郭雨軍，李 婷，3，楊 鑫，祁振宇，陳 利，黃思娟

1中山大學腫瘤防治中心放療科//華南腫瘤學國家重點實驗室//腫瘤醫(yī)學協同創(chuàng)新中心//廣東省鼻咽癌診治研究重點實驗室，廣東 廣州 510060；2廣州新華學院，廣東 廣州 510520；3國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心//中國醫(yī)學科學院北京協和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院，廣東 深圳 518116

宮頸癌是全球女性最常見癌癥之一［1］。在中國，宮頸癌的發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢［2］。放射治療是宮頸癌綜合治療手段之一，流程復雜且要求精準。放療計劃的制定作為放療流程中關鍵環(huán)節(jié)之一，放療計劃質量的優(yōu)劣與劑量分布、患者效益比密切相關，是放療流程風險評估中的重要組成部分。

放療計劃質量受放療技術、腫瘤大小、醫(yī)生要求、計劃者經驗等影響［3-7］。放療計劃的質控是放療流程風險管理和評估中的重要組成部分。研究者采用故障模式和效應分析（FMEA）和故障樹分析（FTA）對放療計劃的設計流程進行評估，發(fā)現進行質量管理的計劃和未進行質量管理控制的計劃相比能夠大幅度降低潛在故障和風險［8］。Kisling 等［9］開發(fā)了全自動的治療計劃工具（RPA），使用FEMA評估RPA自動放療計劃的風險，發(fā)現自動計劃流程中許多錯誤是人為所造成的。

Sun Nuclear公司研發(fā)的Plan IQTM軟件具備劑量預測和放療計劃質量的量化評分，軟件內置了計劃質量測度（PQM）和劑量、結構重建的算法。通過計劃質量評估準則的設定，可實現對放療計劃的量化評估。研究表明［10-12］，運用Plan IQTM的計劃和手工計劃或自動計劃比較，前者可在保證靶區(qū)滿足要求的情況下，一致性降低正常器官的受量，提高計劃質量。Sasaki等［13］人使用Plan IQTM對過去八年前列腺癌患者的放療計劃質量進行回顧性分析，發(fā)現放療計劃質量逐年增加，對部分劑量欠佳的計劃進行再設計，得到的計劃質量與之前相比有較大提升。雖然放療計劃的量化評估已有不少研究，但將量化評估對放療計劃進行質量控制，并運用于精準放療流程風險管理的研究，暫未見到相關報道。

本研究在團隊研究［8］基礎上，以宮頸癌為例，結合國內外相關指南制定了量化評估準則，使用Plan IQTM回顧性分析過去幾年內本中心227例宮頸癌外照射放療計劃，對放療計劃質量進行評估及管理，總結分析其中可能存在的問題并改進，以實現放療計劃質量評估與風險管理，完善整個放療流程。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取2019年5月～2022年1月在中山大學腫瘤防治中心進行外照射放療的227例宮頸癌患者，年齡段范圍為28～89歲，中位年齡為57歲，所有入組患者均獲得中山大學腫瘤防治中心倫理委員會批準（審批號：SB5010-2016-024）。

227例患者中仰臥位172例，俯臥位55例，仰臥位使用負壓真空袋固定，俯臥位使用orfit架固定。所有患者均采用容積旋轉調強放射治療技術（VMAT）進行治療。在定位前1 h 排空腸道和膀胱，分次飲用500～800 mL水，使膀胱漲尿至200～400 mL。使用飛利浦64排大孔徑CT模擬定位機對患者進行掃描，掃描層厚為5 mm，掃描范圍從第10胸椎下緣至坐骨結節(jié)下緣4 cm，掃描電壓140 kV。

所有患者靶區(qū)和正常器官勾畫均在計劃系統Monaco（版本5.11.03，Elekta）上完成。靶區(qū)由資深放療科醫(yī)生進行勾畫，根據美國腫瘤放射治療協作組織（RTOG）中宮頸癌靶區(qū)勾畫共識,腫瘤靶區(qū)（GTV）為影像可見的腫大淋巴結和區(qū)域淋巴結轉移［14］。臨床靶區(qū)（CTV）包括子宮、宮頸、宮旁和上1/2 陰道，盆腔淋巴引流區(qū)如髂內、閉孔、髂外、髂總淋巴結。計劃靶區(qū)（PCTV）在CTV所有方向上向外擴4～6 mm邊界形成；PGTV（PGTV）則在GTV基礎上外擴4～6 mm邊界形成的。PGTV處方劑量為60 Gy/25次和PCTV處方劑量為45 Gy/25次，OARs包括直腸、膀胱、小腸、結腸、股骨頭、腎和脊髓等。

1.2 放療計劃評估標準的建立

根據國際輻射學單位委員會（ICRU）83號報告中靶區(qū)和OARs的劑量限值，參考GEC-ESTRO婦產科工作組推薦的劑量限值，結合本中心對宮頸癌的劑量限制，建立關于宮頸癌的放療計劃質量評估標準（表1）［15-19］。其中靶區(qū)和OARs的權重分別為0.54和0.46，總權重和為1，靶區(qū)和OARs按得分權重依次得出。均勻性指數（HI）與適形性指數（CI）是放療計劃評估的常用指標。根據ICRU的83號報告及相關學者的研究，將其定義為公式1和2［20,21］。

表1 各項計劃質量評估指標及其相應得分Tab.1 Metrics for plan quality assessment and the corresponding scores

公式1 中，VTref為處方劑量所覆蓋的靶區(qū)體積（cm3）；VT為靶區(qū)體積（cm3）；Vref為處方劑量線所覆蓋體積（cm3）。CI在0-1之間，值越大說明適形性越好。

公式2中，D1%、D99%分別為靶區(qū)體積為1%和99%所受到的劑量照射，Dp 為處方劑量。HI數值越小表示均勻性越好。

1.3 統計學分析

本文中所有數據均采取均數±標準差標示。采用IBM SPSS 25.0軟件對數據正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布則使用獨立t檢驗和配對t檢驗，不符合正態(tài)分布則使用Mann-WhitneyU檢驗和Wilcoxon檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 放療計劃質量評估

2.1.1 計劃質量整體評估 經Plan IQTM計算后各單項得分歸一化處理（將患者單項實際數值除該單項最大值）如圖1所示。圖1A中，PGTV（CI）、GTV、PCTV（D98%、HI）分值為0 占比分別為0.4%、10.1%、0.4%、0.4%。GTV、PGTV（CI）、PGTV（V66Gy）處于不及格，占比分別為10.6%、65.2%、1%。圖1B中，直腸（D60%）、左腎（V18Gy）、右腎（V18Gy）、左股骨頭（D15%、D1cc）、右股骨頭（D15%、D1cc）、小腸（V40Gy、V30Gy）、結腸（V40Gy）0 分占比分別為1.8%、2.2%、1.3%、1.3%、0.4%、1.3%、0.4%、13.7%、2.6%、9.3%。小腸（V30Gy、V40Gy）、直腸（D60%）、結腸（V40Gy）、左股骨頭（D15%）和右股骨頭（D15%）得分＜60，占比分別為24.7%、20.7%、52.9%、23.3%、11.9%和12.8%。

圖1 患者計劃中各單項指標分布情況Fig.1 Distribution of indicators in plans(the dotted lines represent score 100 and 60,respectively).A: Normalized targets score.B: Normalized OARs scores.HI:Homogeneity index;CI:Conformity index.

靶區(qū)劑量適形性處于及格邊緣，比較突出的是PGTV（CI），僅34.8%計劃是及格的。靶區(qū)得分為0分主要是GTV（Dmin），不及格和得分為0的OARs主要是腸道器官。

2.1.2 不同劑量師計劃質量比較 資深劑量師指具有超過5年放療計劃設計經驗的劑量師；初級劑量師指具有少于3年臨床放療計劃設計經驗的劑量師。資深劑量師在PGTV（V60Gy、D98%）、PCTV（CI）、CTV（D98%）上的數值（99.67%%±0.56%、61.08±0.49 Gy、0.74±0.06、46.23±0.83 Gy）高于初級劑量師（99.50%±0.62%、60.88±0.47 Gy、0.72±0.06、46.05±0.87 Gy）（P≤0.046），且在靶區(qū)均勻性，脊髓和小腸的保護方面一致性優(yōu)于初級劑量師（P≤0.034），即資深劑量師在靶區(qū)和對OARs的保護上均優(yōu)于初級劑量師。

2.1.3 不同體位下計劃得分及腸道器官劑量的影響 俯臥位組患者總得分、靶區(qū)得分和OARs得分均高于仰臥位組患者（P＜0.05）。在滿足靶區(qū)受照劑量的前提下，俯臥位組的計劃2 對腸道器官的保護優(yōu)于仰臥位組（表2），其中小腸、結腸差異尤其明顯。

表2 不同體位下的腸道和膀胱的劑量學參數比較Tab.2 Comparison of scores and dosimetric parameters of the bowel and bladder in different positions

2.2 再計劃與原計劃對比分析

按照得分由低到高選擇得分低的20例患者放療計劃，同一資深劑量師進行再計劃后利用PlanIQTM同一評價標準進行量化評估，結果顯示，再計劃后計劃總分（P=0.000）、靶區(qū)（P=0.000）和OARs的得分（P=0.000）均比原計劃有所提高。

原計劃與再計劃的劑量學分析如表3所示。靶區(qū)方面，再計劃的GTV（Dmin）、PTV（V45Gy、D98%）高于原計劃（P＜0.05）。在OARs中，再計劃的正常器官劑量比原計劃有所降低，改善最為明顯的是：小腸V40Gy和V30Gy的數值從125.39±81.43 cm3、478.42±748.43 cm3降至96.96±56.76 cm3、252.18±122.00 cm3，結腸V40Gy和V30Gy的數值從108.72±55.56 cm3、165.12±80.01 cm3降至94.75±44.51 cm3、151.68±68.89 cm3，膀胱D35%的數值從33.98±12.24 Gy降至28.22±8.85 Gy等，再計劃后的靶區(qū)和正常器官的受照劑量均有所改善。

表3 原計劃與再計劃的劑量學參數比較Tab.3 Comparison of scores and dosimetric parameters between the original plan (O-P) and the replans(Re-P)

3 討論

國內外的學者對放療計劃質量有很深入的研究，提出了各種評估指標和評估方法［22-26］。但這些的指標和方法需要在特定的條件下才能使用。本研究使用Plan IQTM對宮頸癌計劃質量進行評估，能夠減少人為主觀因素和其他客觀因素對計劃質量的影響，且從單一評估計劃優(yōu)與差過渡到精細量化計劃的各個指標，以數字的形式能夠讓我們更加清晰、直觀地分析放療計劃的整體情況?；仡櫺苑治鼋鼛啄甑挠媱澷|量，發(fā)現計劃質量總體平穩(wěn)，但從中也發(fā)現了不少問題。

靶區(qū)得分低主要表現在GTV覆蓋和適形程度，如GTV（Dmin）、PGTV（CI）、PCTV（CI）、PCTV（HI）。PGTV（CI）主要分布在及格線下，說明PGTV的劑量適形性還有待改進。計劃GTV（Dmin）得分為0占比10.1%，不及格占比10.6%，主要是GTV/GTVnd多孤立且體積小。同時，臨床計劃評估過程中關注更多的是PGTV的覆蓋，對GTV關注較少。此外，在對放療計劃量化評估過程中，發(fā)現靶區(qū)命名千奇百怪，給自動量化評估造成困難。OARs呈現較明顯的問題是出現一定比例的小腸結腸勾畫不準確，主要原因是自動勾畫后未進行人工審核，勾畫的不準確必定造成劑量計算的不準確。其中得分不及格的主要是腸道器官，其中直腸占大多數。直腸的受照劑量偏大與患者的腸道準備、放療醫(yī)生對腸道劑量的要求不明確、計劃者對腸道限制劑量不重視均有較大關系。

本研究結果得出，資深劑量師與初級劑量師的計劃在靶區(qū)部分均滿足處方要求，但資深劑量師在靶區(qū)覆蓋和OARs保護上更有優(yōu)勢。Wang等［27］對比了不同經驗的劑量師在乳腺癌調強計劃，發(fā)現資深劑量師和初級劑量師及新手劑量師在靶區(qū)的劑量分布基本相等，但在OARs的劑量分布中，資深劑量師設計的計劃和使用基于知識計劃技術（KBP）所得計劃劑量差異很小，無統計學差異，但初級劑量師和新手劑量師的劑量與KBP存在統計學差異。臨床經驗的豐富程度與計劃的質量有一定的關系。因此，在計劃設計過程中，新手劑量師要綜合考慮的醫(yī)生要求和對患者的保護等多方面的因素，可以參閱AAPM的TG-275報告等相關指南所提供的指導方法，對計劃進行相對應核查并改進［28,29］。

不同體位固定裝置對腸道的受照劑量的分析中，俯臥位的患者計劃總得分高于仰臥位組，且俯臥位的患者正常器官劑量一致性低于比仰臥位患者，尤其是小腸和結腸的受照劑量上的差異更為明顯，即俯臥位對腸道的保護會優(yōu)于仰臥位，這與嚴華梅等［30］研究結果所得到的結論相一致。因此推薦患者使用俯臥位進行體位固定和治療能夠對腸道等OARs有更好的保護。

針對上述問題，本研究選擇得分較低的20例計劃進行再計劃。發(fā)現再計劃相比于原計劃，患者的靶區(qū)及正常組織的保護均有所提升。其中，小腸和結腸的受照劑量改善較為明顯。如EMBRACE II期臨床試驗中針對放療計劃的飛行測試結果所示，放療計劃質量的好壞與評價標準的建立、相關培訓及臨床應用等有很大關系［31］。賀睿敏等［32］采用了一種計劃質量評分系統對直腸癌放療計劃質量進行評估量化，既可保持計劃質量的一致性，也提高計劃的整體質量。吳秉志等［33］建立了直腸癌計劃質量評估準則對15例直腸癌放療計劃進行初次打分，以預測劑量為優(yōu)化目標，對放療計劃重新優(yōu)化制定，并再次打分。發(fā)現優(yōu)化后的計劃相比于優(yōu)化前，計劃得分和計劃質量有一定程度提升，所有OARs的Dmax均有不同程度地降低。

本研究通過對277例宮頸癌外照射放療計劃量化評估，結合TG100號報告中根因分析方法等，采取發(fā)現問題，記錄并針對性進行再計劃，計劃質量取得了很大的進步，規(guī)范化了本中心宮頸癌放療計劃評估準則并運用于臨床實踐，實現放療計劃質量的風險管理。

綜上所述，本文根據相關指南制定宮頸癌計劃評價標準，并使用該標準對宮頸癌計劃質量分析，根據分析結果進行針對性的改進，在靶區(qū)和正常器官均得到較大改善。該研究采用放療計劃的量化評估手段對放療計劃質量進行分析，指出放療計劃中存在的問題用以指導臨床實踐，降低出錯幾率，提高放療計劃質量，實現放療計劃質量及放療流程的風險管理。