宫颈癌患者术后旋转调强与固定野调强放疗计划的剂量学比较

刘翔宇，王辉东，郭明芳，谢 悦

（1.重庆市肿瘤研究所资产设备部，重庆 400030；2.吉林大学第一医院放疗科，吉林 长春 130021；3.重庆市肿瘤研究所妇瘤科，重庆 400030；4.重庆市肿瘤研究所放疗科，重庆 400030）

近年来，随着计算机技术、CT技术和直线加速器的发展及多叶光栅技术的日益完善，很多放疗新技术已经开始在临床上广泛使用。固定野调强放疗（intensity－modulated radiation therapy，IMRT）技术已经广泛应用于宫颈癌术后放疗，其可以提高靶区适形度，减少周围正常器官的受量。旋转调强放 疗 （intensity－modulated arc therapy，IMAT）是一种集旋转治疗和多叶准直器动态调强放疗优点的放疗模式，通过改变剂量率和机架旋转速度实现剂量的叠加和调整。近几年IMAT已经得到了越来越广泛的应用。RapidArc是美国瓦里安公司提供的一种IMAT。目前，国内外关于宫颈癌术后的IMRT和IMAT 2种计划比较的研究较少。孙晓欢等［1－5］认 为：RapidArc 技 术 在 剂 量 学 分 布 上 与IMRT技术相当或略有优势。国外学者Cozzi等［6－9］研究表明：RapidArc在宫颈癌放疗中靶区覆盖、减少危及器官受照剂量等方面与IMRT计划比较有一定的优势。本研究对宫颈癌根治手术后的患者设计IMRT和IMAT计划进行放疗，主要从物理剂量的角度评估IMRT和IMAT技术治疗宫颈癌术后患者各自的剂量学特点，为其能够更好地应用于临床提供剂量学参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2013年3—7月在重庆市肿瘤医院接受宫颈癌根治术的患者19例，病理诊断均为宫颈鳞癌，年龄42～60岁，中位年龄50岁；临床分期：Ⅰb2期5例，Ⅱa期11例，Ⅱb期3例。19例患者采用双手抱头仰卧位，热塑体膜固定，扫描范围从第二腰椎上缘至耻骨联合下5cm，扫描层距为5mm。采用静脉和口服造影剂双重造影进行CT扫描。小肠包括造影剂显示的肠管及其周围肠系膜组织，CT图像通过瓦里安Aria局域网传输到Eclipse8.6。

1.2 靶区危及器官勾画 根据ICRU62号报告宫颈癌术后盆腔临床靶体积 （CTV）包括阴道残端、阴道旁软组织和盆腔淋巴引流区域，盆腔淋巴结引流区根据血管走形确定，包括部分髂总和髂内、髂外、闭孔、骶前淋巴结等区域及周围组织，范围为上界达4到5腰椎间、下界达闭孔下缘水平。将CTV在三维方向上均外放1cm获得计划靶区（PTV）。为计划比较的方便，仅勾画直肠、膀胱、小肠和股骨头，其中小肠包括造影剂显示的肠管及其周围肠系膜组织，直肠上界为直肠乙状结肠交界处、下界为肛门，膀胱包括充盈状态下的全部膀胱。

1.3 治疗计划设计 选择瓦里安加速器6MVX射线对19例患者分别做IMAT和IMRT 2种治疗计划，计算靶区、小肠、直肠、膀胱、股骨头在10、20、30和40Gy等剂量曲线所包绕的体积占各自总体积的百分比分别以V10、V20、V30和V40，表示，为便于比较，统一给予每个计划45Gy处方剂量，1.8Gy／次。

1.4 调强计划设计 对这19例患者分别做9野固定野调强计划和两弧IMAT计划。用Eclipse治疗计划系统优化，IMRT角度分别为0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°。治疗床及准直器角度均为0°，IMAT计划的准直器角度为45°或315°，床的角度为0°，机架旋转角度为逆时针从179.9°到180.1°再顺时针到179.9°。

1.5 治疗计划优化耗时长短比较 对于所有计划优化时，本研究先持优化参数和优先程度一样，再根据具体计划中的优化结果进行调整，多次优化，得到最优化结果。记录计划优化时间和机器跳数（MU）进行比对。

1.6 剂量分布比较 比较2种计划靶区均匀指数（homogeneity index，HI）、 靶 区 适 形 度 指 数（conformity index，CI）、靶区危及器官的剂量分布。靶区均匀指数HI的计算公式为：HI＝D5%／D95%，其中D5%和D95%分别为5%和95%靶体积所受到的照射剂量，HI值越大靶区剂量分布越不均匀，HI越接近于1，靶区剂量分布越均匀。靶区适形度指数CI的计算公式为：CI＝ （VT，ref／VT）X （VT，ref／Vref），其中 VT，ref为参考等剂量面所包绕的靶区体积，Vref为参考等剂量面所包绕的所有区域的体积，VT为靶体积，参考等剂量面取95%的处方剂量线。计算靶区的CI，CI＝1时，靶区适形度最高。分别对19例患者的2种计划，对同种计划同一危及器官同一百分体积的剂量求平均值，用得出的平均值来比较2种计划对危及器官的影响。比较2种计划直肠、膀胱 、小肠、股骨头的V10、V20、V30和 V40。

1.7 统计学分析 采用SPSS 15.0软件进行统计学处理。靶区剂量参数、物理参数和危器官剂量参数组间比较采用t检验。

2 结 果

2.1 IMRT和IMAT治疗计划靶区的平均剂量、HI和CI IMAT的CI高于IMRT，差异有统计学意义 （P＝0.000）；IMAT 的平均剂量高于IMRT，但差异无统计学意义 （P＞0.05）；IMAT的靶区HI低于IMRT，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 不同治疗计划靶区剂量参数Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

表1 不同治疗计划靶区剂量参数Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

Group Mean dose（D／cGy）CI HI IMAT 4614.86±53.54 0.88±0.011.08±0.01 IMRT 4604.33±27.55 0.82±0.011.10±0.01 P 0.135 0.000 0.173

2.2 IMRT和IMAT计划设计时间、治疗时间和MU IMAT计划设计时间明显增加，约为IMRT的4倍 （P＝0.000）；IMAT计划治疗时间明显减少，约为IMRT的1／2 （P＝0.009）；IMAT计划的 MU 明 显 减 少，约 为IMRT 的1／3 （P＝0.002）。IMAT计划增加了设计时间，表现为计划优化和剂量计算用时明显增加，但是降低了治疗时间，提高了治疗效率。见表2。

表2 不同治疗计划物理参数Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

表2 不同治疗计划物理参数Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

MU IMAT 129±3 3.17±0.23 Group Planning time（t／min）Treatment time（t／min）527±6 IMRT 30±1 6.55±0.17 1625±8 P 0.0000.009 0.002

2.3 危及器官剂量分布 与IMRT比较，IMAT计划直肠受量略有增加，但只有V30差异有统计学意义 （P＜0.05）；膀胱低剂量体积 （V10、V20和V30）增加，高剂量体积 （V40）减少，V20、V30和V40的结果有统计学意义 （P＜0.05）；小肠低剂量体积 （V10、V20）增加，高剂量体积 （V30、V40）减少，V10差异有统计学意义 （P＜0.05）；股骨头受量略有增加，V20差异有统计学意义 （P＜0.05）。危及器官的数据表明：IMAT增加了危及器官的低剂量体积，减少了高剂量体积，其原因是IMAT增加了照射体积，具有更好的适形度。见表3。

表3 不同治疗计划危及器官剂量参数Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

表3 不同治疗计划危及器官剂量参数Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

Group Rectum V10 V20 V30 V40 Bladder V10 V20 V30 V40 IMAT 95.24±1.4690.05±2.0073.53±3.1658.86±2.7399.70±0.3094.67±2.8475.80±3.0544.71±2.67 IMRT 94.82±1.5784.70±3.0870.74±5.1058.65±4.2798.86±1.1486.89±3.9171.51±3.2346.85±2.81 P 0.111 0.070 0.026 0.065 0.331 0.009 0.000 0.000 Group Intestine V10 V20 V30 Fermoral head V40 V10 V20 V30 IMAT 86.35±2.75 65.71±2.66 26.55±1.93 8.62±0.6897.31±1.7191.24±5.6510.75±3.15 IMRT 87.45±2.88 64.49±2.50 28.86±2.0510.30±0.7894.54±1.8474.41±3.265.33±1.57 P 2.501 1.212 2.082 1.263 0.134 0.009 0.1003

3 讨 论

自Brahme［10］提出逆向调强技术以来，IMRT已经发展成为一种精确的放疗技术。Yu［11］在1995年提出IMAT计划的概念，其在加速器机架连续旋转过程中通过动态多叶准直器连续运动形成一系列子野，并通过改变剂量率形成可变束流来完成的IMRT方式。2007年Otto［12］对优化算法进行了改良和提高优化效率后开始临床应用，目前商用产品有瓦里安公司的RapidArc和医科达的VMAT。

目前已有研 究［13－14］报 道 了IMAT 与IMRT 在前列腺、直肠、宫颈和肺癌等体部肿瘤治疗计划中的差异，结果表明：IMAT剂量分布普遍优于IMRT，并且治疗时间和MU显著降低。宫颈癌术后调强放疗是一种复杂的调强方式，靶区形状以凹形为主，盆腔淋巴结引流区分布范围广，走行距离长，形状不规则，比邻组织小肠、直肠和膀胱等对射线较为敏感。本文作者对此类复杂靶区应用IMAT和IMRT进行剂量学比较，结果表明：2种计划均能满足临床靶区覆盖的要求，靶区均匀度两者基本相当，靶区适形度IMAT优于IMRT。本研究同时对比了危及器官所受剂量，结果表明：2种放疗技术所设计的治疗计划，IMAT靶区剂量分布略好于IMRT，危及器官受量无显著差异，二者均能满足临床治疗需要。IMAT与IMRT在计划的设计、验证和实施方面都有较大的差别，对设备的质量控制要求更高［15］。IMAT的设计时间成倍增加［16－17］。本研究中，IMAT的 MU 比IMRT减少了65%以上，缩短了治疗时间，大大减轻了患者的不适感，也提高了肿瘤细胞损伤的生物性效应，从而提高了肿瘤的控制率。同时因为IMAT治疗时间大大缩短，治疗分次内患者体位移动、器官体积变化和运动等不确定性因素的影响也减小了。这些都显示出了IMAT计划的临床优势。

综上所述，与IMAT比较，IMRT在靶区剂量和CI方面有一定的优势，HI和危及器官受量两者较为接近。IMAT降低了MU，减少了机器磨损，缩短了治疗时间，提高了工作效率。但针对患者的远期疗效还需进一步进行随访观察。

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