周解平，吳愛東，錢立庭，盛六四，徐 榭

高劑量率192Ir腔內(nèi)后裝治療聯(lián)合外照射是宮頸癌根治性放療的標(biāo)準(zhǔn)方案。隨著計算機(jī)、影像及放療技術(shù)的發(fā)展，CT/MR等影像引導(dǎo)下的三維腔內(nèi)后裝治療逐漸在臨床上應(yīng)用，其計劃的優(yōu)化方式主要有正向手動優(yōu)化(manual optimization, MO)和基于模擬退火逆向優(yōu)化(inversely optimization simulation anneal, IPSA)等[1]。該研究回顧性分析放療科30例宮頸癌患者的MO治療計劃，基于原圖像信息重新設(shè)計IPSA計劃，比較兩種優(yōu)化方法的靶區(qū)和危及器官(organs at risk, OARs)的劑量分布差異。目前國內(nèi)多數(shù)放療中心仍采用基于A點(diǎn)的點(diǎn)劑量評估模式，該研究標(biāo)記出ICRU38號報道推薦的A點(diǎn)和膀胱、直腸參考點(diǎn)，對A點(diǎn)劑量與高危CTV(high risk clinical target volume, HRCTV)的D90值、膀胱和直腸參考點(diǎn)劑量與OARs的D2 cm3劑量作相關(guān)性分析，為傳統(tǒng)腔內(nèi)治療點(diǎn)劑量評估提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1病例資料隨機(jī)數(shù)字表法選取安徽省腫瘤醫(yī)院2015年10月～2016年10月于放療科接受外照射聯(lián)合三維腔內(nèi)后裝治療的30例患者，患者均簽署后裝治療同意書，年齡45～72歲，中位年齡61歲，病理分析均為鱗狀細(xì)胞癌。根據(jù)2009年FIGO分期[2]，其中ⅠB期3例、ⅡA10例、ⅡB14例、ⅢA3例。體外照射總劑量為46 Gy/23次，單次2 Gy，在體外照射36～40 Gy后開始CT圖像引導(dǎo)下的高劑量率192Ir三維腔內(nèi)后裝治療，1次/周，連續(xù)6次。

1.2施源器插入及CT掃描患者治療前均排空膀胱，外陰消毒后插入Foley導(dǎo)尿管，導(dǎo)尿管球囊內(nèi)注入5.0 ml的空氣，膀胱灌注0.6%泛影葡胺的生理鹽水200 ml，直腸內(nèi)置入帶有鉛絲的導(dǎo)尿管，陰道窺具暴露術(shù)野后插入宮腔聯(lián)合陰道卵圓體施源器，陰道填塞紗布以推開膀胱和直腸。在Siemens Spirit CT模擬機(jī)下進(jìn)行CT掃描，掃描范圍從L3椎體至外陰口下緣2 cm，層厚5 mm，重建成3 mm傳至后裝治療計劃系統(tǒng)(Varian Brachy)。

1.3治療計劃設(shè)計根據(jù)患者治療前婦檢情況和GEC-ESTRO[3]推薦標(biāo)準(zhǔn)，在Varian Brachy計劃系統(tǒng)上逐層勾畫出HRCTV及OARs直腸、膀胱、乙狀結(jié)腸和小腸。直腸的下界從齒狀線開始，上界到直腸和乙狀結(jié)腸交界處。重建并勾畫施源器，標(biāo)記出左右A點(diǎn)、膀胱及直腸參考點(diǎn)，膀胱參考點(diǎn)為膀胱中心與施源器連線過膀胱后表面一點(diǎn)，直腸參考點(diǎn)為陰道施源器與陰道后壁交點(diǎn)后5 mm。原計劃采用MO優(yōu)化方式，即基于A點(diǎn)給定處方劑量，然后分別在矢狀面、冠狀面和橫斷面三個層面上手動拖動等劑量曲線直至達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)?；谠瓐D像信息，重新設(shè)計IPSA計劃，初始優(yōu)化劑量限值如下：A點(diǎn)劑量5.5～6 Gy，90.0%的HRCTV受照劑量(D90)≥6 Gy，直腸D2 cm3(2 cm3體積受到的最小照射劑量，下同)≤4 Gy、乙狀結(jié)腸和小腸D2 cm3劑量≤4 Gy、膀胱D2 cm3劑量≤5 Gy。參照3個斷面的等劑量曲線分布以及DVH參數(shù)，根據(jù)每位患者的實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)，調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，直至達(dá)到理想劑量分布。

1.4劑量參數(shù)統(tǒng)計及相關(guān)性分析分別統(tǒng)計比較兩種治療計劃的左右A點(diǎn)劑量、HRCTV的D90、D100和V100劑量體積參數(shù)及靶區(qū)的適形性指數(shù)(conformity index, CI)；膀胱、直腸、乙狀結(jié)腸和小腸的D2 cm3和D1 cm3的受照劑量；兩種計劃的治療時間參數(shù)；統(tǒng)計并分析IPSA計劃中A點(diǎn)劑量和HRCTV的D90，膀胱、直腸參考點(diǎn)劑量與OARs的D2 cm3的相關(guān)性；CI的計算公式如下[4]:

其中VHRCTV,REF是處方劑量線包括的靶區(qū)體積，VHRCTV是指靶區(qū)的總體積，VREF是指處方劑量線包括的總體積。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行分析，利用配對樣本t檢驗(yàn)的方法比較兩種治療計劃參數(shù)；用Pearson方法作相關(guān)性分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1HRCTV劑量及A點(diǎn)劑量原MO計劃和IPSA計劃的靶區(qū)HRCTV的劑量體積參數(shù)D90、D100、V100及CI比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；但I(xiàn)PSA計劃左右A點(diǎn)劑量均高于MO治療計劃(P<0.05)，見表1。

2.2OARs劑量比較兩種治療計劃膀胱、直腸、乙狀結(jié)腸、小腸的D2 cm3和D1 cm3劑量見表2。相對MO計劃，IPSA計劃膀胱和直腸的D2 cm3、D1 cm3劑量明顯降低(P<0.05)；乙狀結(jié)腸的D2 cm3和D1 cm3劑量也略微降低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；而小腸的D2 cm3和D1 cm3劑量兩種治療計劃相近(P>0.05)。圖1所示是1例ⅡB宮頸癌兩種治療計劃不同OARs的劑量體積直方圖(DVH圖)比較，也顯示類似的結(jié)果。

圖1 1例ⅡB宮頸癌IPSA和MO治療計劃的OARs的DVH圖比較

2.3IPSA計劃相關(guān)性分析該研究中HRCTV體積為20.38～42.0 cm3，在此體積范圍內(nèi)，A點(diǎn)劑量與D90劑量呈正相關(guān)性(r=0.48，P=0.01),但D90值均稍大于A點(diǎn)劑量。IPSA計劃膀胱參考點(diǎn)劑量為(2.75±0.54) Gy，約為其D2 cm3劑量的0.6倍；膀胱參考點(diǎn)劑量與小腸D2 cm3劑量呈正相關(guān)性(r=0.44，P=0.02)；直腸參考點(diǎn)劑量與其D2 cm3劑量相近，與直腸、乙狀結(jié)腸D2 cm3劑量均相關(guān)，但與乙狀結(jié)腸相關(guān)性更大(r=0.42、0.62，P<0.05)。

2.4治療時間IPSA和MO計劃理論上所需的治

表1 IPSA和MO治療計劃靶區(qū)劑量參數(shù)比較

表2 直腸、乙狀結(jié)腸、膀胱、小腸等OARs的劑量參數(shù)對比

療時間分別為(324.27±44.65)s和(349.71±51.17)s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-5.31,P<0.05)，但兩種治療計劃在具體病例駐留點(diǎn)的位置權(quán)重上，差別較大。圖2所示為1例ⅡB宮頸癌的兩種治療計劃的駐留位置和駐留時間的比較，IPSA計劃駐留時間調(diào)節(jié)更精細(xì)，變化范圍更廣(0～30.1)s，而相應(yīng)的MO治療計劃駐留時間變化相對較窄(9.4～21.5)s。

圖2 1例ⅡB宮頸癌的IPSA和MO治療計劃的駐留位置和駐留時間的對比

3 討論

基于CT/MR影像引導(dǎo)下的三維腔內(nèi)后裝治療能清晰地顯示腫瘤和OARs的大小、形狀和位置關(guān)系，根據(jù)治療計劃的劑量體積直方圖能精確地統(tǒng)計出靶區(qū)和OARs的劑量體積，可明顯降低腸道和膀胱的并發(fā)癥發(fā)生率[5-8]。目前三維后裝治療計劃主要采用基于A點(diǎn)劑量的MO方式，但MO方式很大程度上依賴于物理師的經(jīng)驗(yàn)和技巧，要得到臨床滿意的治療計劃常常耗費(fèi)大量時間且治療計劃不可重復(fù)。逆向優(yōu)化在外照射放療中已廣泛使用，實(shí)踐證明其既提高靶區(qū)劑量的覆蓋率、降低OARs照射劑量，又縮短了治療計劃優(yōu)化時間且計劃重復(fù)性好，但目前在后裝治療計劃優(yōu)化中使用較少。

該研究顯示在HRCTV和OARs勾畫不變的情況下，MO正向計劃與IPSA逆向計劃相比：HRCTV劑量體積參數(shù)D90、D100、V100和CI以及乙狀結(jié)腸的劑量體積參數(shù)D2 cm3和D1 cm3差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但I(xiàn)PSA計劃的乙狀結(jié)腸D2 cm3和D1 cm3劑量略低；IPSA計劃的膀胱、直腸的D2 cm3、D1 cm3照射劑量和照射時間分別降低了9%、8%、14%、11%和7.3%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。Kannan et al[9]對基于CT的三維腔內(nèi)后裝治療進(jìn)行MO和IPSA計劃對比研究表明IPSA計劃可提高靶區(qū)HRCTV的V100和CI，而OARs劑量體積參數(shù)無顯著性差異，與本研究結(jié)果相似，但可能該研究IPSA計劃的目標(biāo)函數(shù)限值更注重考慮靶區(qū)劑量。Hsu et al[10]對前列腺癌的三維插值后裝治療進(jìn)行了IPSA研究，結(jié)果顯示IPSA計劃不僅提高了靶區(qū)HRCTV的覆蓋指數(shù)V100和CI，而且降低了膀胱、直腸的D2 cm3劑量，與本研究結(jié)果略有不同，分析可能由于本研究中施源器僅為三管通道，其駐留位置和駐留時間調(diào)節(jié)有限，無法充分地發(fā)揮IPSA計劃優(yōu)勢。因此，對宮頸癌腫瘤體積大、宮旁組織侵犯多的患者，采用腔內(nèi)聯(lián)合插值等通道較多的后裝治療時[11-12]，可優(yōu)化的空間較大，建議采用IPSA方式設(shè)計治療計劃。

基于曼徹斯特系統(tǒng)A點(diǎn)的二維后裝治療在臨床上使用多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但低估了膀胱、直腸等OARs的真實(shí)受量，結(jié)果易造成部分嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生[13]。本研究開始于外照射36～40 Gy后，與外照射開始之初相比腫瘤HRCTV體積明顯縮小，約為(20.38～42.0)cm3，在此體積范圍內(nèi)A點(diǎn)劑量與HRCTV的D90值呈正相關(guān)性，但D90值均略大于A點(diǎn)劑量，表明曼徹斯特系統(tǒng)確立A點(diǎn)處方劑量概念有一定的合理性，但略低估了腫瘤的實(shí)際受量。膀胱參考點(diǎn)劑量明顯低于膀胱D2 cm3劑量，約為其0.6倍，據(jù)此利用膀胱參考點(diǎn)劑量可粗略地估算出傳統(tǒng)二維腔內(nèi)放療膀胱的真實(shí)受量；膀胱參考點(diǎn)劑量與小腸D2 cm3劑量呈正相關(guān)性，提示可以通過控制膀胱體積來控制小腸最大受量；直腸參考點(diǎn)劑量與其D2 cm3劑量相近，直腸參考點(diǎn)劑量與直腸、乙狀結(jié)腸D2 cm3均相關(guān)，但與乙狀結(jié)腸相關(guān)性更大，可能與高劑量更容易落在乙狀結(jié)腸而非直腸上有關(guān)，因此用直腸參考點(diǎn)劑量評估治療計劃可能會引起乙狀結(jié)腸超量，導(dǎo)致腸道嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。