动态调强与容积调强在老年宫颈癌根治性放疗中的剂量学差异

张道明 国 慧 张 奇 王爱馥 刘林林

(吉林大学第二医院肿瘤中心放疗科，吉林 长春 130041)



动态调强与容积调强在老年宫颈癌根治性放疗中的剂量学差异

张道明 国 慧 张 奇 王爱馥 刘林林

(吉林大学第二医院肿瘤中心放疗科，吉林 长春 130041)

目的 探讨旋转容积调强技术(VMAT)与固定野动态调强技术(IMRT)在老年宫颈癌患者根治性放疗中剂量学及危及器官保护的差异。方法 选取该肿瘤放疗中心接受根治性放疗的老年宫颈癌患者11例，采集CT影像信息后通过VARIAN计划系统对同一图像进行VMAT计划和IMRT计划，比较两者靶区剂量分布、照射野正常组织受量、危及器官受量、治疗时间及加速器跳数(MU)差异。结果 与IMRT计划相比，VMAT计划中的适形度指数(CI)更接近1，均匀性指数(HI)更小，差异有统计学意义(P<0.05)。照射野正常组织低剂量照射中，VMAT计划的V10、V20、V30、V40均低于IMRT计划(均P<0.05)。同时VMAT计划中膀胱的Dmean、V30、V40，小肠的Dmean、V20、V30、V40均低于IMRT计划(均P<0.05)。而在股骨头及直肠保护方面，VMAT计划无明显优势。MU及治疗时间方面，VMAT计划明显缩短。结论 VMAT和IMRT计划均能达到计划要求，但前者具有更优的靶区剂量学分布，同时能更好地保护膀胱和小肠，从而减少相关放疗副反应。VMAT计划的MU及治疗时间明显缩短，更符合实际临床要求。

容积调强；动态调强；宫颈癌；放射治疗剂量

宫颈癌在全世界女性恶性肿瘤发病率中居于第3位〔1〕。根据宫颈癌的治疗原则，对于国际妇产科联盟大会(FIGO)临床分期为ⅡB～ⅣA 期的标准治疗为根治性放疗联合化疗。目前临床工作中，固定野动态调强技术(IMRT)是主要的放疗方案。与传统三维适形放疗技术相比，前者能使剂量更好地分布于靶区范围，同时降低周围膀胱、直肠、股骨头等正常组织接受照射剂量，明显降低放疗不良反应〔2〕。但IMRT治疗时间较长，过程中可能出现患者自主体位变化，造成治疗的不确定性。同时该技术低剂量照射范围较大，仍需要进一步改进以符合精确放疗的要求。旋转容积调强技术(VMAT)可在360°任何角度范围内进行旋转照射，多个方向对肿瘤进行动态照射可获得肿瘤治疗靶区的最大剂量覆盖，从而获得最优化处方剂量分布，具有用时短、效率高的特点〔3〕。本研究比较VMAT与IMRT在老年宫颈癌根治性放疗中的剂量学差异。

1 材料与方法

1.1 对象 吉林大学第二医院放疗科2016年3月至2017年2月接受根治性放疗的老年宫颈癌患者11例。均未行手术治疗，年龄60～69岁，中位年龄64岁。根据FIGO分期方法，其中ⅡB期6例，ⅢA期2例，ⅢB期3例。入组患者经影像学证实均无腹主动脉、盆腔淋巴结转移及远处转移。

1.2 研究方法

1.2.1 CT模拟定位 嘱患者定位前3～4 h口服肠道造影剂(25 ml碘海醇加入500 ml纯净水)，前1 h饮水憋尿。采取仰卧位，使用真空负压体膜进行体位固定。CT扫描期间根据患者体重静脉注射50～100 ml碘海醇进行影像增强。使用飞利浦大孔径CT扫描机，扫描范围上界为第10胸椎下缘，下界为坐骨结节下3 mm，设置层厚3 mm。

1.2.2 靶区和危及器官的勾画 通过本科室VARIAN计划系统，在CT模拟图像上逐层勾画靶区及危及器官。参照美国肿瘤放射治疗协作组(RTOG)相关指南并结合入组患者个体情况，临床靶区(CTV)包括原发肿瘤病灶、全部子宫颈和宫体、宫旁组织以及盆腔淋巴结引流区。盆腔淋巴引流区包括：髂总、髂内外、骶前、闭孔淋巴引流区。对于肿瘤侵犯阴道的患者，应包括肿瘤下端以下3 cm正常阴道，如阴道无侵犯，靶区需包括阴道上段1/2。计划靶区(PTV)定义为以CTV为基础在三维方向外扩0.7 cm所得，通过计划系统自动计算生成。危及器官的勾画包括小肠、直肠、膀胱、股骨头。小肠上界为PTV以上1 cm，下界为PTV以下1 cm，若PTV下方无小肠组织则不勾画。直肠由乙状结肠和直肠交界开始勾画至肛门，膀胱包括整个充盈膀胱及膀胱壁，股骨头勾画至小转子下端。

1.2.3 计划设计方案 通过VARIAN计划系统，对11例患者的影像图片分别进行二弧IMRT计划和7野动态调强技术计划。两种计划均使用6 MV X 射线。VMAT计划采用顺时针181°～179°和逆时针 179°～181°二弧。

IMRT 计划采用7野分布设计。布野角度分别为0°、51°、103°、154°、206°、257°、309°。统一处方剂量为50 Gy，单次剂量为2 Gy，分25次。所有计划要求≥95%的 PTV 体积达到拟给处方剂量，PTV以外接受照射组织不可出现>110%的剂量热点。危及器官剂量限定条件如下：小肠V40<30%、直肠V50<50%、膀胱V50<50%、股骨头V5<50%。

1.2.4 研究评估标准 治疗靶区：通过适形性指数(CI)和均匀性指数(HI)评估靶区的剂量分布情况，采用Van′t Riet〔4〕公式：CI=(PTV 100%/PTV)×(PTV 100%/V 100%)，PTV 100%表示100%处方量所覆盖的PTV体积，V100%表示100%处方量所包含体积。CI值范围为0～1，数值越接近1表示计划适形度越好。根据ICRU 83号文件报道〔5〕建议，使用公式HI=(D2%～D98%)/D50%。D2%表示2%靶区体积所接受剂量，即为靶区近似最大剂量；D98%表示98%靶区体积接受剂量，即为靶区近似最小剂量；D50%表示50%靶区体积接受剂量，即为靶区近似平均剂量。HI值越小表示计划靶区均匀性越好。同时进行以下指标评估：Dmax、Dmin、Dmean、V100%、V105%。危及器官：分别评估小肠、直肠、膀胱、股骨头的Dmax、Dmean、V20、V30、V40、V50水平。同时评估人体组织低剂量照射情况：V5、V10、V20、V30、V40。

1.3 统计学方法 应用SPSS22.0软件进行t检验。

2 结 果

2.1 照射野内人体组织低剂量照射分布 接受5 Gy照射体积两种计划无明显差异(P>0.05)，而VMAT计划中接受10、20、30、40 Gy的照射体积均小于IMRT计划(P<0.05)。见表1。

2.2 靶区剂量学比较 两种计划均可满足计划剂量学分布要求，Dmax、Dmin、Dmean数值相当(P>0.05)。但VMAT的V100%、CI值高于IMRT，V105%、HI值低于IMRT(P<0.05)。见表2。

2.3 危及器官剂量学比较 小肠：二弧VMAT计划中小肠接受平均剂量体积及V20、V30、V40明显低于7野IMRT计划(P<0.05)，而最大剂量两者无差异(P>0.05)。直肠：二弧VMAT计划中接受20 Gy照射的体积较7野IMRT计划低(P<0.05)，Dmean、Dmax无明显差别(P>0.05)。膀胱：二弧VMAT计划的Dmean、V30、V40均低于7野IMRT计划(P<0.05)。股骨头：两种计划剂量学限定无明显差异(P>0.05)。见表3。

表1 VMAT和IMRT照射野内人体组织低剂量照射分布

表2 VMAT和IMRT靶区剂量学比较

表3 两种照射野危及器官剂量学比较

2.4 MU和治疗时间比较 二弧VMAT 计划中 MU 值(6 510.9±70.6)明显低于7野IMRT计划(1 349.4±68.3，P<0.05)。VMAT 的实际治疗时间〔(132 ± 19)s〕明显低于IMRT计划〔(405±21)s,P<0.05〕。

3 讨 论

相对于传统放疗技术，IMRT能更好地对靶区范围剂量分布进行调节，同时降低周围危及器官受量，从而提高放射疗效，降低副反应。但IMRT放疗技术在一些方面存在劣势，如治疗时间延长、MU增加、人体组织接受低剂量照射范围增大等。 VMAT作为目前最新的放射治疗技术，解决了调强放疗这些缺点。它是在调强放疗技术和影像引导放射治疗的基础上，通过计算机系统和放射机器实现的精确放射治疗技术。可同时操作机架角度和旋转速度、剂量率、光阑、准直器，通过动态多叶 准直器(MLC)的连续运动，根据放射计划靶区动态地改变照射野的形状和大小进行调强照射治疗。相关研究表明，与 IMRT 相比，VMAT 可降低人体组织接受照射分散度、减少放疗机器输出量、缩短患者接受治疗时间〔6〕。

本研究表明，两种放疗技术均能满足靶区剂量分布要求，但在CI和HI的比较中，二弧VMAT放疗计划明显优于7野IMRT放疗计划，这说明VMAT有更好的适形度和剂量均匀性，这与Cozzi等〔7〕的研究结果一致。对于未行手术接受根治性放疗的宫颈癌患者，靶区剂量的优化更为重要。 另外VMAT中的照射野内人体组织低剂量体积低于IMRT，可以更好地保护正常组织，在理论上也降低了因放射引发第二原发肿瘤的风险。在危及器官保护方面，Huang等〔8〕对13 例宫颈癌患者 VMAT 和IMRT计划剂量学分析，结果显示 VMAT 计划在危及器官的保护方面有一定优势。相关文献报道，接受放疗的宫颈癌患者中重度放射性肠炎发生率5.3%～15.6%，放射性膀胱炎发生率为 2.48%～5.6%〔9〕。对于老年宫颈癌患者来说，出现此类并发症后治疗难度更大，严重影响生存质量，减少危及器官放射受量理论上能够降低此类放疗副反应的发生。在放疗实施的实际过程中因患者自主呼吸、运动的不确定性，随着治疗时间的延长会出现实际体位与计划体位匹配程度降低，因此减少治疗时间能够提高患者的依从性，降低治疗误差。VMAT计划中MU值总和明显低于IMRT，这减少了机器损耗，提高了加速器治疗效率。但在放疗计划制定过程中，VMAT所用时间较IMRT长，优化条件更为复杂，增加了物理师的工作量。本研究显示VMAT作为一种先进的放疗技术，在宫颈癌放疗计划制定中能更好地对靶区剂量进行优化，减少危及器官受量，降低治疗时间，减少机器损耗。但本研究样本数量较少，可能存在样本选择的偏倚性，同时对于预后和放疗副反应需进一步的临床观察。

1 Arbyn M，Castellsague X，de Sanjose S，etal.Worldwide burden of cervical cancer in 2008〔J〕.Ann Oncol，2011；22(12)：2675-86.

2 夏 怡，李云海，赵 森，等.宫颈癌术后适形调强放疗与三维适形放疗同步化疗的对比研究〔J〕.中国癌症杂志，2012；22(2)：143-8.

3 Shaffer R，Nichol AM，Vollans E，etal.A comparison of volumetric modulated arc therapy and conventional intensity modulated radiotherapy for frontal and temporal high-grade gliomas〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2010;76(4)：1177-84.

4 Otto K.Volumetric modulated arc therapy：IMRT in a single gantry arc〔J〕.Med Phys，2008；35(1)：310-7.

5 ICRU International Commission on Radiation Units and Measurements.Prescribing，recording，and reporting photon-beam intensity modulated radiation therapy(IMRT). ICRU Report 83〔J〕.J ICRU，2010;10(1)：1-106.

6 Rao M，Yang W，Chen F，etal. Comparison of Elekta VMAT with helical tomotherapy and fixed field IMRT：plan quality，delivery efficiency and accuracy〔J〕.Med Phys，2010;37(3)：1350-9.

7 Cozzi L，Dinshaw KA，Shrivastava SK，etal. A treatment planning study comparing volumetric arc modulation with RapidArc and fixed field IMRT for cervix uteri radiotherapy〔J〕.Radiother Oncol，2008;89(2)：180-91.

8 Huang B，Fang Z，Huang Y，etal.A dosimetric analysis of volumetric-modulated arc radiotherapy with jaw width restriction vs 7 field intensity-modulated radiotherapy for definitive treatment of cervical cancer〔J〕.Br J Radiol，2014;87(1039)：20140183.

9 Kim TG，Huh SJ，Park W. Endoscopic findings of rectal mucosal damage after pelvic radiotherapy for cervical carcinoma：correlation of rectal mucosal damage with radiation dose and clinical symptoms〔J〕.Radiat Oncol J，2013;31(2)：81-7.

〔2017-05-23修回〕

(编辑 袁左鸣/滕欣航)

刘林林(1970-)，女，教授，博士生导师，主任医师，主要从事肿瘤的精确放疗研究。

张道明(1994-)，男，在读硕士，主要从事恶性肿瘤的放射治疗研究。

R73

A

1005-9202(2017)14-3509-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.14.058