子野数目对宫颈癌术后调强放疗计划剂量分布的影响

林 涛，高留刚，眭建锋，于静萍，孟庆红，倪昕晔

(1.南京医科大学附属常州第二人民医院放疗科，江苏 常州 213003；2.南京航空航天大学，江苏 南京 210000)

放疗是宫颈癌的主要治疗手段之一，世界上大约有70%的宫颈癌患者的治疗需要放疗。传统的宫颈癌术后盆腔照射可引起盆腔正常组织较大的早晚期放射损伤，现在多采用调强放疗,其可以提高肿瘤靶区的受照剂量并降低周围正常组织的受照剂量与范围，从而达到保护危及器官的目的[1-2]。调强放疗计划设计过程中，有很多因素影响剂量结果，比如射野方向、数量，子野数量，子野最小面积，子野最小剂量等，这些参数都需要物理师根据经验而选定，因此，需要知道这些因子对计划的影响趋势。本研究以宫颈癌为例，研究子野数量对静态调强治疗计划的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 随机选取2015年1月至12月在本科室进行调强放疗的20例Ⅱa期宫颈鳞癌术后患者进入本研究，患者中位年龄48(38～67)岁，瘤床计划靶区(planning target volume，PTV)平均长度18.27 cm,范围15.9～20.4 cm；平均体积为1 546 cm3,范围1 218～1 776 cm3。患者俯卧于碳纤维腹板上，在CT下行0.3 mm层厚增强扫描，扫描范围从第四腰椎上缘到会阴部。所得CT图像传输至放疗计划设计系统。由同一医生勾画靶区和正常器官，临床靶区(clinical target volume，CTV)包括上1/2阴道及残端、阴道旁软组织和盆腔淋巴引流区域(髂总、髂内、髂外、闭孔及骶前淋巴结区)，范围为上界达第4～5腰椎间、下界达闭孔下缘水平。CTV外放0.5 cm为PTV。危及器官包括小肠、直肠、膀胱、双侧股骨头。

1.2 计划设计 调强计划使用Pinnacle3计划系统，治疗加速器为SIEMENS Primus直线加速器。多叶准直器共29对光栅，中间27对等中心平面宽度1 cm，两边各1对等中心平面宽度为6.5 cm,最大射野40 cm×40 cm。使用7野共面照射，6 MV X线，射野方向均分(0°、51°、102°、153°、204°、256°、307°)。最小子野面积8 cm2,最小机器跳数为5 MU，直接机器参数优化，优化最大迭代120次。处方剂量为PTV 46 Gy/23次。每例患者的子野数目先设为25个，当计划符合临床要求后拷贝该计划，只修改子野数为15、30、40、60，其余约束条件不变，最后每例患者共得到5个计划。

1.3 计划评估 分析靶区危及器官的剂量直方图(dose volume histogram，DVH)，靶区的评价参数包括最大剂量、最小剂量、平均剂量、适形指数[(confonnal index，CI)，CI=VTref/VT ×VTref/Vref,其中VT表示靶区体积，VTref表示参考等剂量线曲面所包含的靶区体积，Vref表示参考等剂量线曲面所包含的三维空间体积，CI值为0～1，值越大，适形性越好]、均匀指数[(homogeneity index，HI),HI=D5/D95，其中D5表示5%的PTV接受的最低剂量,D95表示95% PTV接受的最低剂量,HI值越接近1，表示靶区剂量均匀性越好]。直肠膀胱股骨头的评价参数包括V30、V40和平均值。统计各计划的机器跳数。每个治疗计划所需的执行时间用以下的公式来计算[T=6.4S+12.3F+0.3M+0.17G,其中T为治疗时间(单位s)，S为总的子野数，F为射野数，M为机器跳数，G为机架旋转总角度][3]。

2 结果

2.1 DVH图评估 子野数目15的靶区剂量分布差于其他计划，4 000 cGy剂量线包绕的危及器官多于其他计划。

2.2 靶区剂量评估 PTV最大剂量随子野数的增多而减小；PTV的最小剂量随子野数目的增多而增大；平均剂量基本接近。PTV的HI平均值分别为1.23、1.12、1.11、1.09、1.08，随子野数目的增加而逐渐趋向于1；进一步组间分析，15子野计划方案与其他方案的HI值比较差异均有统计学意义(P均<0.05)；PTV的CI平均值分别为0.75、0.86、0.87、0.88、0.89,组间分析可得，15子野数目计划方案与其他计划方案的CI值比较差异有统计学意义(P均<0.05)，25子野计划方案与其他计划方案的CI值比较差异均无统计学意义(P均<0.05)。见表1。

2.3 危及器官受照剂量和体积 随子野数目的增多，膀胱V30、V40、V50，小肠V30、V40，左右股骨头V30、V40和直肠的V40平均值基本呈减少的趋势，各参数比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。各计划直肠V50比较差异有统计学意义(P<0.05),分别为(14.08±13.57)%，(5.41±5.89)%，(4.18±4.85)%，(2.54±2.97)%，(2.09±3.91)%。见表2。

表1 5种计划方案靶区受照剂量统计分析结果比较

表2 5种计划方案危及器官受照剂量统计分析结果比较 %

2.4 机器跳数与治疗时间 随子野数目的增加，机器跳数MU平均值增加，分别为415、473、497、560、635，差异有统计学意义(P均<0.05)，且随着随子野数目的增加，治疗时间显著增多(P均<0.05)。见表3。

表3 5种计划方案机器跳数比较

3 讨论

调强放疗较三维适形治疗具有明显的剂量学优势，明显降低宫颈癌患者盆腔脏器不良反应，改善患者生活质量[4-5]。盆腔照射的主要危及器官有膀胱、小肠和股骨头。宫颈癌患者调强放疗时膀胱充盈状态对危及器官保护更好，膀胱充盈体积变化会对宫体、宫颈的位置产生影响,并且随着充盈体积变化的增加,平均最大位移改变越明显，同时自然憋尿充盈的差异并不会导致宫颈有意义的位移改变[6-7]。患者治疗时采用俯卧位，因为俯卧位能更好保护小肠[8]。

影响治疗时间的因素主要有射野数量和子野数目及机器跳数等，过去学者也对部分肿瘤病种的治疗进行了相关研究[9-10]。宫颈癌的靶区相对比较复杂，因此射野、子野数目在宫颈癌中的研究较少，研究较多的膀胱充盈、位置重复性对剂量的影响。

宫颈癌调强放疗一般采用5、7或9野固定入射角计划，相对于5野，7野计划能获得更好的适形性[11-12]，因此本研究宫颈癌放疗计划采用7野计划。蒋晓芹等[13]应用Pinnacle计划系统研究了直肠癌术后患者不同子野数的调强计划之间的靶区剂量与危机器官的受照剂量的差异，发现25个子野是直肠癌术后调强计划比较合理的选择。其他子野参数的选择，如最小子野面积和最小子野跳数影响宫颈癌IMRT计划质量[14]。邱嵘等[15]认为最小子野面积放大至7 cm×7 cm 时仍可得到靶区剂量分布合理。治疗计划设计时，各参数的选择具有重要的临床意义，选择合适的参数，可以缩短治疗计划的设计时间，得到满足临床要求的治疗计划。本研究探讨子野数对宫颈癌术后IMRT治疗计划的影响，为临床宫颈癌术后调强放疗计划设计提供参考与借鉴。

15子野的计划在PTV的CI和HI上明显差于其他计划，靶区内外出现较多剂量热点与冷点，靶区内高剂量区域较多，这是因为子野数目较少时，每个子野的剂量强度调制压力较大。

25子野的计划在PTV的CI和HI上得到明显改善，基本符合临床需求。危及器官受量也有所减少。

30、40和60子野的计划在PTV的CI和HI与25子野计划比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。但随着子野数目的增加，子野交换时间增多，患者的治疗时间增加，暴露在射线环境下的时间增多，增加二次致癌风险[16]，也将占用更多的机器时间，降低机器效率。

总之，本研究探讨了子野数目对宫颈癌调强计划质量的影响，在保证治疗质量的前提下选定合适的子野数目可以减少计划设计的时间，25子野可以作为宫颈癌调强治疗计划子野数目的参考值。

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