許新明，劉 琦，劉 穎，李秋娜，楊 健

(河北省滄州市人民醫(yī)院放療中心 061000)

宮頸癌在世界范圍內是女性第四常見的癌癥，占所有女性癌癥死亡人數(shù)的7.5%[1-2]。在我國，宮頸癌是第二大女性特有惡性腫瘤，2015年我國宮頸癌新發(fā)與死亡病例數(shù)分別為9.89萬例和3.05萬例[3]。隨著技術的發(fā)展，圖像引導放射治療(image-guided radiotherapy，IGRT)與容積旋轉調強放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)計劃越來越多地應用到宮頸癌放射治療(放療)中，調強放療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)計劃能使處方劑量被“雕刻”的與靶區(qū)三維形狀幾乎一致，在臨床中相比于三維適形放療(3-dimensional conformal radiation therapy,3D-CRT)展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，特別是處方劑量線的高度適形和危及器官的保護[4]。VMAT計劃則是通過加速器機架連續(xù)旋轉，利用多葉準直器動態(tài)調節(jié)，形成一系列子野并配合可變束流實現(xiàn)調強放射，從而提升加速器效率[5]，同樣比3D-CRT有更強優(yōu)勢[6]。本研究通過分析IMRT和VMAT兩種計劃在宮頸癌中的劑量學參數(shù)差異，比較兩種計劃的特點，從而為臨床放療提供數(shù)據(jù)支持，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月至2019年12月收治的29例宮頸癌手術患者為研究對象。納入標準：(1)年齡20～75歲；(2)卡氏功能狀態(tài)(KPS)評分≥60分；(3)有明確的病理診斷。排除標準：(1)因嚴重心肺、肝腎、骨髓功能障礙無法耐受放療者；(2)治療過程中出現(xiàn)嚴重不良反應未能按計劃完成放療者；(3)定位CT未能包全所有危及器官者。研究對象年齡45～63歲，中位年齡54歲；手術方式為廣泛子宮全切+雙附件切除術+盆腔淋巴結清掃術；組織學分型：鱗癌27例，腺癌2例；國際婦產(chǎn)科協(xié)會(federation international of gynecology and obstetrics，F(xiàn)IGO)分期為Ⅰb～Ⅱa；術后存在盆腔淋巴結轉移、宮頸深層浸潤或脈管癌栓等高危因素。

1.2 方法

1.2.1定位方法

行盆腔CT定位前及每次治療前1 h排空尿液，飲用500 mL水充盈膀胱。每日固定時間排便，以實現(xiàn)治療重復性。定位時患者仰臥位，頭墊B/C枕，雙手抱肘于額前，采用體部低溫熱塑膜聯(lián)合體板(華光普泰，HYX-UTS-CM)固定。應用CT模擬定位機(荷蘭飛利浦，Brilliance16排螺旋CT)行模擬定位增強掃描，掃描范圍為第1腰椎上緣到坐骨結節(jié)下5 cm，層厚3 mm，層間距3 mm。掃描圖像由MOSAIQ網(wǎng)絡傳輸至Monaco(瑞典醫(yī)科達，V5.11.03)治療計劃系統(tǒng)，進行靶區(qū)勾畫和治療計劃設計。

1.2.2靶區(qū)勾畫

靶區(qū)的勾畫參照國際輻射單位與測量委員會(international commission on radiation unit and measurement，ICRU)第50號和第62號補充報告中提出的標準。所有病例由同一位主治醫(yī)師以上級別放療醫(yī)師勾畫靶區(qū)，并有同一副主任醫(yī)師以上審核，保證靶區(qū)勾畫的準確性和同質化。臨床靶體積(clinical target volume，CTV)為陰道殘端及其下3 cm、陰道旁、宮旁軟組織及(部分)雙側髂總、髂內、髂外、第3骶椎椎體以上骶前、閉孔淋巴引流區(qū)。計劃靶體積(planning target volume，PTV)為CTV外放0.5 cm；危及器官為股骨頭、直腸、膀胱、小腸及骨盆。

1.2.3處方劑量及計劃要求

靶區(qū)處方劑量均為PTV 50 Gy/25 F，5 F/周。放療計劃要求靶區(qū)劑量分布滿足PTV的D95%(95% PTV受照劑量，下同)≥50 Gy，且PTV以外不可出現(xiàn)>110%劑量熱點。各危及器官劑量體積限定條件分別為：雙側股骨頭V50<5%，直腸V40<50%、V50<30%，膀胱V40<50%、V50<20%，小腸V30<40%，骨盆V10<90%、V20<75%、V30<60%。

1.2.4治療計劃設計

放療計劃系統(tǒng)為Monaco5.11.03，射野選擇6 MV X射線，小機頭角度為0°，最大劑量率600 MU/min。為便于比較放療計劃射野角度優(yōu)化函數(shù)設置完全相同。IMRT采用七野固定照射動態(tài)調強設計，角度分別為 179°、129°、78°、25°、231°、282°、333°，計算網(wǎng)格選擇0.3 cm，射野最大控制點20個，最小子野寬度0.7 cm，調整鉛門適形靶區(qū)并外擴0.5 cm。VMAT計劃設計采用往返雙弧，角度為逆時針旋轉(counter-clockwise，CCW)179°～181°，順時針旋轉(clockwise，CW)181°～179°，計算網(wǎng)格選擇0.3 cm，每個弧最大控制點120個，調整鉛門適形靶區(qū)并外擴0.5 cm。所有放療計劃有同一位高年資物理師制作，使用Elekta直線加速器(瑞典醫(yī)科達，Synergy)進行治療。

1.2.5放療計劃評估

1.2.5.1靶區(qū)評估

比較PTV的最大劑量(Dmax)、最小劑量(Dmin)、平均劑量(Dmean)，D98%、D95%、D50%、D2%，V110%(PTV接受110%處方劑量的體積，下同)、V105%、V100%、V95%、V90%。評估靶區(qū)PTV的均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)和適形性指數(shù)(conformity index，CI)，HI=(D2%-D98%)/D50%[7]，CI=(VPTV，ref/VPTV)×(VPTV，ref/Vref)[8]。VPTV，ref為參考劑量覆蓋的PTV，VPTV為PTV，Vref為參考劑量包繞的體積。HI值越接近0，均勻性越好；CI值越接近1，適形度越高。

1.2.5.2危及器官評估

比較股骨頭的V50、Dmin、Dmax、Dmean，直腸的V30、V40、V45、V50、Dmin、Dmax、Dmean，膀胱的V20、V30、V40、V50、Dmean，小腸的V20、V30、Dmax，骨盆的V10、V20、V30、V40、V50、Dmean的受量。

1.2.5.3等劑量線及劑量體積直方圖(dose-volume histogram，DVH)圖比較

等劑量線的分布、對于靶體積的包裹程度及變化梯度，劑量曲線的跌落，高劑量區(qū)的拖尾及冷點和熱點的分布。

1.2.5.4實施效率評估

比較兩種計劃實際照射的機器跳數(shù)(monitor unit，MU)及治療時間。

1.3 統(tǒng)計學處理

2 結 果

2.1 靶區(qū)劑量學比較

所有入組患者PTV最大體積1 150.37 cm3，最小體積598.19 cm3，平均(824.67±133.44)cm3。兩種計劃均可滿足計劃劑量學分布要求，與IMRT計劃比較，VMAT計劃的Dmax、D2%、V110%更低，V100%更高，HI、CI更優(yōu)(P<0.05)，見表1。

2.2 危及器官劑量學比較

雙側股骨頭的VMAT計劃V50、Dmax、Dmean低于IMRT計劃(P<0.05)。直腸的VMAT計劃V30、V40、V45、Dmin、Dmax、Dmean較IMRT計劃低(P<0.05)。膀胱的VMAT計劃V20、V30、V40、Dmean低于IMRT (P<0.05)。小腸的VMAT計劃V20、V30、Dmax低于IMRT計劃(P<0.05)。骨盆的VMAT計劃V20、V30、V40、V50、Dmean低于IMRT (P<0.05)，見表2。

2.3 PTV和危及器官的截面劑量分布及DVH比較

從放療計劃等劑量線圖和DVH圖中可以看出VMAT計劃的劑量線對于靶區(qū)的包裹更緊密，周圍危及器官受量較IMRT計劃更低，故其CI優(yōu)于IMRT計劃。VMAT計劃中靶區(qū)內的冷點及危及器官上的熱點均較IMRT計劃少，PTV劑量跌落更陡峭，拖尾更短，提示其劑量均勻性更優(yōu)，見圖1、2。

表1 兩種計劃PTV劑量學比較(n=29)

表2 兩種計劃危及器官劑量學比較(n=29)

續(xù)表2 兩種計劃危及器官劑量學比較(n=29)

A：IMRT計劃；B：VMAT計劃。

紅線：計劃靶區(qū)；紫紅線：左股骨頭；紫線：右股骨頭；青線：直腸；橄欖綠線：膀胱；棕褐線：小腸；藍線：骨盆；實線：VMAT計劃；虛線：IMRT計劃。

2.4 兩種計劃實施效率比較

兩種計劃MU和治療時間比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 兩種計劃實施效率比較

3 討 論

IMRT計劃是目前的主流放療技術之一，在我國已得到廣泛應用[9]。相較于3D-CRT，IMRT計劃可在提高腫瘤組織照射劑量的同時降低正常組織受照劑量，但不降低腫瘤的局控率[10]。研究表明，在宮頸癌的放療中，IMRT計劃可以降低膀胱、直腸高劑量區(qū)域的劑量[11]和由此帶來的毒副作用[12]。近年來，國內外越來越多的研究將VMAT計劃應用于鼻咽癌、乳腺癌、肝癌等放療計劃，因其可實現(xiàn)在任何角度下對腫瘤進行旋轉照射，生成高度適形的放療計劃，故較IMRT計劃的劑量分布更具優(yōu)勢，可達到與IMRT計劃相當或更優(yōu)的治療效果[13-15]。

楊東明等[16]對90例Ⅱb期以上宮頸癌患者分別做3D-CRT、IMRT和VMAT計劃并進行劑量學對比，發(fā)現(xiàn)3D-CRT的PTV平均劑量、HI和CI明顯低于IMRT和VMAT計劃。而IMRT和VMAT計劃之間的PTV平均劑量和HI無差異，IMRT的CI低于VMAT計劃。NAGARAJAN等[17]研究頭頸部腫瘤的放療計劃顯示IMRT和VMAT計劃的HI分別為0.035和0.058，CI分別為1.033和1.016，VMAT計劃的D2%、D5%、D50%也高于IMRT計劃。與上述研究略有差異，本研究顯示Dmean及D50%兩種計劃無差異，但VMAT計劃HI及CI優(yōu)于IMRT計劃，VMAT計劃的Dmax、D2%、V110%低于IMRT計劃，VMAT計劃的V100%高于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，以上結果提示雖然兩種計劃均可滿足臨床要求，但無論是在靶區(qū)的HI還是CI上VMAT計劃均有優(yōu)勢，且靶區(qū)實際受量更貼近處方劑量。

在危及器官的保護方面VMAT計劃也能體現(xiàn)出其優(yōu)勢。鄧海軍等[18]通過對七野均分IMRT計劃和共面二弧VMAT計劃在宮頸癌術后放療中的比較和，顯示二者對危及器官的保護差異較大，小腸V20、V30，膀胱V40，股骨頭V20、V30和骨盆V20、V30均優(yōu)于IMRT計劃，所有危及器官的Dmax和Dmean(除直腸偏高外)也均有不同程度的降低，VMAT計劃身體內15 Gy左右劑量覆蓋的體積較小，IMRT計劃15 Gy左右劑量覆蓋的體積較大，兩種治療計劃對整個骨盆受照射劑量分布影響最大的是髂骨和髖骨。楊勤等[19]研究顯示在危及器官的保護上，VMAT計劃略優(yōu)于IMRT計劃，特別是在小腸V20和左股骨頭V20上有明顯的優(yōu)勢，與IMRT計劃比較，VMAT計劃治療時間縮短至2～4 min。李明等[20]研究表明雙弧VMAT計劃與5野IMRT計劃比較，膀胱V40、V45、V50和小腸V20、股骨頭、骨盆劑量前者優(yōu)于后者。本研究顯示，與IMRT計劃比較，除左側股骨頭Dmin、直腸V50、膀胱V50及骨盆V10等少數(shù)參數(shù)以外，VMAT計劃均可明顯降低其他劑量體積參數(shù)，降低股骨頭、小腸、直腸、膀胱、骨盆諸骨等危及器官的受量，從而降低放療帶來的各種不良反應，與上述研究結果結論較一致。

從技術原理上講，VMAT計劃是IMRT計劃的延伸，通過優(yōu)化機架旋轉角度、調整多葉光柵的形狀及放射線輸出劑量率，從而產(chǎn)生劑量更加均勻和高度適形的劑量分布曲線，同時也極大降低了射線的損耗，提高了放療設備的使用效率，節(jié)省了治療時間[19,21-22]。在一項保護海馬的全腦放療研究中，七野固定IMRT計劃的平均MU為2 863，而VMAT計劃中平均MU為935，MU降低67%[23]。IMRT計劃的平均治療時間為573 s，VMAT計劃為150 s，時間減少了74%。NAGARAJAN等[17]相關研究顯示頭頸部腫瘤VMAT計劃MU為610，而IMRT計劃為1 079，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。蘇曉科等[21]對宮頸癌的研究顯示IMRT技術和VMAT技術的MU為864及756，治療時間為873及459 s。本研究顯示IMRT和VMAT計劃MU及治療時間分別為923.55、399.59 s和825.48、296.59 s，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，VMAT計劃明顯減少了MU和治療時間，與既往研究結果相似。治療時間的縮短可間接減少患者的不自主運動，進而降低器官運動及靶區(qū)移動誤差，提高治療精確性。尤其對于老年患者，由于體質弱和控制力差，長時間放療容易發(fā)生體位變化，導致其治療依從性下降[14]。

綜上所述，對于宮頸癌患者的術后放療，IMRT和VMAT計劃均可滿足靶區(qū)劑量要求，但VMAT計劃可使靶區(qū)HI和CI更佳，實際受量更貼近處方劑量，危及器官也能得到更好的保護，尤其使治療時間得到大幅度的縮短。但真實世界中，VMAT計劃的治療費用可能會更高，因此，在無特殊治療要求情況下可優(yōu)先考慮VMAT計劃。