射野分裂技术对宫颈癌术后静态调强放射治疗计划的影响

崔晓磊 李 莎 陈国梁 张奋进

宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，而放射治疗是宫颈癌治疗中的一个重要组成部分。调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)可同时考虑靶区的治疗剂量及周围危及器官(organ at risk，OAR)的耐受剂量，从而保证了靶区的高剂量以及对周围正常组织的保护，对于宫颈癌术后大范围外照射，IMRT更具有优势[1-3]。瓦里安直线加速器的多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)在形成照射野形状时的运动范围是有限的，这会导致其形成射野的最大宽度也是有限的。宫颈癌术后放射治疗需要进行大野照射，为使调强放射治疗能应用于这种大野照射的情况，很多治疗计划系统的调强优化模块中使用了分裂射野技术，当射野宽度＞14 cm时会自动分裂成2个或2个以上的邻接子射野[4-6]。

有研究报道，在头颈部肿瘤大野照射的动态调强放射治疗中，非分裂射野技术相比分裂射野技术可减少机器跳数和治疗时间，并且不存在分裂子野交接处产生剂量冷点或热点的问题[7]。为此，本研究应用Raystation计划系统，比较非分裂射野与分裂射野的方法对宫颈癌术后患者的静态调强放射治疗计划结果的影响，讨论射野分裂技术在宫颈癌术后静态调强计划中的必要性。

1 资料与方法

1.1 临床资料

随机选取2017年1-11月在原兰州军区兰州总医院接受放射治疗的15例宫颈癌Ⅰb期行子宫切除加盆腔淋巴结清扫术后的患者，年龄41～67岁，平均年龄(51±7)岁。入选病例满足计划靶区(planing target volume，PTV)宽度＞14 cm。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 材料与设备

数据采集使用Raystation治疗计划系统(瑞典RaySearch公司)，版本为4.7.2；Aquilion ONE型定位CT扫描(日本东芝TOSHIBA公司)；瓦里安21EX型加速器(美国VARIAN公司)。

1.3 治疗方法

(1)影像定位。所有患者均采用真空体膜固定，俯卧位行螺旋定位扫描，层厚5 mm，扫描范围在头脚方向均长于PTV至少10 cm。

(2)由医生勾画靶区及OAR。

(3)计划设计。采用瓦里安21EX加速器，在Raystation计划系统上按PTV处方剂量50 Gy/25 F设计调强治疗计划，选用SMLC调强方式，6 MV-X射线，剂量率400 MU/min，在Plan Optimization模块下进行计划优化。全部计划均采用7野，角度选用210°、280°、320°、0°、40°、80°和150°，机头角度为0°，床角为0°。优化时均设定最大子野数50，最小子野面积5 cm2，单次最小机器跳数为5 MU。每例患者按照是否勾选允许分裂射野选项(Split if necessary)设计两种调强治疗计划，并使所有计划均满足以下剂量要求：PTV≥95%的体积接受剂量达到47.5 Gy，膀胱和直肠V45＜45%，小肠V40＜10%，脊髓Dmax≤4000 cGy。

1.4 观察指标

基于计划射野方向相同，为便于比较，将所有计划归一到D95%=47.5 Gy。利用剂量-体积直方图(dose-volume histogram，DVH)分别记录使用两种技术的治疗计划中PTV的适形度指数(conformity index，CI)、均匀性指数(homogeneity index，HI)和平均剂量Dmean，D1为PTV的最大剂量，D99为PTV的最小剂量。OAR主要记录膀胱、直肠受照＞50 Gy的体积V50，小肠受照＞40 Gy的体积V40和脊髓最大剂量Dmax。同时还有计划的射野数、机器跳数和计划执行时间进行对比和分析。本研究的治疗时间为放射治疗技师调取患者治疗数据到出束结束的时间，不含摆位时间，其中CI越接近1靶区适形度越好，CI计算为公式1：

式中VT为靶体积，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，参考等剂量面取95%的剂量线。

HI值越接近1剂量分布均匀性越好，HI计算为公式2：

1.5 统计学方法

使用SPSS 16.0软件对收集的数据进行分析，计量资料结果以均值±标准差(x-±s)表示，采用t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两种计划方法的射野数、机器跳数和治疗时间比较

非分裂射野的计划均为7个野，而分裂射野的计划均为14个野，分裂射野的方法明显使机器跳数和治疗时间增加。两种计划方法的机器跳数和治疗时间比较差异有统计学意义(t=-15.385，t=-25.890；P＜0.05)，见表1。

表1 两种治疗计划子野数和机器跳数比较

表1 两种治疗计划子野数和机器跳数比较

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2.2 两种计划方法的PTV参考指标比较

两种方法只在PTV均匀性指数HI这一指标的比较中差异有统计学意义(t=2.428，P＜0.05)；而在PTV最大、最小、平均剂量和适形度指数CI这些指标的比较中差异均无统计学意义(t=2.112，t=-0.934，t=1.869，t=1.985；P＞0.05)，见表2。

2.3 两种计划方法的OAR参考指标比较

结果显示，两种方法只在直肠V50这一指标的比较中差异有统计学意义(t=-4.053，P＜0.05)，分裂射野方法使得直肠V50值略有增大。两种计划OAR的各项指标结果见表3。

表2 两种治疗计划PTV参考指标比较

表2 两种治疗计划PTV参考指标比较

注：表中D1为PTV1%体积剂量；D99为PTV99%体积剂量；Dmean为PTV平均剂量；CI为PTV适形度指数；HI为PTV均匀性指数。

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表3 两种治疗计划OAR参考指标比较

表3 两种治疗计划OAR参考指标比较

注：表中V50为受照50 Gy对应体积；V40为受照40 Gy对应体积；Dmax为最大剂量。

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3 讨论

本研究结果显示，与非分裂射野的计划比较，分裂射野技术使治疗计划的射野数目增加了1倍，使总机器跳数增加了近30%，使治疗时间也增加了约1/3。这种结果符合预期，因计划执行过程中需要放射治疗技师手动调用射野文件和输入数据等操作，射野数和机器跳数增加势必导致治疗时间相应增加。可见，非分裂射野的方法能明显减少射野数、机器跳数和治疗时间，有助于减少患者接收的散射剂量。有研究发现，单次照射时间延长和照射间歇的增加会影响放射治疗生物学效应[8-10]。因此，非分裂射野的方法可能更加有利于生物学效应的提升。

对于靶区而言，分裂射野的计划能得到相对略好的PTV均匀度指数HI，但在其他指标方面，两种计划的结果均比较一致，且均能满足临床剂量分布要求。非分裂射野的计划虽然射野数目少，单个射野有更大可能存在剂量欠缺，但这种欠缺由其他射野可以达到令人满意的补偿效果。这种情况下，分裂射野对于PTV均匀度指数HI的微弱提升对计划质量并不具有大的提升意义。

对OAR而言，两种计划中膀胱、小肠和脊髓参考指标的差异均无统计学意义，只有直肠V50值的差异有统计学意义，且分裂射野的计划直肠V50略有升高，但二者均能满足临床剂量要求。直肠这一指标的差异可能是分裂的各射野之间进行剂量补偿所导致，也有可能是叶片的漏射和透射导致，对此有待于进一步研究。

4 结语

非分裂射野计划在获得与分裂射野计划相近的靶区和OAR剂量分布的同时，还能有效减少机器跳数，节省治疗时间，因此在可以满足临床治疗要求的前提下，应该以非分裂射野技术为主进行静态调强计划的设计，以此提高治疗效率，降低加速器的损耗。对于宫颈癌术后静态调强计划，分裂射野技术并未使靶区和OAR在剂量分布上得到大幅度的优化，同时其射野数量、机器跳数和治疗时间却有大幅增加，因此在可以满足临床治疗要求的前提下，应优先选择非分裂射野技术进行静态调强计划的设计，以便有效提高治疗效率，降低损耗。