根治放射治疗宫颈癌患者中旋转容积调强与固定野静态调强的剂量

柏晗 ，陈飞虎 ，李文辉 （通信作者），李岚 ，朱思瑾 ，刘旭红

1 云南省肿瘤医院 （云南昆明 650118）；2 昆明医科大学第三附属医院 （云南昆明650118）；3 云南省粒子天体物理重点实验室 （云南昆明 650118）

宫颈癌是我国常见的妇科恶性肿瘤，放射治疗在宫颈癌患者综合治疗中的应用广泛，研究显示，同期放化疗可显著提高宫颈癌患者的总生存率和局控率[1]。固定野静态调强放射治疗（sIMRT）因强大的射束调制能力，取代了三维适形放射治疗（3DCRT），成为宫颈癌患者放射治疗的主流技术。相比3DCRT技术，sIMRT技术能更好地保护膀胱和小肠等危及器官，但带来的问题是sIMRT的治疗时间延长，相对生物学效应下降；且治疗时间的延长，增加了宫颈癌靶区和危及器官在治疗中发生位移的潜在风险，相对生物学效应的下低和潜在的位移风险都在“拉低”sIMRT技术在剂量学上取得的优势[2-5]。旋转容积调强放射治疗（VMAT）也是调强技术的一种，但VMAT技术的治疗时间比sIMRT技术短，且有研究表明相对sIMRT技术在前列腺、乳腺癌等病种患者的放射治疗上，VMAT具有剂量学上的优势[6-7]。本研究拟用常见的Pinnacle 9.10放射治疗计划设计系统，为11例Ⅱb～Ⅲb期接受根治放射治疗的宫颈癌患者设计VMAT和sIMRT计划：VMATPinnacle和sIMRTPinnacle，比较VMATPinnacle和sIMRTPinnacle的剂量，评估两种物理方案的优缺点，为选择合适的宫颈癌患者根治放射治疗物理方案提供参考。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取2017年在我科室接受根治放射治疗的宫颈癌患者11例作为研究对象，年龄35～61岁，中位年龄48岁；患者均未接受过手术，无放射治疗禁忌证，行根治性放射治疗。腹盆腔内阳性淋巴结（GTVnd）外扩0.5 cm后形成计划靶区（PGTVnd），给予治疗剂量62.5 Gy/25 F；临床靶区（CTV）前后左右外放0.5 cm，上下（头脚）外放0.8 cm得到计划靶区（PTV），给予预防剂量45 Gy/25 F。

1.2 方法

1.2.1 体位固定和CT扫描

患者均取仰卧位，热塑网膜固定，在自由呼吸状态下应用德国Siemens公司的Sensation Open 24 CT模拟定位机扫描定位，扫描范围从横膈顶至耻骨联合下缘1 cm，重建3 cm层厚，经局域网传至Pinnacle 9.10三维放射治疗计划系统工作站。

1.2.2 靶区和危及器官的定义

由患者的放射治疗主管医师根据ICRU 52、62号报告定义放射治疗靶区，GTVnd包括下腹部和盆腔内阳性淋巴结；CTV上界至腹主动脉分叉处，约L4-5间隙，下界至闭孔下缘，左右界包括双侧髂总、髂内外血管周围、闭孔淋巴区。定义的危及器官主要包括直肠、膀胱、小肠和股骨头。

1.2.3 物理计划的设计

在Pinnacle 9.10系统上定义好GTVnd、PGTVnd、CTV、PTV及所有的危及器官后，物理师根据医师的推荐标准和本研究拟要统计的剂量体积参数，在Pinnacle 9.10为每例患者分别设计VMATPinnacle和sIMRTPinnacle，VMATPinnacle计划均设置为共面双弧，逆时针180.1°～180°，而后顺时针180°～180.1°，治疗床角度为0°，小机头顺时针旋转5°，sIMRTPinnacle计划均设置为共面7野均分360°，最小子野面积为5 cm2，最大子野数为80。所有计划均选择6 MV光子线进行计划的设计，VMATPinnacle和sIMRTPinnacle优化时的目标函数设置见表1。

表1 计划设计时目标函数的设计情况

1.3 临床评价

将处方剂量归一至95%的PTV体积，即使处方剂量覆盖95%以上的靶区体积，借助剂量体积直方图DVH、剂量统计表和等剂量曲线分布图对靶区和危及器官的吸收剂量进行比较。（1）PGTVnd、PTV的评价指标：适形指数（CI）和均匀性指数（HI）。（2）危及器官的评价指标：直肠的V20、V30、V40、V50、MeanDose；膀胱的V20、V30、V40、MeanDose；小肠的V10、V20、V30；股骨头的 V20、V30、V40。

1.4 统计学处理

采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PGTVnd和PTV的CI、HI比较

VMATPinnacle和sIMRTPinnacle计划均能较好地满足处方剂量覆盖95%以上靶区的要求。分析PGTVnd和PTV的CI，VMATPinnacle优于sIMRTPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）；分析PGTVnd的HI，VMATPinnacle优于sIMRTPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 靶区PGTVnd、PTV的CI、HI比较（±s）

表2 靶区PGTVnd、PTV的CI、HI比较（±s）

注：“-”为无数据；与sIMRTPinnacle比较，aP＜0.05

PGTVnd sIMRTPinnacle 0.79±0.07 1.12±0.05 VMATPinnacle 0.84±0.06a 1.06±0.03a PTV sIMRTPinnacle 0.78±0.02 -VMATPinnacle 0.85±0.05a -

2.2 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中危及器官剂量体积比较

2.2.1 直肠剂量体积比较

VMATPinnacle和sIMRTPinnacle计划在直肠的低剂量V20、V30上比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；在高剂量V40上，VMATPinnacle优于sIMRTPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）；但在更高剂量V50上，两者差异无统计学意义（P＞0.05）。在直肠的 MeanDose上，VMATPinnacle优于sIMRTPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中直肠剂量体积比较（±s）

表3 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中直肠剂量体积比较（±s）

注：与sIMRTPinnacle比较，aP＜0.05

VMATPinnacle 99.6±0.16 99.3±0.51 95.8±1.21a 0.0±0.00 4 525±130a sIMRTPinnacle 99.8±0.01 98.4±0.17 97.1±1.32 0.0±0.00 4 646±185

2.2.2 膀胱剂量体积比较

两种计划在膀胱的V20和MeanDose上比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；在膀胱的V30上，sIMRTPinnacle略优于VMATPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）；而在直肠的V40上，VMATPinnacle略优于sIMRTPinnacle，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表4。

表4 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中膀胱剂量体积比较（±s）

表4 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中膀胱剂量体积比较（±s）

注：与VMATPinnacle比较，aP＜0.05

VMATPinnacle 97.0±1.11 92.6±1.66 86.6±3.11 4 481±105 sIMRTPinnacle 98.7±1.26 90.5±2.14a87.7±4.87 4 418±121

2.2.3 小肠和股骨头剂量体积比较

小肠和股骨头的剂量体积在两种计划中，除小肠的V10，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表5。

表5 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中小肠和股骨头剂量体积比较（±s）

表5 VMATPinnacle和sIMRTPinnacle中小肠和股骨头剂量体积比较（±s）

注：与VMATPinnacle比较，aP＜0.05

VMATPinnacle 86.6±5.12 60.9±3.81a 35.9±2.64a sIMRTPinnacle 87.2±6.33 75.3±7.99 48.2±2.76计划名称 股骨头V10 V20 V30 VMATPinnacle 46.4±3.11a 23.0±3.38a 4.6±3.05a sIMRTPinnacle 48.8±5.14 32.3±4.25 7.5±2.61?

3 讨论

宫颈癌患者根治放射治疗的PTV通常是个凹形的区域，采用VMATPinnacle和sIMRTPinnacle均能获得较好的处方剂量覆盖。两种计划结果统计显示，VMATPinnacle和sIMRTPinnacle计划在靶区的其他方面（除处方剂量覆盖）和危及器官的体积剂量上均存在差异。在PGTVnd和PTV的CI，及PGTVnd的HI（PTV内含有PGTVnd，PGTVnd的吸收剂量62.5 Gy远高于PTV的吸收剂量45.0 Gy，统计PTV内剂量的HI已没有均匀的意义）上，VMATPinnacle均优于sIMRTPinnacle，差异有统计学意义（P＜0.05）。VMAT和sIMRT都是调强放射治疗技术，VMAT之所以能显现出更好的优势，原因在于VMAT可调制的参数更多，如机架的角度、辐射的剂量率、射野的数量等[8]。

直肠是距离靶区近且体积较小的危及器官，一部分又与靶区重叠，重叠部分在Pinnacle计划设计系统中会出现靶区和危及器官“相互争夺”的现象，因靶区的处罚权重高，因此通常重叠部分会归为靶区。直肠的V20、V30、V40值都很高，直肠的V50均为0，原因一是直肠距离高剂量的PGTVnd较远，二是在计划优化时，均对直肠最大剂量给予了高处罚的约束。

膀胱体积剂量受其本身的充盈与否影响较大，本研究入组的11例患者，膀胱的充盈都不太充分，导致了剂量体积的统计数值略偏高[9]。膀胱的体积较大，其结果比直肠复杂：V30，sIMRTPinnacle优于VMATPinnacle；V40，VMATPinnacle优于sIMRTPinnacle。VMAT计划聚焦的机架角度远远多于sIMRT计划，这就决定了在靶区的边缘VMAT计划能实现“更快”的剂量“跌落”，因此与靶区毗邻的膀胱被高剂量（40 Gy）“卷入”的体积相对较少；但高聚焦会导致相对较低的剂量线（30 Gy）外扩，这可能是sIMRTPinnacle优于VMATPinnacle的原因。

小肠的体积更大，因此从低剂量的V20便已开始出现差异。股骨头的密度较高，电子在低密度肌肉与高密度骨头交界面处失去平衡，Pinnacle的CCC算法的计算值会低于实际测量值，也就是说两种计划的实际照射值会略高于计算所得到的剂量体积值，因此选择更低的剂量体积值的计划会更有利于保护股骨头。

但在临床实践中，剂量还受到其他一些因素的影响。宫颈癌位于腹盆腔内，其吸收剂量很容易受摆位误差、膀胱直肠的充盈程度和小肠状态的影响，sIMRT的治疗时间长，患者发生治疗内位移的可能性会更大，分析VMAT会更好些[10]。

综上所述，对于行根治放射治疗的宫颈癌患者，选用VMAT计划存在潜在的剂量学优势。