積劑量達到 3.3Gy 時，睪酮激素的水平會有明顯的下降。盆腔照射精原細胞瘤放療后的睪丸劑量分析中[16]，顯示了睪丸劑量對睪丸與治療體積之間的距離以及射束入口點的組織厚度的依賴性。Farhood等[17]的研究顯示，前列腺癌放療期間對睪丸組織的散射劑量可導致睪丸萎縮、男性的性激素變化和性生活質量問題。Boehmer等[18]對前列腺癌放療的辜丸劑量分析顯示，在接受外照射放療的前列腺癌患者中，無屏蔽防護的睪丸接受的劑量發生永久性不育和激素分泌功能受損的風險增高。對于盆腔照射的治療體位的研究，Bakkal等[9]比較了仰臥和俯臥的治療體位，結果顯示，仰臥位的4野CRT放療患者的辜丸劑量低于俯臥位的3野和4野盆腔照射患者的睪丸劑量，原因是射野下邊緣和睪丸之間的距離更大。Nedaie等[20]研究了盆腔照射治療中，睪丸防護罩對睪丸劑量的影響。Fraass等21做了性腺護罩的設計和臨床應用的研究。

本研究的結果顯示，常規雙弧VMAT方法中睪丸的大部分體積低于3Gy，而鎖野部分弧VMAT方法的辜丸所受劑量絕大部分在2Gy以下。相較于雙弧VMAT計劃，鎖定射野范圍的部分弧VMAT計劃中睪丸受到 2Gy 照射的劑量體積（V2）更低，僅為個位數，而近一半的睪丸體積小于1Gy，鎖野部分弧VMAT的辜丸劑量體積顯著低于雙弧VMAT的睪丸劑量體積的結果，這種低劑量照射對于患者的雄性激素分泌和生育功能的影響比較低。精子庫儲存[22]和睪丸遮擋的方法是男性盆腔放療保護辜丸的重要方法，而鎖野部分弧VMAT方法可以使陰莖癌器官保留術后接受放療的患者的辜丸劑量低于引起永久性不育的劑量，僅通過先進的放療技術就可以實現辜丸功能的保護，患者放療前可以無需冷凍精子，治療過程中也無需采用體外遮擋睪丸的方法屏蔽射線，使放射治療過程更簡便，提高了患者的舒適性，減少了因操作和患者活動引起的照射偏差的可能性，這對于有生育需求的低齡男性患者的臨床價值更高。對于靶區和其它危及器官的結果，兩種VMAT方法沒有明顯的差異，計劃及驗證的參數來看，雖然鎖定射野范圍的部分弧VMAT計劃的跳數和治療時間都高于雙弧VMAT計劃，但是分弧分野VMAT計劃的總弧度，少于1000MU的跳數和大約3分鐘的治療時間等，這些參數都保持在臨床治療計劃中的正常范圍內。

3結論

本研究為陰莖癌術后接受放射治療的患者提供了一種創新的治療計劃方法，即避開睪丸弧度的分弧分野容積旋轉調強放射治療（sapf-VMAT）技術。該技術通過精確鎖定直線加速器鉛門的射野范圍，并利用避開辜丸的特定弧度，有效減少了辜丸的輻射劑量。相較于傳統的常規雙弧VMAT技術，分弧分野VMAT技術顯著降低了陰莖癌術后放療患者睪丸的輻射暴露。因此，對于有生育需求的年輕患者，在接受器官保留手術后，無需采取放射治療期間的辜丸外部屏蔽防護措施或預先進行精子冷凍保存以保護睪丸的功能。采用分弧分野VMAT方法，可以確保性腺器官功能的保留，避免了不可逆的損傷。

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United Imaging，and the range of jaw locking and arc of testicular avoidance were discussed. A paired t -test was employed and the dosimetry parameters of the plan target volume（PTV）and the radiation dose of organs at risk （OAR） were compared. All plans are normalized to a prescribed dose of 50.4 Gy covering 95% of the volume of PTV. The statistical results of machine unit （MU） in the dac-VMAT were 706.85±107.97 ，which were lower than those of 874.70±106.08 in the sapf-VMAT. The treatment time （T，s） of the dac-VMAT and sapfVMAT was 174.44±13.61 and 183.89±14.33 respectively and the V1 ， V2 ，V3 of testes in the sapf-VMAT were 49.77±14.52 ， 5.42±5.60 and 0.40±0.69 respectively，all of which are significantly lower than 97.97± 3.17， 83.15±19. 1 14 and 7.35±4.81 in dac-VMAT；the P values were all less than O. OO1. There were no significant diferences in other outcomes. For patients of postoperative radiotherapy for penile cancer，compared with dac-VMAT，the testicular dose can be significantly reduced by sapf-VMAT，and the dose received is lower than the dose threshold that causes functional impairment.This suggests that patients can preserve fertility without the need for gonadal occlusion or pre-radiation sperm banking.

Key words： linear accelerators ;penile cancer; testicular dose;jaw lock