锥形束CT在宫颈癌放疗中的应用

马广栋，洪 莉，李秉枢，吴德斌，洪莎莎，刘 成，郭雯君

锥形束CT在宫颈癌放疗中的应用

马广栋，洪 莉，李秉枢，吴德斌，洪莎莎，刘 成，郭雯君

目的：研究宫颈癌患者在图像引导放疗中膀胱和宫颈靶区体积的变化规律。方法：患者膀胱自主充盈，在相同窗宽窗位下，分别在模拟定位CT和锥形束CT（CBCT）图像上勾画膀胱和宫颈外轮廓，利用计划系统分次计算膀胱和宫颈体积（Vb-ct，Vb-cbct，Vc-ct，Vc-cbct）；比较其体积变化与放疗时间的关系。结果：在CBCT图像和模拟CT上勾画的膀胱体积和宫颈区域体积有所不同，膀胱体积增加和减少的百分比最大、最小值分别为16.24%、0.94%，-35.15%、-8.87%；而宫颈区域体积增加和减少的百分比最大、最小值分别为21.26%、-13.5%，-76%、-37.41%。膀胱相对体积最大、最小值和均值分别为1.5、0.65、0.96；而宫颈区域相对体积最大、最小值和均值分别为1.2、0.24、0.76。放疗5周后宫颈区域相对体积均值分别为0.97、0.91、0.78、0.62、0.50。宫颈靶区体积随放疗进行逐渐缩小，后2周较显著。结论：图像引导放疗可以保证宫颈癌放疗的精度；对靶区在线监测，及时修改放疗计划可以实现宫颈癌的自适应放疗。

锥形束CT；膀胱体积；宫颈靶区体积；宫颈癌

0 引言

宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤之一，放射治疗是宫颈癌主要的治疗手段[1]。随着放射治疗技术的发展，三维调强放射治疗（intensity-modulatedradiotherapy，IMRT）可以将处方剂量按照靶体积的三维空间给予分布，在提高靶区剂量的同时也减少了靶区周围正常组织的受照剂量。图像引导放射治疗（imageguided radiotherapy，IGRT）技术的出现大大提高了肿瘤放射治疗的精确性，IGRT可以在放疗前、放疗中和放疗后采集患者的影像信息，与模拟定位CT影像进行比对，以保证分次放疗的精度；IGRT还可以全程监测某器官或靶区的移动度[2]、靶区的退缩等。在放疗过程中，宫颈癌患者宫颈靶区肿块会逐渐缩小而产生位移，对宫颈靶区区域进行退缩情况的研究，可以帮助我们在放疗中适时地修改放疗计划，提高靶区的照射剂量和减少正常组织的损伤。

1 材料和方法

1.1 一般临床资料

选取我院2013年2月至2013年12月10例宫颈癌术后患者，年龄45～67岁，中位年龄54岁，病理证实均为鳞癌；其中Ⅱb期4例，Ⅲa期3例，Ⅲb期3例。

1.2 模拟定位

患者采取仰卧位，头垫F枕，负压真空垫固定。模拟CT扫描前30 min排空膀胱，并饮一定量的水直到感觉有“憋尿感”。憋尿感主要表现是小腹饱胀，有小便感，并能缓慢步行，坚持10 min左右。直肠无严格要求。GE Bright speed CT扫描获取定位CT，扫描条件为120 kV、100 mA，影像增强剂选择非离子水溶性碘海醇（商品名为欧苏）高压注射，高压注射器流速范围0.1～10 mL/s，并视患者年龄调节流速，年龄较大者选2.0～2.5 mL/s。扫描范围为膈顶至耻骨联合下5 cm，3 mm薄层扫描。模拟定位CT图像传输至Varian Eclipse放射治疗计划系统进行靶区勾画和计划设计。

1.3 锥形束CT（cone beam CT，CBCT）图像的获取

放射治疗前行CBCT扫描，膀胱准备同定位CT，直肠无严格要求。选取标准盆腔模式，半扇束扫描，扫描电压120 kV，管电流80 mA，扫描时间25 ms。机架从178°逆时针旋转至182°，图像采集范围为360°，旋转扫描一周大约1 min。共获取68次CBCT图像，平均6.8次/患者，范围5～10次。CBCT图像重建扫描图像宽度为18 cm，直径为24 cm，图像分辨率为512×512，重建层厚为3 mm。

1.4 靶区体积勾画和计划设计

在相同窗宽窗位下：窗宽30～50 HU，窗位200～400 HU，由同一名放疗医师分别勾画模拟定位CT图像和CBCT图像的膀胱和宫颈区域。利用计划系统分次计算膀胱和宫颈体积（分别为Vb-ct、Vb-cbct，Vc-ct、Vc-cbct）。计划设计采用6 MV X线，5野或7野调强放疗，处方剂量50 Gy，2 Gy/次，5次/周，共25次；Varian23IX图像引导直线加速器治疗。

1.5 统计方法

利用SPSS13.0统计软件进行分析，计算平均值和标准差，制作图表。

2 结果

膀胱的体积大小存在一定的不确定性，分次CBCT扫描获得的膀胱体会有所差别，膀胱体积最大增加16.24%，最小增加0.94%；膀胱体积减少最大的为-35.15%，最小为-8.87%；依CBCT图像勾画的宫颈区域体积最大增加为21.26%，最小增加为-13.5%；宫颈区域体积减少最大为-76%，最小为-37.41%（见表1）。因此CBCT扫描前的膀胱准备很重要，应尽量争取患者的配合，严格按照要求进行自然憋尿。而宫颈靶区最大增加21.26%，最小为-62.99%（见表1）。靶区体积增加可能由于CBCT图像软组织分辨率较差，在勾画靶区时对靶区边界很难区分所致，因此，可以将CBCT图像与MRI图像或模拟CT图像进行融合来对靶区进行勾画。在线CBCT的应用可以及时监测膀胱的充盈状态和放疗宫颈靶区的体积变化，对放疗计划进行重新设计。

表1 膀胱和宫颈区域体积和体积增加百分比比较

从表2我们可以看出，10位患者的宫颈靶区相对体积随着放疗时间逐渐缩小，前2周靶区体积变化不大，后2周变化较大。宫颈靶区区域相对体积最大为1.2，最小为0.24。通过患者5和患者10的数据我们发现，在同一周次内测量的宫颈靶区体积变化不大。因此建议每周行一次CBCT扫描，这样既能保证对靶区的监测又能减少对患者的辐射。

表2 宫颈靶区相对体积比较

对患者放疗前行CBCT扫描，我们发现每次CBCT扫描后获得的膀胱体积均有所不同，从膀胱相对体积同放疗周次的关系图（如图1所示）来看，整体曲线波动不是很大，近似在膀胱相对体积为1的直线上下波动。患者1在第2周和第3周由于膀胱准备不充分又急于做放疗，导致膀胱体积变化较大。

宫颈靶区体积随放疗的进行逐渐缩小（如图2所示），前2周靶区体积变化不明显，后3周变化显著，但是靶区体积在后2周变化趋于缓慢。

图1 膀胱相对体积与放疗周次的关系图

图2 宫颈区域相对体积与放疗周次的关系图

3 讨论

膀胱充盈的方法主要有自然充盈和人工干预充盈2种。自然充盈为患者在扫描前一定时间内排尽膀胱，然后口服一定量的水，直到患者感觉有憋尿感。人工干预充盈为患者在扫描前一定时间内排空膀胱，插入导尿管，然后向导管内注入一定量的0.9% NaCl溶液。对于放疗患者，人工干预憋尿会增加准备时间，每次置入导管也会增加患者感染的可能。洪超善等[2]研究显示，实施自然憋尿和人工干预憋尿膀胱的充盈体积对宫颈在前后、左右、上下6个方向的位移无明显差异。但是随着放疗的进行，患者每次憋尿的程度是不一样的，进而造成了膀胱体积的变化。充盈的膀胱会对膀胱本身及相邻器官造成位置的改变，若位移未及时纠正，则可能导致照射的欠量和肿瘤的复发。对于膀胱自然充盈的患者来说，很难保证每次治疗时膀胱充盈的一致性，因此增加了照射剂量的不确定性。而肿瘤临床靶区（clinicaltarget volume，CTV）的退缩也会对膀胱实际的吸收剂量造成影响和导致放射性膀胱炎的发生。在线CBCT的应用可以检测膀胱的充盈状态及放疗宫颈靶区的位移和体积变化，以便及时对放疗计划进行重新设计。对于较大的CTV也可以经过在线CBCT观察退缩情况，寻找靶区退缩的规律，使靶区能够得到更加精确的剂量。

由于CTV和计划靶区（planning target volume，PTV）的适形指数（conformity index，CI）明显优于三维适形（3D-CRT）计划，危及器官的受照体积也小于3D-CRT计划[3]，因此宫颈癌的调强放射治疗被广泛应用。目前，宫颈癌调强放疗的研究主要是停留在改善盆腔的固定方法、尽量提高靶区的剂量、减少危及器官的受照量和图像引导放疗减少摆位误差等方面[4-5]。IGRT出现后，不仅可以分析摆位误差和旋转误差，还可以自动移动治疗床，完成左右、前后和头脚3个方向的移位。这种校正只是整体的移动，并没有考虑到盆腔内部膀胱的充盈和靶区消退等带来的影响。洪超善等[2]分别将空虚、半充盈和充盈3种状态下的膀胱进行连续3次CT扫描，比较空虚-充盈、空虚-半充盈和半充盈-充盈3组膀胱体积和宫颈、宫体位置变化。结果发现膀胱充盈程度会影响位移变化，充盈状态位移最大。肿瘤的消退会不会影响到其他器官的位移还值得我们进一步研究。对三维CT图像的重建也会造成体积的误差，这要求我们改进CT扫描技术和采用增强扫描技术，尽量在计划设计前使用CT与MRI图像融合。

在宫颈癌临床放射治疗中，膀胱充盈程度会对小肠和宫颈的位置造成一定影响，进而引起放疗剂量照射的偏差。在分次放疗中子宫和宫颈体积也会被充盈的膀胱挤压变形移位；在盆腔不同解剖区域，各区域的移动误差也会造成影响。因此在计划设计时临床靶区的外扩范围在各个解剖区域也会有所区别。通过对患者分次治疗前进行锥形束CT扫描就可以观察分次患者膀胱体积和肿瘤体积的变化。通过分次的CBCT扫描能够对患者建立个体化的膀胱和靶区位移模型，为宫颈癌的个体化放疗和自适应放疗提供依据[6]。

[1]丰有吉，沈铿.妇产科学[M].北京：人民卫生出版社，2005：316-322.

[2]洪超善，华丽，高琨，等.膀胱不同充盈程度对宫体-宫颈变形移动度的影响[J].中国癌症杂志，2012，22（11）：847-855.

[3]林原，周莉均，徐志勇，等.宫颈癌术后盆腔三维适形与调强计量学与技术的研究[J].中华放射肿瘤学杂志，2008，17（5）：372-376.

[4]Tanderup K，Georg D.Adaptive management of cervical cancer radiotherapy[J].SeminarsinRadiationOncology，2010，20（2）：121-129.

[5]Georg P，Georg D，Hillbrand M，et al.Factors influencing bowel sparing in intensity modulated whole pelvic radiotherapy for gynecological malignancies[J].Radiotherapy and Oncology，2006，80（1）：19-26.

[6]Bandar M L，Hogmane M S.Individualized nonadaptive and onlineadaptive intensity-modulated radiotherapy treatment strategies for cervical cancer patients based on pretreatment acquired variable bladder filling computed tomography scans[J].International Journal of Radiation Oncology Biology Physics，2012，83（5）：1 617-1 623.

（收稿：2014-05-26 修回：2014-09-15）

Application of cone beam CT in cervical cancer

MA Guang-dong,HONG Li,LI Bing-shu,WU De-bin,HONG Sha-sha,LIU Cheng,GUO Wen-jun
（Department of Gynaecology and Obstetrics,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,China）

ObjectiveTo study the changes of target volumes of the bladder and cervix in image-guided radiotherapy. MethodsWith the bladder self filled and the width and position fixed,the contours of the bladder and cervix were sketched out in the simulated positioning CT and CBCT images,and the volumes of the bladder and cervix were calculated in turn for Vb-ct,Vb-cbct,Vc-ctand Vc-cbctwith the planning system,then the relationships between the volume changes and radiotherapy time were compared.ResultsThe bladder and cervix volumes sketched in CBCT images were different with those in simulated CT images.The maximum percentage and minimum one for the increased and decreased bladder volumes were 16.24%,0.94%,-35.15%and-8.87%respectively,and those for the increased and decreased cervix volumes were 21.26%,-13.5%,-76%and-37.41%respectively.The maximum,minimum and mean values of the relative volumes of the bladder were 1.5,0.65 and 0.96 respectively,those of the cervix were 1.2,0.24 and 0.76 respectively,and the mean values of the relative volume of the cervix after 5-week radiotherapy were 0.97,0.91,0.78, 0.62 and 0.50 respectively.The target volume of the cervix decreased with the radiotherapy,especially two weeks after. ConclusionImage-guided radiotherapy can ensure the treatment precision of the cervical cancer,and target area online monitoring and modifying plan in time may realize self-adaptive radiotherapy for it.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：74-76]

cone beam CT;bladder volume;cervical target volume;cervical cancer

R318；R445

A

1003-8868（2015）01-0074-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.074

马广栋（1982—），男，技师，主要从事肿瘤的放射治疗方面的研究工作，E-mail：335382178@qq.com；洪 莉（1970—），女，博士，教授，主要从事盆底功能障碍性疾病和妇科肿瘤方面的研究工作。

430060武汉，武汉大学人民医院妇产科（马广栋，洪 莉，李秉枢，吴德斌，洪莎莎，刘 成，郭雯君）

洪 莉，E-mail：mgd120@163.com