錐形束CT在宮頸癌放療中的應用

馬廣棟，洪 莉，李秉樞，吳德斌，洪莎莎，劉 成，郭雯君

錐形束CT在宮頸癌放療中的應用

馬廣棟，洪 莉，李秉樞，吳德斌，洪莎莎，劉 成，郭雯君

目的：研究宮頸癌患者在圖像引導放療中膀胱和宮頸靶區(qū)體積的變化規(guī)律。方法：患者膀胱自主充盈，在相同窗寬窗位下，分別在模擬定位CT和錐形束CT（CBCT）圖像上勾畫膀胱和宮頸外輪廓，利用計劃系統(tǒng)分次計算膀胱和宮頸體積（Vb-ct，Vb-cbct，Vc-ct，Vc-cbct）；比較其體積變化與放療時間的關系。結果：在CBCT圖像和模擬CT上勾畫的膀胱體積和宮頸區(qū)域體積有所不同，膀胱體積增加和減少的百分比最大、最小值分別為16.24%、0.94%，-35.15%、-8.87%；而宮頸區(qū)域體積增加和減少的百分比最大、最小值分別為21.26%、-13.5%，-76%、-37.41%。膀胱相對體積最大、最小值和均值分別為1.5、0.65、0.96；而宮頸區(qū)域相對體積最大、最小值和均值分別為1.2、0.24、0.76。放療5周后宮頸區(qū)域相對體積均值分別為0.97、0.91、0.78、0.62、0.50。宮頸靶區(qū)體積隨放療進行逐漸縮小，后2周較顯著。結論：圖像引導放療可以保證宮頸癌放療的精度；對靶區(qū)在線監(jiān)測，及時修改放療計劃可以實現(xiàn)宮頸癌的自適應放療。

錐形束CT；膀胱體積；宮頸靶區(qū)體積；宮頸癌

0 引言

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，放射治療是宮頸癌主要的治療手段[1]。隨著放射治療技術的發(fā)展，三維調強放射治療（intensity-modulatedradiotherapy，IMRT）可以將處方劑量按照靶體積的三維空間給予分布，在提高靶區(qū)劑量的同時也減少了靶區(qū)周圍正常組織的受照劑量。圖像引導放射治療（imageguided radiotherapy，IGRT）技術的出現(xiàn)大大提高了腫瘤放射治療的精確性，IGRT可以在放療前、放療中和放療后采集患者的影像信息，與模擬定位CT影像進行比對，以保證分次放療的精度；IGRT還可以全程監(jiān)測某器官或靶區(qū)的移動度[2]、靶區(qū)的退縮等。在放療過程中，宮頸癌患者宮頸靶區(qū)腫塊會逐漸縮小而產生位移，對宮頸靶區(qū)區(qū)域進行退縮情況的研究，可以幫助我們在放療中適時地修改放療計劃，提高靶區(qū)的照射劑量和減少正常組織的損傷。

1 材料和方法

1.1 一般臨床資料

選取我院2013年2月至2013年12月10例宮頸癌術后患者，年齡45～67歲，中位年齡54歲，病理證實均為鱗癌；其中Ⅱb期4例，Ⅲa期3例，Ⅲb期3例。

1.2 模擬定位

患者采取仰臥位，頭墊F枕，負壓真空墊固定。模擬CT掃描前30 min排空膀胱，并飲一定量的水直到感覺有“憋尿感”。憋尿感主要表現(xiàn)是小腹飽脹，有小便感，并能緩慢步行，堅持10 min左右。直腸無嚴格要求。GE Bright speed CT掃描獲取定位CT，掃描條件為120 kV、100 mA，影像增強劑選擇非離子水溶性碘海醇（商品名為歐蘇）高壓注射，高壓注射器流速范圍0.1～10 mL/s，并視患者年齡調節(jié)流速，年齡較大者選2.0～2.5 mL/s。掃描范圍為膈頂至恥骨聯(lián)合下5 cm，3 mm薄層掃描。模擬定位CT圖像傳輸至Varian Eclipse放射治療計劃系統(tǒng)進行靶區(qū)勾畫和計劃設計。

1.3 錐形束CT（cone beam CT，CBCT）圖像的獲取

放射治療前行CBCT掃描，膀胱準備同定位CT，直腸無嚴格要求。選取標準盆腔模式，半扇束掃描，掃描電壓120 kV，管電流80 mA，掃描時間25 ms。機架從178°逆時針旋轉至182°，圖像采集范圍為360°，旋轉掃描一周大約1 min。共獲取68次CBCT圖像，平均6.8次/患者，范圍5～10次。CBCT圖像重建掃描圖像寬度為18 cm，直徑為24 cm，圖像分辨率為512×512，重建層厚為3 mm。

1.4 靶區(qū)體積勾畫和計劃設計

在相同窗寬窗位下：窗寬30～50 HU，窗位200～400 HU，由同一名放療醫(yī)師分別勾畫模擬定位CT圖像和CBCT圖像的膀胱和宮頸區(qū)域。利用計劃系統(tǒng)分次計算膀胱和宮頸體積（分別為Vb-ct、Vb-cbct，Vc-ct、Vc-cbct）。計劃設計采用6 MV X線，5野或7野調強放療，處方劑量50 Gy，2 Gy/次，5次/周，共25次；Varian23IX圖像引導直線加速器治療。

1.5 統(tǒng)計方法

利用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行分析，計算平均值和標準差，制作圖表。

2 結果

膀胱的體積大小存在一定的不確定性，分次CBCT掃描獲得的膀胱體會有所差別，膀胱體積最大增加16.24%，最小增加0.94%；膀胱體積減少最大的為-35.15%，最小為-8.87%；依CBCT圖像勾畫的宮頸區(qū)域體積最大增加為21.26%，最小增加為-13.5%；宮頸區(qū)域體積減少最大為-76%，最小為-37.41%（見表1）。因此CBCT掃描前的膀胱準備很重要，應盡量爭取患者的配合，嚴格按照要求進行自然憋尿。而宮頸靶區(qū)最大增加21.26%，最小為-62.99%（見表1）。靶區(qū)體積增加可能由于CBCT圖像軟組織分辨率較差，在勾畫靶區(qū)時對靶區(qū)邊界很難區(qū)分所致，因此，可以將CBCT圖像與MRI圖像或模擬CT圖像進行融合來對靶區(qū)進行勾畫。在線CBCT的應用可以及時監(jiān)測膀胱的充盈狀態(tài)和放療宮頸靶區(qū)的體積變化，對放療計劃進行重新設計。

表1 膀胱和宮頸區(qū)域體積和體積增加百分比比較

從表2我們可以看出，10位患者的宮頸靶區(qū)相對體積隨著放療時間逐漸縮小，前2周靶區(qū)體積變化不大，后2周變化較大。宮頸靶區(qū)區(qū)域相對體積最大為1.2，最小為0.24。通過患者5和患者10的數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，在同一周次內測量的宮頸靶區(qū)體積變化不大。因此建議每周行一次CBCT掃描，這樣既能保證對靶區(qū)的監(jiān)測又能減少對患者的輻射。

表2 宮頸靶區(qū)相對體積比較

對患者放療前行CBCT掃描，我們發(fā)現(xiàn)每次CBCT掃描后獲得的膀胱體積均有所不同，從膀胱相對體積同放療周次的關系圖（如圖1所示）來看，整體曲線波動不是很大，近似在膀胱相對體積為1的直線上下波動?；颊?在第2周和第3周由于膀胱準備不充分又急于做放療，導致膀胱體積變化較大。

宮頸靶區(qū)體積隨放療的進行逐漸縮?。ㄈ鐖D2所示），前2周靶區(qū)體積變化不明顯，后3周變化顯著，但是靶區(qū)體積在后2周變化趨于緩慢。

圖1 膀胱相對體積與放療周次的關系圖

圖2 宮頸區(qū)域相對體積與放療周次的關系圖

3 討論

膀胱充盈的方法主要有自然充盈和人工干預充盈2種。自然充盈為患者在掃描前一定時間內排盡膀胱，然后口服一定量的水，直到患者感覺有憋尿感。人工干預充盈為患者在掃描前一定時間內排空膀胱，插入導尿管，然后向導管內注入一定量的0.9% NaCl溶液。對于放療患者，人工干預憋尿會增加準備時間，每次置入導管也會增加患者感染的可能。洪超善等[2]研究顯示，實施自然憋尿和人工干預憋尿膀胱的充盈體積對宮頸在前后、左右、上下6個方向的位移無明顯差異。但是隨著放療的進行，患者每次憋尿的程度是不一樣的，進而造成了膀胱體積的變化。充盈的膀胱會對膀胱本身及相鄰器官造成位置的改變，若位移未及時糾正，則可能導致照射的欠量和腫瘤的復發(fā)。對于膀胱自然充盈的患者來說，很難保證每次治療時膀胱充盈的一致性，因此增加了照射劑量的不確定性。而腫瘤臨床靶區(qū)（clinicaltarget volume，CTV）的退縮也會對膀胱實際的吸收劑量造成影響和導致放射性膀胱炎的發(fā)生。在線CBCT的應用可以檢測膀胱的充盈狀態(tài)及放療宮頸靶區(qū)的位移和體積變化，以便及時對放療計劃進行重新設計。對于較大的CTV也可以經(jīng)過在線CBCT觀察退縮情況，尋找靶區(qū)退縮的規(guī)律，使靶區(qū)能夠得到更加精確的劑量。

由于CTV和計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）的適形指數(shù)（conformity index，CI）明顯優(yōu)于三維適形（3D-CRT）計劃，危及器官的受照體積也小于3D-CRT計劃[3]，因此宮頸癌的調強放射治療被廣泛應用。目前，宮頸癌調強放療的研究主要是停留在改善盆腔的固定方法、盡量提高靶區(qū)的劑量、減少危及器官的受照量和圖像引導放療減少擺位誤差等方面[4-5]。IGRT出現(xiàn)后，不僅可以分析擺位誤差和旋轉誤差，還可以自動移動治療床，完成左右、前后和頭腳3個方向的移位。這種校正只是整體的移動，并沒有考慮到盆腔內部膀胱的充盈和靶區(qū)消退等帶來的影響。洪超善等[2]分別將空虛、半充盈和充盈3種狀態(tài)下的膀胱進行連續(xù)3次CT掃描，比較空虛-充盈、空虛-半充盈和半充盈-充盈3組膀胱體積和宮頸、宮體位置變化。結果發(fā)現(xiàn)膀胱充盈程度會影響位移變化，充盈狀態(tài)位移最大。腫瘤的消退會不會影響到其他器官的位移還值得我們進一步研究。對三維CT圖像的重建也會造成體積的誤差，這要求我們改進CT掃描技術和采用增強掃描技術，盡量在計劃設計前使用CT與MRI圖像融合。

在宮頸癌臨床放射治療中，膀胱充盈程度會對小腸和宮頸的位置造成一定影響，進而引起放療劑量照射的偏差。在分次放療中子宮和宮頸體積也會被充盈的膀胱擠壓變形移位；在盆腔不同解剖區(qū)域，各區(qū)域的移動誤差也會造成影響。因此在計劃設計時臨床靶區(qū)的外擴范圍在各個解剖區(qū)域也會有所區(qū)別。通過對患者分次治療前進行錐形束CT掃描就可以觀察分次患者膀胱體積和腫瘤體積的變化。通過分次的CBCT掃描能夠對患者建立個體化的膀胱和靶區(qū)位移模型，為宮頸癌的個體化放療和自適應放療提供依據(jù)[6]。

[1]豐有吉，沈鏗.婦產科學[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2005：316-322.

[2]洪超善，華麗，高琨，等.膀胱不同充盈程度對宮體-宮頸變形移動度的影響[J].中國癌癥雜志，2012，22（11）：847-855.

[3]林原，周莉均，徐志勇，等.宮頸癌術后盆腔三維適形與調強計量學與技術的研究[J].中華放射腫瘤學雜志，2008，17（5）：372-376.

[4]Tanderup K，Georg D.Adaptive management of cervical cancer radiotherapy[J].SeminarsinRadiationOncology，2010，20（2）：121-129.

[5]Georg P，Georg D，Hillbrand M，et al.Factors influencing bowel sparing in intensity modulated whole pelvic radiotherapy for gynecological malignancies[J].Radiotherapy and Oncology，2006，80（1）：19-26.

[6]Bandar M L，Hogmane M S.Individualized nonadaptive and onlineadaptive intensity-modulated radiotherapy treatment strategies for cervical cancer patients based on pretreatment acquired variable bladder filling computed tomography scans[J].International Journal of Radiation Oncology Biology Physics，2012，83（5）：1 617-1 623.

（收稿：2014-05-26 修回：2014-09-15）

Application of cone beam CT in cervical cancer

MA Guang-dong,HONG Li,LI Bing-shu,WU De-bin,HONG Sha-sha,LIU Cheng,GUO Wen-jun
（Department of Gynaecology and Obstetrics,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,China）

ObjectiveTo study the changes of target volumes of the bladder and cervix in image-guided radiotherapy. MethodsWith the bladder self filled and the width and position fixed,the contours of the bladder and cervix were sketched out in the simulated positioning CT and CBCT images,and the volumes of the bladder and cervix were calculated in turn for Vb-ct,Vb-cbct,Vc-ctand Vc-cbctwith the planning system,then the relationships between the volume changes and radiotherapy time were compared.ResultsThe bladder and cervix volumes sketched in CBCT images were different with those in simulated CT images.The maximum percentage and minimum one for the increased and decreased bladder volumes were 16.24%,0.94%,-35.15%and-8.87%respectively,and those for the increased and decreased cervix volumes were 21.26%,-13.5%,-76%and-37.41%respectively.The maximum,minimum and mean values of the relative volumes of the bladder were 1.5,0.65 and 0.96 respectively,those of the cervix were 1.2,0.24 and 0.76 respectively,and the mean values of the relative volume of the cervix after 5-week radiotherapy were 0.97,0.91,0.78, 0.62 and 0.50 respectively.The target volume of the cervix decreased with the radiotherapy,especially two weeks after. ConclusionImage-guided radiotherapy can ensure the treatment precision of the cervical cancer,and target area online monitoring and modifying plan in time may realize self-adaptive radiotherapy for it.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：74-76]

cone beam CT;bladder volume;cervical target volume;cervical cancer

R318；R445

A

1003-8868（2015）01-0074-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.074

馬廣棟（1982—），男，技師，主要從事腫瘤的放射治療方面的研究工作，E-mail：335382178@qq.com；洪 莉（1970—），女，博士，教授，主要從事盆底功能障礙性疾病和婦科腫瘤方面的研究工作。

430060武漢，武漢大學人民醫(yī)院婦產科（馬廣棟，洪 莉，李秉樞，吳德斌，洪莎莎，劉 成，郭雯君）

洪 莉，E-mail：mgd120@163.com