膀胱體積的變化對前列腺癌三維適形放療劑量學(xué)影響的研究

蘇善寧，曾自力

膀胱體積的變化對前列腺癌三維適形放療劑量學(xué)影響的研究

蘇善寧，曾自力

目的：探索前列腺癌三維適形放療（three dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）患者膀胱充盈與否導(dǎo)致的體積改變對患者腫瘤靶區(qū)的幾何中心位移、腫瘤靶區(qū)及正常組織體積和腫瘤靶區(qū)及正常組織受照射劑量的影響，為前列腺癌臨床3DCRT提供參考依據(jù)。方法：13例病理證實的原發(fā)性前列腺癌患者分別于膀胱充分充盈及充分排空狀態(tài)下行3DCRT掃描。在治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）中，勾畫膀胱充分充盈掃描圖像的腫瘤靶區(qū)和周圍正常組織，勾畫膀胱充分排空掃描圖像的腫瘤靶區(qū)和周圍正常組織，并進行比較。結(jié)果：膀胱充分充盈與充分排空狀態(tài)相比，腫瘤靶區(qū)幾何中心在X、Y、Z方向的移位分別為（0．26±0．22）、（0．39±0．31）和（0．16±0．17）cm?；颊吲R床靶區(qū)體積（clinical target volume，CTV））、計劃靶區(qū)體積（planning target volume，PTV）、直腸及股骨頭平均體積及受照射劑量，在膀胱充分充盈及充分排空狀態(tài)下皆沒有明顯變化（P值＞0．05）。膀胱充盈時，膀胱的平均體積是排空時的512．52%，小腸的平均體積是排空時的68．09%，膀胱的平均受照射劑量是排空時的35．34%，小腸的平均受照射劑量是排空時的15．17%，其差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P值均＜0．05）。結(jié)論：前列腺癌3DCRT中，膀胱體積的改變對腫瘤靶區(qū)中心位移影響較大，與排空狀態(tài)相比，膀胱充盈能減少膀胱及小腸的受照射體積和受照射劑量。

前列腺癌；放射療法；三維適形；膀胱充盈；排空；劑量學(xué)

0 引言

前列腺癌是歐美最常見的男性惡性腫瘤，在我國其發(fā)病率有上升趨勢[1]。好發(fā)于老年，40歲后發(fā)病率緩慢增加[2]。由于前列腺癌患者多為老年人，常因各種合并癥或確診時病情進展而不適宜手術(shù)，因此放射治療已成為主要的治療方法之一[3]。放療中照射劑量與疾病的控制密切相關(guān)，因此提高前列腺癌靶區(qū)的照射劑量、降低周圍正常組織毒副反應(yīng)是目前臨床研究的重點[4]。本文利用三維適形放療（three dime-nsional conformal radiotherapy，3DCRT）治療計劃系統(tǒng)，探索膀胱充盈與否對前列腺癌3DCRT腫瘤靶區(qū)幾何中心位移、腫瘤靶區(qū)及正常組織體積和腫瘤靶區(qū)及正常組織受照射劑量的影響，為前列腺癌3DCRT提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取臨床穿刺細胞學(xué)證實的原發(fā)性前列腺癌患者，病理診斷為腺癌，無嚴重并發(fā)癥，入選的13例患者，年齡51～79歲，中位年齡61歲。根據(jù)腫瘤國際分期標準（tumor nodel metastasis，TNM）（2002年）分為T1期5例、T2期6例、T3期2例，行3DCRT。

1.2 患者的體位固定及CT定位掃描

患者CT定位前1 h，排空膀胱后，間隔30 min分次飲900 mL左右的水+20 mL泛影葡胺，每次450 mL左右。囑患者仰臥于腹部平架上，頭自然放置，雙手上舉抱肘置額前，用熱塑成型體膜固定下腹部。用激光燈校正體位，使患者體中軸與床長軸一致，利用激光燈標記定位中心，在體膜上描記3個“十”字，并用3個鉛點貼在3個“十”字的中心。同一體位下，患者保持平靜呼吸狀態(tài)，行CT增強掃描，掃描層厚2．5mm。

1.3 患者靶區(qū)的確定

將CT掃描信息通過網(wǎng)絡(luò)傳入美國瓦里安公司Eclipse DX治療計劃系統(tǒng)，由患者主管醫(yī)生勾畫靶區(qū)，根據(jù)國際輻射單位和計量委員會（ICRU）的ICRU 50（1993）號報告、ICRU 62（1999）號報告[5]，腫瘤靶區(qū)體積（gross tumor volume，GTV）指腫瘤的臨床灶，為一般的診斷手段能夠診斷出的、可見的、具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍，包括轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)和其他轉(zhuǎn)移的病變。由于前列腺癌CT上未見腫瘤病灶，因此無GTV。臨床靶區(qū)體積（clinical target volume，CTV）包括整個前列腺及其包膜。對于中?；蚋呶；颊撸═3期以及部分T2期患者），CTV還需包括精囊。對于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能性＞15%，或者T2c～T4期并且Gleason評分≥6的局限期前列腺癌患者，CTV可以考慮包括盆腔淋巴引流區(qū)。前列腺和精囊，將CTV向直腸方向外放7 mm，其他方向外放10 mm為計劃靶區(qū)體積（planning target volume，PTV）。盆腔淋巴引流區(qū)，將CTV外放，頭腳方向為10 mm，前后左右7～10 mm為PTV。直腸包括直腸壁和直腸容積，勾畫從直乙交界至坐骨結(jié)節(jié)水平的直腸體積。膀胱包括膀胱壁及其容積，勾畫為CT掃描所見膀胱范圍。股骨頭為CT掃描所見股骨范圍。小腸勾畫范圍為PTV和PTV以上5層小腸體積，包括小腸壁及其容積。

1.4 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)幾何中心移位的變化

設(shè)前列腺癌3DCRT患者身體左右方向為X，前后方向為Y，頭腳方向為Z。利用治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）得到患者膀胱充分充盈CTV的中心坐標（X1，Y1，Z1）、膀胱排空CTV的中心坐標（X2，Y2，Z2），進行比較得到腫瘤靶區(qū)幾何中心在X、Y、Z方向移位的平均值。

1.5 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織體積、受照射劑量的比較

在TPS中采用15 MV X線模擬，為每個病例的膀胱充盈與排空2種狀態(tài)設(shè)計2套治療計劃，均采用6個等角共面野等中心照射，前后、左右共6野均分360°，即射野角度分別為240、300、0、60、120、180°[6]。處方劑量皆為70 Gy（處方劑量是指95%的PTV所受到的最低劑量），每次2 Gy，共35次。利用TPS的劑量-體積直方圖（dose volume histogram，DVH）、劑量-體積直方表、劑量分布等相關(guān)工具研究分析腫瘤靶區(qū)CTV、PTV，正常組織膀胱、直腸、小腸及股骨頭體積，受照射劑量的變化。

1.6 統(tǒng)計方法

采用SPSS13．0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料以±s表示，應(yīng)用配對t檢驗比較各項指標，以P＜0．05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)幾何中心移位的變化

腫瘤靶區(qū)幾何中心在前列腺癌3DCRT患者身體左右方向X、前后方向Y、頭腳方向Z位移幅度的平均值及范圍，膀胱充盈與排空2種狀態(tài)掃描圖像中心坐標相比，X方向為（0．26±0．22）cm，范圍0．00～0．60 cm；Y方向為（0．39±0．31）cm，范圍0．30～1．20 cm；Z方向為（0．16±0．17）cm，范圍0．00～0．50 cm。

2.2 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織體積的比較

膀胱充盈與排空2種狀態(tài)下，前列腺癌3DCRT患者腫瘤靶區(qū)CTV、PTV、直腸和股骨頭平均體積相比，沒有明顯變化，它們的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05）；膀胱充盈時的平均體積是排空時的512．52%，膀胱充盈時小腸的平均體積是排空時的68．09%，其差異都有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05），見表1。

表1 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織體積的比較（±s）mL

表1 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織體積的比較（±s）mL

膀胱狀態(tài) CTV PTV 膀胱體積 直腸體積 小腸體積 股骨頭體積充盈 30．677±2．728 84．333±5．608 342．533±33．577 61．667±13．017 77．167±27．426 123．667±10．171排空 31．667±2．906 86．667±4．978 66．833±7．812 59．333±12．129 113．333±20．276 126．333±11．289 t值 -1．732 -3．500 10．611 1．606 -4．928 -2．219 P值 -0．225 -0．073 -0．009 0．250 -0．039 -0．157

2.3 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織受照射劑量的比較

膀胱充盈與排空2種狀態(tài)下，前列腺癌3DCRT患者腫瘤靶區(qū)CTV、PTV、直腸和股骨頭受照射劑量相比，沒有明顯變化，它們的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；膀胱充盈時膀胱的平均受照射劑量是排空時的35.34%，小腸的平均受照射劑量是排空時的15.17%，其差異都有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織受照射劑量的比較（±s）Gy

表2 膀胱充盈與排空患者腫瘤靶區(qū)及正常組織受照射劑量的比較（±s）Gy

膀胱狀態(tài) 受照射劑量CTV PTV 膀胱 直腸 小腸 股骨頭充盈 73.383±0.685 72.540±0.508 15.007±1.160 34.667±5.571 0.537±0.080 21.033±2.338排空 73.020±0.300 72.050±0.507 42.467±1.387 32.040±6.316 3.540±0.788 21.700±3.147 t值 0.945 3.229 -116.456 3.522 -4.238 -0.822 P值 0.444 0.084 ---0.000 0.072 -0.008 -0.497

3 討論

勾畫PTV時接受折中方案是由于危及器官（organ at risk，OAR）的存在。這種器官是輻射敏感的、臨近PTV的正常組織，它可顯著地影響治療計劃和（或）所施與的吸收劑量水平。OAR可分為串行器官（如脊髓）、并行器官（如肺）和串并行器官（如心臟中冠狀動脈是串行、心肌是并行）3個大類，它直接影響到耐受劑量。像對CTV一樣，ICRU 62（1999）號報告對OAR也強調(diào)如下因素：勾畫其邊界時，必須考慮器官的運動、形狀和（或）大小的變化、擺位等的不確定性，這就引入了計劃危及器官區(qū)（planning risk volume，PRV）的概念。PRV對OAR的含義與PTV對CTV的含義類同。ICRU 83（2010）號報告[7]認為，前列腺癌直腸、膀胱、小腸及股骨的PRV就是OAR。同時認為放療醫(yī)師不能僅僅依靠DVH，而應(yīng)仔細審查逐層的（或三維）劑量分布，以確保PTV可被充分照射，并指出PTV和CTV的劑量均應(yīng)報告，比較二者可以評估擴邊對于保持CTV足夠劑量的能力。

前列腺位置的不確定性包括內(nèi)在和外在2種，前者包括呼吸、膀胱和直腸的充盈程度以及內(nèi)部器官的自主運動等的影響，后者主要是擺位過程中的誤差和體位的影響以及勾畫靶區(qū)的不精確性等。膀胱是一個體積變化較大的囊性器官，位于盆腔中央，鄰近臟器是小腸、前列腺、直腸等，其充盈、排空時能引起膀胱本身及相鄰臟器位置的移動[8-11]。前列腺癌3DCRT患者膀胱充盈與排空2種狀態(tài)掃描圖像腫瘤靶區(qū)中心坐標位移結(jié)果說明膀胱體積的變化對前列腺位置的影響較大，這與Zelefsky M J[8]的研究結(jié)果相同。但前列腺和股骨頭都是實性結(jié)構(gòu)器官，膀胱體積的變化對靶區(qū)和股骨頭體積影響不大，同時在患者仰臥狀態(tài)下直腸體積回縮，膀胱體積的變化對直腸體積的影響也有限[12]。從結(jié)果可知，膀胱充分充盈時的平均體積是排空時的512.52%，膀胱體積明顯增加，膀胱充盈時小腸的平均體積是膀胱排空時的68.09%，其差異都有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。膀胱充分充盈時，將小腸向上擠壓，使小腸上移；膀胱排空時，其縮回的空間被小腸填補。結(jié)果顯示，膀胱充分充盈時，膀胱的平均受照射劑量是排空時的35.34%，小腸的平均受照射劑量是排空時的15.17%，其差異都有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。因此，膀胱充盈時能較好地保護膀胱本身及小腸。然而，患者膀胱充盈體積因人因時差異較大[13]，增加了前列腺、膀胱和小腸位置移動的不確定性，同時也增加了其受照射體積和劑量的不確定性。若無較好的膀胱充盈控制方法，較難控制每次治療時膀胱充盈體積的一致性。每位患者3DCRT前1 h如能像CT定位前1 h一樣，排空膀胱后間隔30 min分次飲900 mL左右的水+20 mL泛影葡胺，每次450 mL左右，可能會較好地控制膀胱充盈體積。

[1] 郭應(yīng)祿．泌尿外科內(nèi)鏡診斷治療學(xué)[M]．北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2004：98-103．

[2] 侯曉榮.泌尿及男性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤[M]//張福泉.放射治療科診斷常規(guī).北京：人民衛(wèi)生出版社，2004：96.

[3] 李曄雄.前列腺癌[M]//殷蔚伯，余子豪，徐國鎮(zhèn)，等.腫瘤放射治療學(xué).4版.北京：中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2008：945-976.

[4] Hanks G E，Hanlon A L，Epstein B，et al.Dose response in prostate cancer with 8-12 years’follow up[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2002，54（2）：427-435.

[5] ICRU.Prescribing，recording，and reporting photon-beam therapy[R]. USA：ICRU，1999.

[6] 鄧文忠，曾自力.前列腺癌三維適形放射治療不同照射方法對劑量分布的影響[J].廣西醫(yī)學(xué)，2012，34（10）：1 354-1 356.

[7] ICRU.Prescribing，recording，and reporting photon-beam Intensity Modulated Radiation Therapy（IMRT）[R].USA：ICRU，2010.

[8] Zelefsky M J，Crean D，Mageras G S，et a1．Quantification and predietors of pmstate position variability in 50 patients evaluated with multiple CT scans during conformal radiotherapy[J]．Radiother Oncol，1999，52（2）：225-234．

[9] Buchali A，Koswig S，Dinges S，et a1．Impact of the filling status of the bladder and rectum on their integral dose distribution and the movement of the uterus in the treatment planning of gynaecological cancer[J]．Radiother Oncol，1999，52（1）：29-34．

[10]Pos F J，Koedooder K，Hulshof M C，et a1．Influence of bladder and rectal volume on spatial variability of a bladder tumor during radical radiotherapy[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2003，55（3）：835-841．

[11]Fokdal L，Honore H，Hayer M，et al．Impact of changes in bladder and rectal filling volume on organ motion and dose distribution of the bladder in radiotherapy for urinary bladder cancer[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2004，59（2）：436-444．

[12]劉躍平，劉新帆，李嘩雄，等．前列腺癌三維適形放療中體位對靶區(qū)和正常組織體積及照射劑量的影響[J]．中華放射腫瘤學(xué)雜志，2005，14（5）：422-426．

[13]Lebesque J V，Bruce A M，KIoes A P，et a1．Variation in volumes，dose—volumes histograms，and estimated normal tissue complication probabilities of rectum and bladder during conformal radiotherapy of T3 prostate cancer[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，1995，33（5）：1 109-1 119．

（收稿：2013-11-01 修回：2014-02-07）

Impacts of variation of bladder volume upon dose distribution of prostate cancer in 3D conformal radiotherapy

SU Shan-ning1,ZENG Zi-li2
（1．Department of Radiotherapy,Yulin Red Cross Hospital,Yulin 537000,Guangxi Autonomous Region,China; 2．Department of Oncology,Liutie Central Hospital,Liuzhou 545007,Guangxi Autonomous Region,China）

ObjectiveTo study how the variation of bladder volume impacts on the displacement of gross target volume center,the gross target volume,the normal tissue volume,the irradiated dose of gross target volume and normal tissue volume in 3-demension conformal radiotherapy (3DCRT),and to provide reference material for prostate cancer 3DCRT．MethodsTotally 13 pathologically confirmed idiopathic patients underwent computed tomography (CT)scan under two situations of bladders full and bladders empty．Making use of those CT images,the gross target volumes and surrounding normal tissues were delineate for the two situations in treatment planning system (TPS)．The results were compared．ResultsContrasting the two situations,it's found that the average movements of the gross target volume centers on X,Y and Z axes were(0．26±0．22),(0．39±0．31)and(0．16±0．17)cm respectively．However,the irradiated doses of the clinical target volume(CTV),the planning target volume(PTV),the rectum volume and the thighbone volume did not change significantly since the statistical value P＞0．05．The proportion of the average bladder volume in bladder full situation to that in bladder empty situation was 512．52%,and that of the small intestine was 68．09%．The proportion of the average irradiated dose in the first situation to that in the second situation was 35．34%,and that of the small intestine was 15．17%,and there was statistical significance for the differences with P＜0．05．ConclusionThe displacement of gross target volume changes significantly with the variation of the bladder volume in prostate cancer 3DCRT,and as contrasted with empty bladder,full bladder can reduce the irradiated volume and the irradiated dose of bladder and that of small intestine．[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：81-83]

prostate cancer;radiotherapy;3D conformal;full bladder;emptying;dosimetry

R318；R445

A

1003-8868（2014）09-0081-03

10．7687/J．ISSN1003-8868．2014．09．081

蘇善寧（1970—），男，主管技師，主要從事放射治療方面的研究工作。

537000廣西玉林，廣西玉林市紅十字會醫(yī)院放療科（蘇善寧）；545007廣西柳州，柳州市柳鐵中心醫(yī)院腫瘤科（曾自力）

曾自力，E-mail：gxzzl@sina．com