非共面容积旋转调强在宫颈癌术后放射治疗中的剂量学研究

陈旭明，陈颖，许奕

上海交通大学附属第一人民医院 放疗科，上海 201620

引言

近年来，容积旋转调强（Volumetric Modulation Arc Therapy，VMAT）广泛应用于各类肿瘤的外照射治疗中。Cozzi等[1]的研究表明VMAT在宫颈癌外放疗中能显著降低直肠、膀胱、股骨头以及小肠等正常组织的受照剂量。同时，近期许多研究[2-4]表明非共面容积旋转调强（noncoplanar VMAT，ncVMAT）在脑肿瘤、肝癌、前列腺癌等多种肿瘤的放射治疗中能起到显著降低正常组织受照剂量的作用。本研究将ncVMAT应用于宫颈癌放疗中，并与共面容积旋转调强（coplanar VMAT，coVMAT）计划比较，对比两种治疗计划在靶区和正常组织剂量分布上的差异。

1 材料与方法

1.1 病例选择

选取2017年5月至8月间我科收治的10例宫颈癌术后患者，其中7例病理类型为鳞癌，3例为腺癌。年龄35～64岁，中位年龄52岁。

1.2 体位固定与CT模拟定位

采取仰卧位，以真空垫和热塑膜固定体位。在膀胱充盈的状态下以2.5 mm层厚行CT模拟定位，扫描上界至第三腰椎上缘，为方便进行非共面计划设计，扫描下界至股骨中段。

1.3 正常组织与靶区勾画

勾画膀胱、直肠、左右两侧股骨头、小肠、髂骨和骶骨等正常组织。临床靶区CTV包括阴道残端及远端至少3 cm，闭孔肌内侧的阴道旁组织。根据术后病理显示盆腔淋巴结转移情况，照射髂总、骶前、髂内、髂外及闭孔淋巴结；必要时照射腹主动脉旁淋巴结区。在CTV的基础上头脚方向外放各8 mm、左右各6 mm、面向5 mm及背向4 mm，成为计划靶区PTV。

1.4 处方剂量

针对PTV的处方，处方剂量定为48 Gy/25 Fx。

1.5 计划设计

每一个病人分别设计两个计划，采用瓦里安Eclipse10治疗计划系统，治疗设备为瓦里安Clinac iX直线加速器。

coVMAT计划：共两个弧，分为顺时针弧（机架旋转自182°至178°）和逆时针弧（机架旋转自178°至182°），小机头分别设置为315°和45°。

ncVMAT计划：分为四个弧，顺时针弧和逆时针弧同上，但设置为机架在40°和320°之间区域不出束；另外设置两个非共面弧，即将治疗床旋转90°，同时设置顺时针（机架旋转自320°至40°）和逆时针弧（机架旋转自40°至320°），小机头分别设置为315°和45°。在制定计划前，为确保计划的真实可实施性，必须将病人置于实际治疗体位，旋转治疗床和机架以确保机架不会碰撞到病人体部，保证治疗安全。

1.6 参数选择

针对PTV的参数选定为适形性指数（Conformity Index，CI）[5]：

式中VTref为参考等剂量线所覆盖的靶区体积，VT为靶区体积，Vref为参考等剂量线所包围的总体积。不均匀指数（Heterogeneity，HI）[6]：

式中D5%和D95%分别为5% PTV体积受照剂量和95%PTV体积受照剂量。

对于膀胱和直肠，考察其30、40 Gy受照体积V30和V40；对于左右两侧股骨头，考察其20、30 Gy受照体积V20和V30；对于小肠，考察其45 Gy受照体积V45；对于骶骨，考察其30、40 Gy受照体积V30和V40；对于髂骨，分别考察其10、20、30和40 Gy受照体积V10、V20、V30和V40。将髂骨、骶骨和两侧股骨头合并为全骨盆，考察其10、20、30 和 40 Gy 受照体积 V10、V20、V30和 V40。

1.7 统计学分析

使用SPSS 22软件对以上参数的统计结果进行配对t检验分析，P＜0.05时具有统计学差异。

2 结果

2.1 PTV

两组计划PTV的适形性指数CI和不均匀指数HI的统计结果，见表1。可见非共面计划的CI好于共面计划，且具有统计学意义（P=0.042），两组计划的HI没有明显差异（P=0.177）。

表1 两组计划的CI和HI比较（x-±s）

2.2 正常组织

两组计划中各个正常组织的受量情况，见表2。

表2 正常组织受量

膀胱V30和V40的统计结果：非共面计划的V30略高于共面计划，且具有统计学意义；两组计划的V40没有明显差异。直肠V30和V40的统计结果：两组计划V30和V40均没有明显差异。左右两侧股骨头V20和V30的统计结果：非共面计划左右两侧股骨头的V20和V30均明显低于共面计划，且具有统计学意义。小肠受照45 Gy剂量的绝对体积V45：两组计划没有明显差异。骶骨V30和V40的统计结果：两组计划V30和V40均没有明显差异。髂骨V10、V20、V30和V40的统计结果：非共面计划可以降低V10、V20、V30和V40的体积，且具有统计学意义。全骨盆V10、V20、V30和V40的统计结果：非共面计划降低了全骨盆的V10、V20和V30体积，且具有统计学意义；非共面组的V40平均值低于共面组，但不具有统计学差异。

3 讨论

非共面技术是优化放疗剂量分布的一种重要手段，能起到提高靶区周边剂量梯度并保护正常组织的作用。Smyth等[2]的研究表明，ncVMAT在原发脑肿瘤的放射治疗中能起到降低靶区周边正常组织受照射剂量的作用，同时不会降低靶区剂量的均匀性。Uto等[7]将ncVMAT应用于颅咽管肿瘤的治疗中，并发现ncVMAT能显著降低两侧海马体的受照射剂量，保护患者认知功能。Orlandi等[8]在不可手术的鼻腔肿瘤患者中比较固定野调强、coVMAT及ncVMAT三组计划，结果显示ncVMAT能更好地提高靶区剂量覆盖率，同时可以显著降低两侧腮腺和耳蜗的受照射剂量。Kim等[9]在肺癌的立体定向放射治疗中应用ncVMAT，结果发现ncVMAT降低了肺的平均剂量及5 Gy照射体积V5。在本研究中，ncVMAT的靶区适形性指数CI较之coVMAT有了一定的提高；HI略差于coVMAT，但没有统计学意义。而在膀胱、直肠和小肠等正常组织受量方面没有发现有明显差异。

同步放化疗已经成为宫颈癌术后患者的标准治疗[10-12]。随着治疗强度的增强，各类并发症概率也随之加大，血液毒性是造成治疗延迟或中断的重要原因[13-15]。已有研究表明，血液毒性与盆腔部骨盆受照体积和剂量有关[16-21]。Mell等[16]指出骨盆V10≥90%的患者发生2级以上血液毒性反应的概率明显高于V10＜90%的患者。Klopp等[17]研究指出骨盆V40＞37%的患者有更高概率发生2级以上血液毒性反应。Albuquerque等[20]指出骨盆V20和2级以上血液毒性相关。Rose等[21]研究表明当骨盆V10＞95%和V20＞76%时，3级以上血液毒性反应发生概率将会上升。因此，降低骨盆在放射治疗中受照射的剂量和体积能降低血液毒性的发生概率。

在本研究中，两组计划两侧股骨头、髂骨和全骨盆的剂量均出现了明显差异，非共面计划显著降低了两侧股骨头的V20和V3以及髂骨和全骨盆的V10、V20、V30和V40，且具有统计学意义（P＜0.05）。两组计划骶骨V30的均值分别为93.30%和92.80%，V40的均值分别为55.26%和54.66%，虽然非共面组计划的V30和V40平均值略低一些，但此差异不具有统计学意义，这可能与非共面弧并未能避开骶骨有关。

此外，ncVMAT必须在治疗前将病人置于治疗床上，采取治疗体位旋转治疗床和机架以模拟治疗过程，在治疗过程中必须确保机架不会碰撞到病人以确保治疗的安全性。由于引入了非共面弧，所以整个治疗过程的时间将会比共面计划有所增加。

因此，本研究表明，在宫颈癌术后放射治疗中引入ncVMAT，有助于提高靶区的适形度，同时能起到更好地降低两侧股骨头和髂骨的受照射剂量和体积的作用，有助于降低血液毒性反应发生的概率，帮助患者完成整个治疗过程。同时，由于非共面计划的特殊性，治疗时间也会有所增加。此外还必须确保整个治疗过程的安全性。