宫颈癌术后旋转调强放疗技术与固定野调强放疗技术的比较

洪 潮 陈小丹 张怀文 胡海芹

宫颈癌是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，术后放射治疗是广泛应用的辅助治疗方法。国内外大量研究显示同期放化疗可显著提高宫颈癌患者的总生存率及局控率［1-2］。传统两野对穿照射技术和三维适形放疗技术使得盆腔内的膀胱和部分小肠都会受到高剂量的照射，而调强放疗在提高靶区的适形度的同时，可有效降低周围正常组织的受照剂量，能更好地保护周围正常组织［3］。但普通固定野调强技术存在治疗时间较长、低剂量体积较大等缺点。RapidArc容积旋转调强治疗是美国瓦里安公司近年来研发的一种新调强方式，它利用单弧或多弧，通过优化机架旋转的角度，同时调整多叶光栅MLC的形状以及输出剂量率，对靶区进行强度调制，在大多数肿瘤中体现出靶区剂量均匀和高适形度、更好保护危及器官以及缩短治疗时间优点［4-5］。本研究在Pinnacle39.6放疗计划系统分别设计3种常用的调强方法，通过使用剂量体积直方图来比较RapidArc及IMRT 2种放疗技术在宫颈癌术后放疗的剂量学差异，评估不同调强放疗技术的优缺点，寻找对宫颈癌术后患者更加合理的放疗方式。现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

随机选取2015年2月至2015年7月间在我科接受术后调强放射治疗的宫颈癌患者10例作为研究对象。患者年龄40～70岁，中位年龄55岁。手术方式均为广泛全子宫、双附件切除术及盆腔淋巴结清扫术;术后无肿瘤残留。无放疗禁忌证，大、小便情况基本正常。

1.2 方法

1.2.1 体位固定和CT扫描 患者均采用仰卧位，热塑体膜固定，在自由呼吸状态下应用德国西门子公司Somatom Definition AS CT模拟机行放疗前定位，扫描范围为腰1椎体上缘至坐骨结节下3～5 cm，扫描层厚取5 mm。扫描结束后将CT模拟定位图像资料通过瓦里安Aria局域网传输到Pinnacle39.6三维放射计划系统工作站。

1.2.2 靶区和危及器官勾画 将传入3DTPS的宫颈癌术后患者的CT模拟定位图像进行三维重建。为避免人为误差，所有患者靶区及危及器官均由同一位专业放疗医师在Philips Pinnacle39.6三维放疗计划系统的医生工作站根据ICRU第50、62号报告勾画放射治疗靶区。临床靶体积包括阴道上段1/2及残端、阴道旁软组织和盆腔淋巴引流区域，范围为上界达4～5腰椎间、下界达闭孔下缘水平。CTV在前后方向外放0.6～0.8 cm、其余外放0.8～1.0 cm 得到计划靶体积。危及器官组织包括膀胱、直肠、小肠、两侧股骨头等。

1.3 放疗计划的设计

由专业放射物理师在Philips Pinnacle39.6三维放疗计划系统的物理师工作站根据放疗医师确认后的靶区设计照射。针对每位患者分别设计3种不同的放疗计划。2种调强设野方法的机架角度分别为:①固定野5 野静态调强计划的机架角度为 0°、72°、144°、216°、288°，床角和小机头角度均为0度;②固定野7野静态调强计划的机架角度为 0°、51°、103°、154°、206°、257°、309°，床角和小机头角度均为 0 度;③RapidArc计划均设置为共面双弧，旋转角度为逆时针从179°～181°，然后再顺时针181°～179°，其床角设置为0°，小机头角度顺时针方向为 10°，逆时针方向为350°。所有计划均采用6MV光子线进行计划设计。处方剂量为 50 Gy，2 Gy/次，1 次/天，5 次/周，共 25次。规定靶区处方剂量是指95%的PTV所接受的最低吸收剂量，PTV接受＞110%处方剂量的体积应＜5%，危及器官耐受剂量的限定要求:膀胱:V50＜50%;小肠:V40＜50%;股骨头 Dmax≤52 Gy，V50 ＜5%;其余正常组织受量越低越好。

1.4 放疗计划的评价指标

将处方剂量归一到95%的PTV体积，利用剂量体积直方图对3种计划的靶区和危及器官分别进行分析和评价。(1)计划靶区PTV的评价指标:①靶区平均剂量Dmean;②均匀性指数(HI)［6］为最大剂量与处方剂量的比值，其计算公式为:，其中 D5%、D95%，形度指数(CI)［7］计算公式为Vt，ref为95%的处方剂量所覆盖的计划靶体积，Vt为总的计划靶体积，Vref为95%的剂量所覆盖的所有体积，CI值为0～1，CI值越接近1，表示适形度越好。(2)危及器官评价指标:小肠 V30、V40、V50、Dmean;膀胱 V30、V40、V50、Dmean;左、右股骨头 V30、V40、V50、Dmean、Dmax;正常组织V5、V10、V20、V30、Dmean。

1.5 统计学方法

本研究采用SPSS 20.0统计软件建立数据库，并对计划所得数据进行录入和分析。定量资料采用均数±标准差()表示。3种治疗方法间的差别采用非参数秩和检验进行分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量分布、CI、HI比较

3种调强技术靶区剂量分布、CI、HI见表1。3种计划均能较好满足95%等剂量曲线对PTV的剂量覆盖。就PTV的平均剂量Dmean而言，RapidArc技术显著低于普通IMRT技术，差异具有统计学意义。且RapidArc技术的靶区均匀性指数HI要优于IMRT技术，差异具有统计学意义。但在适形指数CI上，RapidArc技术虽在数值上略好于IMRT技术，但差异无统计学意义。分别表示5%、95%体积的靶区所接受照射的最低剂量，其值越大表明PTV内部剂量分布越不均匀。③适

表1 靶区PTV剂量分布比较()

表1 靶区PTV剂量分布比较()

分组 CI HI Dmean /Gy RapidArc 0.93 ±0.01 1.03 ±0.01 51.81 ±0.20 7F IMRT 0.91 ±0.02 1.07 ±0.01 52.45 ±0.20 5F IMRT 0.88 ±0.01 1.07 ±0.01 52.38 ±0.14 χ25.2 7.90 7.60 P值 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 3种调强技术危及器官剂量体积的比较

2.2.1 膀胱剂量体积的比较 3种调强技术方法的膀胱受照剂量及体积如表2所示。RapidArc计划方法的膀胱平均剂量、V40、V30等低剂量的受照体积均显著优于两种IMRT技术，但在高剂量区域V50IMRT技术则略好于RapidArc技术，差异具有统计学意义。而7野IMRT技术膀胱的平均剂量、V40、V30在数值上略好于5野IMRT技术，在数值上5野IMRT技术略好于7野IMRT技术，但差异均不具备统计学意义。

表2 膀胱剂量体积比较()

表2 膀胱剂量体积比较()

分组 Dmean/Gy V50/% V40/% V30 73.77 ±7.24 7F IMRT 42.50 ±2.09 35.15 ±10.87 61.58 ±8.77 83.39 ±4.35 5F IMRT 43.15 ±2.17 34.04 ±9.32 63.84 ±8.54 87.72 ±6.74 χ2/%RapidArc 41.58 ±2.31 42.79 ±11.36 59.06 ±8.45 9.58 8.40 6.40 8.40 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2.2 小肠剂量体积的比较 3种调强技术方法小肠受照剂量及体积参数见表3。小肠的平均剂量、V40、V30，RapidArc技术方法要显著优于两种IMRT技术，具有统计学意义。7野 IMRT技术小肠的平均剂量、V40、V30在数值上略好于5野 IMRT技术。RapidArc技术方法在小肠的高剂量照射区域V50上略好于IMRT技术，但差异无统计学意义。

表3 小肠剂量体积比较()

表3 小肠剂量体积比较()

分组 Dmean/Gy V50/% V40/% V30 48.29 ±11.05 7F IMRT 32.65 ±4.52 12.18 ±11.10 30.12 ±10.23 58.77 ±13.31 5F IMRT 33.39 ±4.21 12.45 ±10.78 33.48 ±10.29 66.59 ±10.48 χ2/%RapidArc 30.58 ±4.03 11.84 ±11.09 24.04 ±9.67 8.40 5.20 10.00 10.00 P值 ＜0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2.3 左侧股骨头剂量体积的比较 3种调强技术左侧股骨头剂量体积参数如表4所示。左侧股骨头的平均剂量 Dmean、V50、V40、V30，最大剂量 Dmax，RapidArc技术要好于两种IMRT技术，差异具有统计学意义。7野 IMRT技术左侧股骨头的平均剂量、V50、V40、V30，最大剂量，略好于5野IMRT技术。

表4 左侧股骨头剂量体积比较()

表4 左侧股骨头剂量体积比较()

分组 Dmean/Gy V50/% V40/% V30/%11 ±9.50 48.67 ±2.80 7F IMRT 29.99 ±2.53 0.12 ±0.15 9.05 ±7.67 43.43 ±13.73 49.65 ±2.11 5F IMRT 31.44 ±2.30 0.83 ±1.06 10.98 ±7.88 50.39 ±18.70 51.21 ±2.41 χ2 Dmax/Gy RapidArc 28.68 ±1.69 0.02 ±0.03 4.07 ±3.02 32.10.00 6.00 10.00 10.00 10.00 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2.4 右侧股骨头剂量体积的比较 3种调强技术的右侧股骨头剂量体积如表5所示。右侧股骨头的平均剂量、V50、V40、V30，最大剂量，RapidArc 技术显著优于IMRT技术，差异具有统计学意义。7野IMRT技术右侧股骨头的平均剂量、V50、V40、V30，最大剂量，略好于5野IMRT技术。

表5 右侧股骨头剂量体积比较()

表5 右侧股骨头剂量体积比较()

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2.2.5 正常组织的比较 3种调强技术其余正常组织剂量体积参数如表6所示，RapidArc技术正常组织的V20、V30的受照体积显著低于IMRT技术，差异具有统计学意义。平均剂量RapidArc技术在数值上略好于IMRT技术，但无统计学意义。5野IMRT技术的V5数值上略低于7野IMRT技术和RapidArc技术，无统计学意义;V10低于7野IMRT技术和RapidArc技术，差异具有统计学意义。

表6 正常组织剂量体积的比较()

表6 正常组织剂量体积的比较()

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2.2.6 机器跳数和治疗时间 3种调强技术机器跳数和治疗时间见表7。RapidArc技术的机器跳数较固定野IMRT技术少，因此患者接受治疗时间更短。

表7 机器跳数和治疗时间()

表7 机器跳数和治疗时间()

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3 讨论

宫颈癌术后靶区勾画形状以凹形为主，同时根据其盆腔淋巴结转移的规律和特点，放疗范围通常还需要包括腹腔淋巴结。而盆腔淋巴结放疗可引起盆腔正常组织较大的早晚期放射损伤。传统的四野箱式照射野放置方式虽可以保证靶区照射剂量，但是却无法使直肠膀胱等正常组织得到良好保护。国内外大量研究显示［8-10］，固定野IMRT调强放射治疗技术与三维适形放疗计划相比可以明显降低危及器官的不良反应，并能够显著提高肿瘤局部控制率及生存率。但IMRT技术在临床应用中存在治疗时间长致使肿瘤相对生物效应降低，且机器跳数增加子野间漏射增多导致接受低剂量照射的正常组织体积变大，相应增加了二次致癌的风险。如何在提高肿瘤靶区局部控制率的同时进一步减轻正常危及器官组织放射性损伤是亟待解决的问题［11］。

本研究对宫颈癌术后放疗常用的RapidArc与IMRT两种放疗技术的剂量学优势进行了比较。研究发现5野和7野IMRT技术和RapidArc技术相比:靶区接受的平均剂量、适形度指数、均匀性指数、小肠和膀胱的剂量分布等方面无明显差异。左、右股骨头7野IMRT技术略好于5野IMRT技术。说明3种不同射野照射治疗计划在靶区剂量方面可以达到相同的效果。发生放射损伤反应的因素与照射剂量和被照射的正常组织或器官的体积相关，减少直肠和膀胱的受照射体积是降低急性放射反应和晚期并发症的关键。RapidArc技术与IMRT技术相比，IMRT技术在低剂量分布V5、V10略优于RapidArc技术，但在高剂量分布RapidArc技术要明显好于IMRT技术。IMRT技术由于治疗时间较长，在患者治疗过程中可能因体位变化而产生误差。RapidArc技术较IMRT技术提高了靶区适形度和均匀性，改善了靶区的平均剂量;RapidArc技术机架旋转过程中连续出束、剂量率射野形状同时可变从而进一步减少治疗时间和MU数，降低了患者治疗中因体位变化可能产生的误差。RapidArc由于MU数明显减少，进一步降低了机头散射线数量，理论上可大幅降低2次致癌概率［12-14］。

总之，宫颈癌患者术后放疗采用RapidArc技术可获得等同或优于固定野IMRT计划的剂量分布，在提高靶区适形度、靶区均匀性的同时进一步降低危及器官的受量;且由于降低加速器MU数量，因此将明显缩短患者治疗时间。

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