童鑄廷 周 駿 潘淑豪 李 銳 夏葉葉 朱倩倩

隨著我國人口逐步步入老齡化以及人們的生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變，前列腺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年快速增長的趨勢。目前前列腺癌在我國的發(fā)病率已經(jīng)超過膀胱癌，成為男性泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)病率最高的惡性腫瘤[1-2]。放射治療是前列腺癌重要的根治性治療手段。隨著調(diào)強(qiáng)放療設(shè)備在我國的普及，調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與前列腺癌的治療。但是，IMRT相較于傳統(tǒng)的二維放療具有更長的照射時間和更多的加速器跳數(shù)，這無形當(dāng)中增加了患者患第二惡性的潛在風(fēng)險[3]。快速旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療(RapidArc)技術(shù)利用單弧或多弧設(shè)野，通過動態(tài)調(diào)控機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度的過程中配合高速動態(tài)多葉光柵連續(xù)動態(tài)運動以及連續(xù)可變的輸出劑量率形成動態(tài)可變的束流，以達(dá)到靶區(qū)劑量適形的目的。相較于IMRT，RapidArc技術(shù)使危及器官的體劑量更低，理論上可降低放射性損傷發(fā)生率[4-6]。RapidArc技術(shù)在前列腺癌根治性放療中的優(yōu)越性已在國外的研究[7-9]中報道，但是，目前關(guān)于其在前列腺癌術(shù)后輔助放療中優(yōu)勢的相關(guān)研究相對比較少。本研究對14例前列腺癌術(shù)后或術(shù)后生化復(fù)發(fā)患者的RapidArc與IMRT計劃在靶區(qū)和危及器官(organs at risk，OAR)照射劑量分布進(jìn)行比較分析，以期為前列腺癌術(shù)后輔助放療的放療計劃的設(shè)計提供劑量學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年7月至2022年2月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院行術(shù)后行輔助放療或者術(shù)后生化復(fù)發(fā)行挽救性放療的前列腺癌患者14例。所有患者均經(jīng)病理證實為前列腺癌，均無放療禁忌證，卡氏評分≥70分，年齡57～77歲，平均(67.14±6.02)歲。

1.2 方法與步驟

1.2.1 放療前準(zhǔn)備和體位固定 患者放療前1小時排空膀胱和直腸，喝水憋尿充盈膀胱后再進(jìn)行定位掃描和放療?；颊哐雠P位，采用真空負(fù)壓體袋固定體位后，用大孔徑螺旋CT模擬機(jī)(GE公司)進(jìn)行定位掃描。掃描層厚為5 mm，掃描范圍從第1腰椎水平到坐骨結(jié)節(jié)下5 cm。掃描圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至eclipse 13.5 TPS計劃系統(tǒng)。

1.2.2 勾畫靶區(qū) 臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)范圍為瘤床區(qū)域(包括膀胱頸、吻合口和直腸膀胱間隙)和盆腔淋巴結(jié)引流區(qū)域。計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)為CTV外放5mm，不含后方直腸壁。處方劑量為4 500～5 000 cGy;對與有前列腺包膜侵犯，切緣近或陽性等高危因素的患者，瘤床區(qū)縮野加量1 000～2 000 cGy。OAR包括膀胱、直腸及雙側(cè)股骨頭。所有靶區(qū)經(jīng)過科室2位高年資醫(yī)師審核討論通過。

1.2.3 放射治療計劃設(shè)計 所有放療計劃都在Varian公司Eclipse 13.5 (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, USA)治療計劃系統(tǒng)上完成，分別為每例前列腺癌患者設(shè)計1個7野IMRT和1個RadpidArc治療計劃。為了方便對2種放療計劃進(jìn)行劑量學(xué)比較，2種計劃采用相同的劑量約束條件和優(yōu)化參數(shù)，2種計劃都要求靶區(qū)最小劑量不低于95%的處方劑量，最大劑量不高于107%的處方劑量。危及器官的劑量限制：膀胱V50<50%，V60<15%；直腸V50<50%，V60<10%；左右側(cè)股骨頭V40<5%。

1.3 放療計劃評估

1.3.2 OAR劑量學(xué)評估 用V20、V30、V40，V50和平均劑量(Dmean)來評價膀胱和直腸；用D5%和Dmean來評價左右側(cè)股骨頭。

1.3.3 執(zhí)行效率的評估 機(jī)器跳數(shù)(monitor unit，MU)定義為放療計劃中各個射野MU的總和；有效治療時間定義為患者完成擺位后，從加速器開始出束到出束全部結(jié)束所用時間。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較 RapidArc計劃的D2%為(6 645.28±242.48)cGy，低于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。RapidArc計劃的靶區(qū)劑量HI優(yōu)于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。典型前列癌患者的RapidArc計劃和IMRT計劃的橫斷位，冠狀位和矢狀位的劑量分布圖見圖1。

表1 14例患者2種放療計劃治療靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較

注：A為IMRT計劃橫斷位劑量分布，B為RapidArc計劃橫斷位劑量分布，C為IMRT計劃冠狀位劑量分布，D為RapidArc計劃冠狀位劑量分布，E為IMRT計劃矢狀位劑量分布，F(xiàn)為RapidArc計劃矢狀位劑量分布。

2.2 危及器官直腸劑量學(xué)比較 2種放療計劃直腸低劑量參數(shù)(V20和V30)以及Dmean進(jìn)行比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；RapidArc計劃的直腸V40為(32.95±13.19)%，IMRT計劃為(40.69±9.60)%，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但RapidArc計劃較IMRT計劃有下降的趨勢；RapidArc計劃的直腸高劑量參數(shù)V50較IMRT計劃降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 14例患者2種放療計劃直腸劑量學(xué)比較

2.3 危及器官膀胱劑量學(xué)比較 2種放療計劃膀胱低劑量參數(shù)(V20和V30)以及Dmean的比較，差異無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。RapidArc計劃在膀胱高劑量參數(shù)(V40和V50)劑量限制方面均優(yōu)于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 14例患者2種放療計劃膀胱劑量學(xué)比較

2.4 危及器官左右側(cè)股骨頭劑量學(xué)比較 2種放療計劃左、右側(cè)股骨頭的Dmean進(jìn)行比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。RapidArc計劃兩側(cè)股骨頭D5%的劑量分別為(3 023.70±275.99)cGy和(2 896.15±230.74)cGy，均低于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 14例患者2種放療計劃雙側(cè)股骨頭劑量學(xué)比較

2.5 2種放療計劃執(zhí)行效率的比較 RapidArc計劃的MU為(627.00±39.12)，IMRT計劃為(1 132.78±116.26)，2種放療計劃MU進(jìn)行比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=20.927，P<0.001)。RapidArc計劃的治療時間為(189.14±12.79)s，IMRT計劃為(394.64±19.59)s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=41.684，P<0.001)。

3 討論

目前常規(guī)的調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)已經(jīng)在我國廣泛的應(yīng)用與前列腺癌臨床治療中，并且也能夠滿足臨床上對靶區(qū)劑量適形度和均勻度的要求。但是不同于頭頸部器官以骨性標(biāo)志做參考，前列腺癌靶區(qū)由于受呼吸、膀胱和直腸的充盈程度等因素的影響，其位置變異很大，具有一定的不確定性。為了降低膀胱、直腸、小腸等危及器官的照射劑量和照射體積，前列腺癌患者在放療前一般常規(guī)需要進(jìn)行充盈膀胱和排空直腸等準(zhǔn)備工作。常規(guī)的調(diào)強(qiáng)放射治療的時間一般較長，在一定程度上會增加患者的不適感和患者的不自主運動。RapidArc技術(shù)在降低加速器MU及縮短治療時間上的優(yōu)勢已經(jīng)在其他瘤種的研究[11-12]中證實。但其在提高前列腺癌術(shù)后放療患者的靶區(qū)適形度和劑量均勻度，以及降低危及器官受量方面是否具有同樣的優(yōu)勢，仍值得進(jìn)一步的探討。

在靶區(qū)劑量學(xué)方面，本研究結(jié)果表明：相較于7野IMRT計劃，RapidArc計劃并不能顯著提高靶區(qū)劑量的適形度，但是可以降低靶區(qū)的D2%，從而提高靶區(qū)劑量的均勻度。這與Mellon等[13]在前列腺癌根治放療的研究中的結(jié)論類似，但是該研究未對靶區(qū)的D50%和Dmean進(jìn)行比較，因此存在一定的局限性。在危及器官劑量學(xué)優(yōu)劣性比較方面，目前的研究也主要集中在對前列腺癌根治性放療2種計劃的比較，術(shù)后輔助放療2種計劃危及器官劑量學(xué)的比較研究相對較少。本研究的結(jié)果顯示，RapidArc計劃對直腸和膀胱的低劑量區(qū)域參數(shù)(V20和V30)劑量限制并不優(yōu)于甚至稍差于IMRT計劃，但是，RapidArc計劃對膀胱和直腸的高劑量區(qū)域參數(shù)(V40和V50)劑量限制均優(yōu)于IMRT計劃，且這種優(yōu)勢隨著劑量的增加越顯著，即RapidArc計劃對膀胱和直腸V50的保護(hù)優(yōu)勢高于V40。膀胱和直腸的受量從低劑量區(qū)到高劑量區(qū)呈現(xiàn)先高后低的趨勢，這與RapidArc的旋轉(zhuǎn)布野方式導(dǎo)致照射體積的增加有關(guān)。RapidArc雖然在降低串聯(lián)器官(脊髓)最大劑量方面有優(yōu)勢，但由于其照射路徑較寬，導(dǎo)致并聯(lián)器官(直腸和膀胱)低劑量區(qū)受照體積增大[11, 14]。Nguyen等[15]的研究結(jié)果顯示，RapidArc計劃較IMRT計劃顯著降低了直腸V50、V60和V70，對危及器官的保護(hù)更有優(yōu)勢。而Poon等[16]的研究結(jié)果則認(rèn)為，RapidArc計劃在靶區(qū)劑量適形度和均勻性方面均優(yōu)于IMRT計劃，2種放療計劃在直腸，膀胱和股骨頭等危及器官保護(hù)方面的相似。但與本研究不同的是，這2項研究僅僅只對直腸和膀胱等危及器官的高劑量區(qū)域參數(shù)(V50、V60等)進(jìn)行了比較，未對低劑量區(qū)域的劑量參數(shù)(V20和V30)進(jìn)行比較。國內(nèi)的研究[17]結(jié)果顯示，RapidArc技術(shù)較IMRT技術(shù)靶區(qū)適形指數(shù)和均勻性指數(shù)均有優(yōu)勢，但RapidArc計劃中膀胱和直腸的V20、V30略高于IMRT計劃，與本研究的結(jié)論類似。

RapidArc計劃除了在降低危及器官高劑量的照射體積方面的優(yōu)勢外，其最大的優(yōu)勢是減少加速器的MU，大大減少患者的治療時間[18]。本研究中IMRT計劃和RapidArc計劃的MU分別為(1 132.78±116.26)MU和(627.00±39.12)MU，RapidArc計劃的機(jī)器平均MU僅為IMRT計劃的55.35%，幾乎下降了一倍。MU的減少，直接導(dǎo)致治療時間從IMRT的(394.64±19.59)s降低到(189.14±12.79)s，治療時間幾乎縮短了一半，大大提高了患者的治療效率?；颊咴?分鐘左右的時間就可以完成治療。這樣可以大大減小患者治療過程中位移變化、器官因呼吸導(dǎo)致位置變化以及由于患者不適如咳嗽緊張等不確定因素對放療精度的影響。此外，加速器MU的降低，意味著患者暴露的輻射減少，也可以有效的降低患者輻射誘發(fā)惡性腫瘤的風(fēng)險[19-20]。

本研究屬于單中心的數(shù)據(jù)，樣本量較少，研究結(jié)果仍具有一定的局限性。要獲得更加精確的結(jié)論，仍需要開展更多的多中心、大樣本量的研究進(jìn)行論證。

綜上所述，本研究通過對RapidArc和7野IMRT計劃的劑量學(xué)比較發(fā)現(xiàn)：RapidArc計劃在危及器官低劑量受照體積保護(hù)方面稍差于IMRT計劃，但在靶區(qū)劑量均勻度，危及器官高劑量受照體積限制，以及機(jī)器MU和治療時間方面均優(yōu)于IMRT計劃。RapidArc可以作為一種常規(guī)方法在有條件的機(jī)構(gòu)中應(yīng)用于前列腺癌的治療。