鉛門設(shè)置對宮頸癌術(shù)后VMAT計劃的劑量學(xué)影響

張向?qū)W，張謙，孫春堂，尹如鐵，李清麗，曾靖，陳亞正

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院 婦產(chǎn)科，四川 成都 610041

引言

宮頸癌是人類高發(fā)癌癥之一[1-2]，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT）計劃作為成熟的宮頸癌放射治療技術(shù)已在臨床上得到廣泛應(yīng)用[3-4]。該技術(shù)與固定野調(diào)強相比，具有計劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV）劑量均勻性好、危及器官（Organ at Risk，OAR）受量低、患者治療時間短、射野總跳數(shù)低等優(yōu)勢，在頭頸部、胸部和腹部放療中得到廣泛應(yīng)用。VMAT計劃設(shè)計與劑量率、多葉光柵（Multi-Leaf Collimator，MLC）寬度、鉛門位置與角度、劑量限值條件等參數(shù)密切相關(guān)，放射治療計劃設(shè)計是放療的重要環(huán)節(jié)，計劃質(zhì)量直接影響放療療效，因此研究如何進一步提高計劃質(zhì)量對于放療技術(shù)的臨床應(yīng)用有重要意義[5]。鉛門大小與位置是影響VMAT計劃的重要因素[6]，本文根據(jù)臨床需要，對鉛門進行了3種不同設(shè)置，旨在分析不同計劃的劑量學(xué)差異，以期為臨床應(yīng)用提供一定的理論參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

隨機選取2021年9—12月于四川大學(xué)華西第二醫(yī)院接受放射治療的14例宮頸癌術(shù)后患者作為研究對象，患者年齡29～60歲，中位年齡43歲。依據(jù)國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟分期（2018年）[7]，宮頸癌為ⅠB～ⅡA期，病理類型為鱗狀細胞癌，醫(yī)生確認患者均存在中危因素，需要接受術(shù)后盆腔放療。

1.2 實驗設(shè)備

使用飛利浦大孔徑（Brilliance Big Bore）CT模擬定位機（飛利浦，荷蘭）獲取患者圖像，并采用Eclipse 15.5（Varian，美國）計劃系統(tǒng)制定放療計劃，加速器為Trilogy（Varian，美國）。

1.3 CT定位方法

所有患者均采用仰臥位，雙上肢上舉抱頭，在CT模擬定位機上做平靜狀態(tài)下掃描，掃描層厚3 mm，掃描范圍為上界T10至下界股骨中段。

1.4 PTV勾畫和處方劑量

劑量處方為45 Gy/25次。臨床醫(yī)師根據(jù)勾畫指南及相關(guān)影像資料（MRI、PET/CT 等）勾畫PTV和OAR[6]。PTV范圍包括宮旁組織、淋巴結(jié)引流區(qū)和陰道殘端，OAR包括膀胱、直腸、小腸、左右股骨頭、骨（髂骨和骶骨）。

1.5 計劃設(shè)計

使用Varian Eclipse 15.5計劃系統(tǒng)，射野設(shè)計為2個全弧（逆時針 179～181°，準(zhǔn)直器角度 357°；順時針 181°～179°，準(zhǔn)直器角度3°），6MV X射線，劑量率600 MU/min，計算網(wǎng)格設(shè)置2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm，并采用各向異性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm，AAA）進行劑量計算。每個VMAT計劃在設(shè)計參數(shù)和優(yōu)化條件一致的情況下，對X方向鉛門進行3種設(shè)置，Y方向鉛門設(shè)置保持一致，其中X方向鉛門由X1和X2 2個值組成，在確保X1完全包裹了PTV后，設(shè)定X1、X2的大小，生成對稱野。X方向鉛門（X1，X2）具體設(shè)計如下：Plan1：逆時針（N，2 cm），順時針（-2 cm，-N）；Plan2：逆時針（N，3cm），順時針（-3 cm，-N）；Plan3：逆時針（N，4 cm），順時針（-4 cm，-N）。其中N值大小是根據(jù)X1方向完全包裹住靶區(qū)決定的，并且同一例患者不同計劃的N值固定不變。鉛門設(shè)置如圖1所示。

圖1 3種計劃鉛門設(shè)置

1.6 計劃評估

PTV劑量學(xué)參數(shù)：將不同PTV劑量歸一至D9545 Gy，從劑量-體積直方圖（Dose-Volume Histogram，DVH）中提取 PTV 最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）、平均劑量（Dmean），以及體積劑量參數(shù)：D2%、D5%、D50%、D95%、D98%；計算PTV 劑量均勻性指數(shù)（Homogeneity Index，HI）[8-11]、適形度指數(shù)（Conformity Index，CI）[8-11]。HI計算方式如公式（1）所示，CI計算方式如公式（2）所示。OAR劑量學(xué)參數(shù)：收集骨（髂骨和骶骨）、膀胱、直腸、小腸、左右股骨頭的V20、V30、V40、Dmean和Dmax（Vx表示照射劑量為x Gy的體積百分比[12-13]），以及比較不同計劃的機器跳數(shù)。

式中，D2%、D98%、D50%分別為DVH圖上2%、98%、50%的靶區(qū)體積所對應(yīng)的劑量；HI越接近于0，表示靶區(qū)均勻性越好。

式中，VT95%為95%處方劑量線所包繞的靶區(qū)體積，VT為靶區(qū)體積，V95%為95%處方劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積；CI值越趨近于1，表示適形度越好。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 24.0統(tǒng)計軟件對本文數(shù)據(jù)進行分析，劑量學(xué)參數(shù)用±s表示，采用一般線性模型的方差分析方法，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3種計劃PTV參數(shù)比較

由表1可知，3種治療計劃均滿足臨床治療要求，3種計劃PTV的Dmax、Dmin、D2%、D5%、D95%、D98%比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），其中Plan1和Plan3的Dmax比較具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.034）；3種計劃的Dmean和D50%比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其中Plan1和Plan3的Dmean比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.010），Plan3分別與Plan1、Plan2的D50%比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.002、P=0.041）。3種計劃的HI和CI比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 3種計劃PTV參數(shù)

2.2 3種計劃OAR劑量學(xué)參數(shù)比較

由表2可知，3種治療計劃均可滿足所有OAR劑量限制要求，3種計劃直腸的Dmax比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.038）；3種計劃左股骨頭的Dmax和V40比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.006、0.049）；3種計劃其余劑量學(xué)參數(shù)均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 3種計劃OAR劑量學(xué)參數(shù)

2.3 3種計劃機器跳數(shù)比較

由表3可知，3種計劃的逆時針跳數(shù)、順時針跳數(shù)和總跳數(shù)比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。Plan1逆時針跳數(shù)、順時針跳數(shù)和總跳數(shù)均高于Plan2、Plan3。

表3 3種計劃機器跳數(shù)

3 討論

本文研究了不同的鉛門設(shè)置對宮頸癌VMAT計劃的劑量學(xué)影響，同時考慮到瓦里安加速器鉛門大小超過14.5 cm時MLC對于PTV和OAR的通量調(diào)制能力下降[14-17]，使PTV劑量分布不均，達不到對OAR的最佳保護效果，因此本研究所有計劃鉛門大小都在14.5 cm以內(nèi)。Kim等[18]研究表明，在VMAT計劃中通過設(shè)置鉛門大小可以起到保護OAR的作用，鉛門和MLC相互配合可以得到最理想的結(jié)果。

本研究結(jié)果顯示，3種計劃所得的PTV和OAR劑量學(xué)有差異。3種計劃的Dmean和D50%比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，且Plan1優(yōu)于Plan2和Plan3，與Clemente等[19]、Losasso等[20]的研究結(jié)果一致，表明更大的鉛門會提高對靶區(qū)劑量的貢獻，從而使靶區(qū)的Dmean和D50%增大。3種計劃直腸的Dmax差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，宮頸癌計劃直腸都是緊貼靶區(qū)的，甚至部分直腸包裹在靶區(qū)里，由于較大鉛門的機器跳數(shù)更少，導(dǎo)致靶區(qū)周圍劑量收縮性降低，為了降低直腸受量，將導(dǎo)致直腸熱點更大。3種計劃左股骨頭的Dmax和V40比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，通過解剖學(xué)分析，左右股骨頭位于宮頸癌靶區(qū)的左右側(cè)，較小的鉛門包裹住的左右股骨頭體積更小，進而使受照射體積和受照射量降低，這與陳寧等[21]、吳凡等[22]的研究結(jié)果一致。3種計劃的逆時針跳數(shù)、順時針跳數(shù)和總跳數(shù)比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，這與方春鋒等[23]、Chen等[24]的研究結(jié)果一致，由于鉛門更大，直接受照射靶區(qū)的體積更大，提高了射線利用率，從而減少了機器跳數(shù)，但較少的機器跳數(shù)，會影響靶區(qū)的HI、CI，因此臨床上在提升腫瘤控制率時，對HI和CI也應(yīng)有一定的要求，以保證治療效果。此外，照射野的大小可能與靶區(qū)體積存在某種聯(lián)系，其能否進一步提高劑量利用率，更好的保護OAR，還需進一步研究探討。

4 總結(jié)

Plan1、Plan2和Plan3 3種鉛門設(shè)置在宮頸癌VMAT中雖然存在一定的劑量學(xué)差異，但均符合劑量學(xué)和臨床要求。鉛門較大的Plan2和Plan3雖然機器跳數(shù)更少，提高了工作效率，但在OAR的整體保護上略弱于較小鉛門設(shè)置的Plan1。本研究為使用Eclipse計劃系統(tǒng)制定宮頸癌放療計劃提供了有效的技術(shù)參考。