宮頸癌患者術后旋轉調強與固定野調強放療計劃的劑量學比較

劉翔宇，王輝東，郭明芳，謝 悅

（1.重慶市腫瘤研究所資產設備部，重慶 400030；2.吉林大學第一醫院放療科，吉林 長春 130021；3.重慶市腫瘤研究所婦瘤科，重慶 400030；4.重慶市腫瘤研究所放療科，重慶 400030）

近年來，隨著計算機技術、CT技術和直線加速器的發展及多葉光柵技術的日益完善，很多放療新技術已經開始在臨床上廣泛使用。固定野調強放療（intensity－modulated radiation therapy，IMRT）技術已經廣泛應用于宮頸癌術后放療，其可以提高靶區適形度，減少周圍正常器官的受量。旋轉調強放 療 （intensity－modulated arc therapy，IMAT）是一種集旋轉治療和多葉準直器動態調強放療優點的放療模式，通過改變劑量率和機架旋轉速度實現劑量的疊加和調整。近幾年IMAT已經得到了越來越廣泛的應用。RapidArc是美國瓦里安公司提供的一種IMAT。目前，國內外關于宮頸癌術后的IMRT和IMAT 2種計劃比較的研究較少。孫曉歡等［1－5］認 為：RapidArc 技 術 在 劑 量 學 分 布 上 與IMRT技術相當或略有優勢。國外學者Cozzi等［6－9］研究表明：RapidArc在宮頸癌放療中靶區覆蓋、減少危及器官受照劑量等方面與IMRT計劃比較有一定的優勢。本研究對宮頸癌根治手術后的患者設計IMRT和IMAT計劃進行放療，主要從物理劑量的角度評估IMRT和IMAT技術治療宮頸癌術后患者各自的劑量學特點，為其能夠更好地應用于臨床提供劑量學參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2013年3—7月在重慶市腫瘤醫院接受宮頸癌根治術的患者19例，病理診斷均為宮頸鱗癌，年齡42～60歲，中位年齡50歲；臨床分期：Ⅰb2期5例，Ⅱa期11例，Ⅱb期3例。19例患者采用雙手抱頭仰臥位，熱塑體膜固定，掃描范圍從第二腰椎上緣至恥骨聯合下5cm，掃描層距為5mm。采用靜脈和口服造影劑雙重造影進行CT掃描。小腸包括造影劑顯示的腸管及其周圍腸系膜組織，CT圖像通過瓦里安Aria局域網傳輸到Eclipse8.6。

1.2 靶區危及器官勾畫 根據ICRU62號報告宮頸癌術后盆腔臨床靶體積 （CTV）包括陰道殘端、陰道旁軟組織和盆腔淋巴引流區域，盆腔淋巴結引流區根據血管走形確定，包括部分髂總和髂內、髂外、閉孔、骶前淋巴結等區域及周圍組織，范圍為上界達4到5腰椎間、下界達閉孔下緣水平。將CTV在三維方向上均外放1cm獲得計劃靶區（PTV）。為計劃比較的方便，僅勾畫直腸、膀胱、小腸和股骨頭，其中小腸包括造影劑顯示的腸管及其周圍腸系膜組織，直腸上界為直腸乙狀結腸交界處、下界為肛門，膀胱包括充盈狀態下的全部膀胱。

1.3 治療計劃設計 選擇瓦里安加速器6MVX射線對19例患者分別做IMAT和IMRT 2種治療計劃，計算靶區、小腸、直腸、膀胱、股骨頭在10、20、30和40Gy等劑量曲線所包繞的體積占各自總體積的百分比分別以V10、V20、V30和V40，表示，為便于比較，統一給予每個計劃45Gy處方劑量，1.8Gy／次。

1.4 調強計劃設計 對這19例患者分別做9野固定野調強計劃和兩弧IMAT計劃。用Eclipse治療計劃系統優化，IMRT角度分別為0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°。治療床及準直器角度均為0°，IMAT計劃的準直器角度為45°或315°，床的角度為0°，機架旋轉角度為逆時針從179.9°到180.1°再順時針到179.9°。

1.5 治療計劃優化耗時長短比較 對于所有計劃優化時，本研究先持優化參數和優先程度一樣，再根據具體計劃中的優化結果進行調整，多次優化，得到最優化結果。記錄計劃優化時間和機器跳數（MU）進行比對。

1.6 劑量分布比較 比較2種計劃靶區均勻指數（homogeneity index，HI）、 靶 區 適 形 度 指 數（conformity index，CI）、靶區危及器官的劑量分布。靶區均勻指數HI的計算公式為：HI＝D5%／D95%，其中D5%和D95%分別為5%和95%靶體積所受到的照射劑量，HI值越大靶區劑量分布越不均勻，HI越接近于1，靶區劑量分布越均勻。靶區適形度指數CI的計算公式為：CI＝ （VT，ref／VT）X （VT，ref／Vref），其中 VT，ref為參考等劑量面所包繞的靶區體積，Vref為參考等劑量面所包繞的所有區域的體積，VT為靶體積，參考等劑量面取95%的處方劑量線。計算靶區的CI，CI＝1時，靶區適形度最高。分別對19例患者的2種計劃，對同種計劃同一危及器官同一百分體積的劑量求平均值，用得出的平均值來比較2種計劃對危及器官的影響。比較2種計劃直腸、膀胱 、小腸、股骨頭的V10、V20、V30和 V40。

1.7 統計學分析 采用SPSS 15.0軟件進行統計學處理。靶區劑量參數、物理參數和危器官劑量參數組間比較采用t檢驗。

2 結 果

2.1 IMRT和IMAT治療計劃靶區的平均劑量、HI和CI IMAT的CI高于IMRT，差異有統計學意義 （P＝0.000）；IMAT 的平均劑量高于IMRT，但差異無統計學意義 （P＞0.05）；IMAT的靶區HI低于IMRT，但差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 不同治療計劃靶區劑量參數Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

表1 不同治療計劃靶區劑量參數Tab.1 Parameters of target doses of different treatment plans （n＝19，）

Group Mean dose（D／cGy）CI HI IMAT 4614.86±53.54 0.88±0.011.08±0.01 IMRT 4604.33±27.55 0.82±0.011.10±0.01 P 0.135 0.000 0.173

2.2 IMRT和IMAT計劃設計時間、治療時間和MU IMAT計劃設計時間明顯增加，約為IMRT的4倍 （P＝0.000）；IMAT計劃治療時間明顯減少，約為IMRT的1／2 （P＝0.009）；IMAT計劃的 MU 明 顯 減 少，約 為IMRT 的1／3 （P＝0.002）。IMAT計劃增加了設計時間，表現為計劃優化和劑量計算用時明顯增加，但是降低了治療時間，提高了治療效率。見表2。

表2 不同治療計劃物理參數Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

表2 不同治療計劃物理參數Tab.2 Physical parameters of different treatment plans（n＝19，）

MU IMAT 129±3 3.17±0.23 Group Planning time（t／min）Treatment time（t／min）527±6 IMRT 30±1 6.55±0.17 1625±8 P 0.0000.009 0.002

2.3 危及器官劑量分布 與IMRT比較，IMAT計劃直腸受量略有增加，但只有V30差異有統計學意義 （P＜0.05）；膀胱低劑量體積 （V10、V20和V30）增加，高劑量體積 （V40）減少，V20、V30和V40的結果有統計學意義 （P＜0.05）；小腸低劑量體積 （V10、V20）增加，高劑量體積 （V30、V40）減少，V10差異有統計學意義 （P＜0.05）；股骨頭受量略有增加，V20差異有統計學意義 （P＜0.05）。危及器官的數據表明：IMAT增加了危及器官的低劑量體積，減少了高劑量體積，其原因是IMAT增加了照射體積，具有更好的適形度。見表3。

表3 不同治療計劃危及器官劑量參數Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

表3 不同治療計劃危及器官劑量參數Tab.3 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans （n＝19，，η／%）

Group Rectum V10 V20 V30 V40 Bladder V10 V20 V30 V40 IMAT 95.24±1.4690.05±2.0073.53±3.1658.86±2.7399.70±0.3094.67±2.8475.80±3.0544.71±2.67 IMRT 94.82±1.5784.70±3.0870.74±5.1058.65±4.2798.86±1.1486.89±3.9171.51±3.2346.85±2.81 P 0.111 0.070 0.026 0.065 0.331 0.009 0.000 0.000 Group Intestine V10 V20 V30 Fermoral head V40 V10 V20 V30 IMAT 86.35±2.75 65.71±2.66 26.55±1.93 8.62±0.6897.31±1.7191.24±5.6510.75±3.15 IMRT 87.45±2.88 64.49±2.50 28.86±2.0510.30±0.7894.54±1.8474.41±3.265.33±1.57 P 2.501 1.212 2.082 1.263 0.134 0.009 0.1003

3 討 論

自Brahme［10］提出逆向調強技術以來，IMRT已經發展成為一種精確的放療技術。Yu［11］在1995年提出IMAT計劃的概念，其在加速器機架連續旋轉過程中通過動態多葉準直器連續運動形成一系列子野，并通過改變劑量率形成可變束流來完成的IMRT方式。2007年Otto［12］對優化算法進行了改良和提高優化效率后開始臨床應用，目前商用產品有瓦里安公司的RapidArc和醫科達的VMAT。

目前已有研 究［13－14］報 道 了IMAT 與IMRT 在前列腺、直腸、宮頸和肺癌等體部腫瘤治療計劃中的差異，結果表明：IMAT劑量分布普遍優于IMRT，并且治療時間和MU顯著降低。宮頸癌術后調強放療是一種復雜的調強方式，靶區形狀以凹形為主，盆腔淋巴結引流區分布范圍廣，走行距離長，形狀不規則，比鄰組織小腸、直腸和膀胱等對射線較為敏感。本文作者對此類復雜靶區應用IMAT和IMRT進行劑量學比較，結果表明：2種計劃均能滿足臨床靶區覆蓋的要求，靶區均勻度兩者基本相當，靶區適形度IMAT優于IMRT。本研究同時對比了危及器官所受劑量，結果表明：2種放療技術所設計的治療計劃，IMAT靶區劑量分布略好于IMRT，危及器官受量無顯著差異，二者均能滿足臨床治療需要。IMAT與IMRT在計劃的設計、驗證和實施方面都有較大的差別，對設備的質量控制要求更高［15］。IMAT的設計時間成倍增加［16－17］。本研究中，IMAT的 MU 比IMRT減少了65%以上，縮短了治療時間，大大減輕了患者的不適感，也提高了腫瘤細胞損傷的生物性效應，從而提高了腫瘤的控制率。同時因為IMAT治療時間大大縮短，治療分次內患者體位移動、器官體積變化和運動等不確定性因素的影響也減小了。這些都顯示出了IMAT計劃的臨床優勢。

綜上所述，與IMAT比較，IMRT在靶區劑量和CI方面有一定的優勢，HI和危及器官受量兩者較為接近。IMAT降低了MU，減少了機器磨損，縮短了治療時間，提高了工作效率。但針對患者的遠期療效還需進一步進行隨訪觀察。

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