射野分裂技術(shù)對(duì)宮頸癌術(shù)后靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的影響

崔曉磊 李 莎 陳國(guó)梁 張奮進(jìn)

宮頸癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，而放射治療是宮頸癌治療中的一個(gè)重要組成部分。調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)可同時(shí)考慮靶區(qū)的治療劑量及周圍危及器官(organ at risk，OAR)的耐受劑量，從而保證了靶區(qū)的高劑量以及對(duì)周圍正常組織的保護(hù)，對(duì)于宮頸癌術(shù)后大范圍外照射，IMRT更具有優(yōu)勢(shì)[1-3]。瓦里安直線加速器的多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator，MLC)在形成照射野形狀時(shí)的運(yùn)動(dòng)范圍是有限的，這會(huì)導(dǎo)致其形成射野的最大寬度也是有限的。宮頸癌術(shù)后放射治療需要進(jìn)行大野照射，為使調(diào)強(qiáng)放射治療能應(yīng)用于這種大野照射的情況，很多治療計(jì)劃系統(tǒng)的調(diào)強(qiáng)優(yōu)化模塊中使用了分裂射野技術(shù)，當(dāng)射野寬度＞14 cm時(shí)會(huì)自動(dòng)分裂成2個(gè)或2個(gè)以上的鄰接子射野[4-6]。

有研究報(bào)道，在頭頸部腫瘤大野照射的動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療中，非分裂射野技術(shù)相比分裂射野技術(shù)可減少機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間，并且不存在分裂子野交接處產(chǎn)生劑量冷點(diǎn)或熱點(diǎn)的問(wèn)題[7]。為此，本研究應(yīng)用Raystation計(jì)劃系統(tǒng)，比較非分裂射野與分裂射野的方法對(duì)宮頸癌術(shù)后患者的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃結(jié)果的影響，討論射野分裂技術(shù)在宮頸癌術(shù)后靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中的必要性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

隨機(jī)選取2017年1-11月在原蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院接受放射治療的15例宮頸癌Ⅰb期行子宮切除加盆腔淋巴結(jié)清掃術(shù)后的患者，年齡41～67歲，平均年齡(51±7)歲。入選病例滿足計(jì)劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)寬度＞14 cm。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 材料與設(shè)備

數(shù)據(jù)采集使用Raystation治療計(jì)劃系統(tǒng)(瑞典RaySearch公司)，版本為4.7.2；Aquilion ONE型定位CT掃描(日本東芝TOSHIBA公司)；瓦里安21EX型加速器(美國(guó)VARIAN公司)。

1.3 治療方法

(1)影像定位。所有患者均采用真空體膜固定，俯臥位行螺旋定位掃描，層厚5 mm，掃描范圍在頭腳方向均長(zhǎng)于PTV至少10 cm。

(2)由醫(yī)生勾畫靶區(qū)及OAR。

(3)計(jì)劃設(shè)計(jì)。采用瓦里安21EX加速器，在Raystation計(jì)劃系統(tǒng)上按PTV處方劑量50 Gy/25 F設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，選用SMLC調(diào)強(qiáng)方式，6 MV-X射線，劑量率400 MU/min，在Plan Optimization模塊下進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化。全部計(jì)劃均采用7野，角度選用210°、280°、320°、0°、40°、80°和150°，機(jī)頭角度為0°，床角為0°。優(yōu)化時(shí)均設(shè)定最大子野數(shù)50，最小子野面積5 cm2，單次最小機(jī)器跳數(shù)為5 MU。每例患者按照是否勾選允許分裂射野選項(xiàng)(Split if necessary)設(shè)計(jì)兩種調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，并使所有計(jì)劃均滿足以下劑量要求：PTV≥95%的體積接受劑量達(dá)到47.5 Gy，膀胱和直腸V45＜45%，小腸V40＜10%，脊髓Dmax≤4000 cGy。

1.4 觀察指標(biāo)

基于計(jì)劃射野方向相同，為便于比較，將所有計(jì)劃歸一到D95%=47.5 Gy。利用劑量-體積直方圖(dose-volume histogram，DVH)分別記錄使用兩種技術(shù)的治療計(jì)劃中PTV的適形度指數(shù)(conformity index，CI)、均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)和平均劑量Dmean，D1為PTV的最大劑量，D99為PTV的最小劑量。OAR主要記錄膀胱、直腸受照＞50 Gy的體積V50，小腸受照＞40 Gy的體積V40和脊髓最大劑量Dmax。同時(shí)還有計(jì)劃的射野數(shù)、機(jī)器跳數(shù)和計(jì)劃執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行對(duì)比和分析。本研究的治療時(shí)間為放射治療技師調(diào)取患者治療數(shù)據(jù)到出束結(jié)束的時(shí)間，不含擺位時(shí)間，其中CI越接近1靶區(qū)適形度越好，CI計(jì)算為公式1：

式中VT為靶體積，VT，ref為參考等劑量面所包繞的靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量面所包繞的所有區(qū)域的體積，參考等劑量面取95%的劑量線。

HI值越接近1劑量分布均勻性越好，HI計(jì)算為公式2：

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 16.0軟件對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種計(jì)劃方法的射野數(shù)、機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間比較

非分裂射野的計(jì)劃均為7個(gè)野，而分裂射野的計(jì)劃均為14個(gè)野，分裂射野的方法明顯使機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間增加。兩種計(jì)劃方法的機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-15.385，t=-25.890；P＜0.05)，見表1。

表1 兩種治療計(jì)劃子野數(shù)和機(jī)器跳數(shù)比較

表1 兩種治療計(jì)劃子野數(shù)和機(jī)器跳數(shù)比較

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2.2 兩種計(jì)劃方法的PTV參考指標(biāo)比較

兩種方法只在PTV均勻性指數(shù)HI這一指標(biāo)的比較中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.428，P＜0.05)；而在PTV最大、最小、平均劑量和適形度指數(shù)CI這些指標(biāo)的比較中差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.112，t=-0.934，t=1.869，t=1.985；P＞0.05)，見表2。

2.3 兩種計(jì)劃方法的OAR參考指標(biāo)比較

結(jié)果顯示，兩種方法只在直腸V50這一指標(biāo)的比較中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-4.053，P＜0.05)，分裂射野方法使得直腸V50值略有增大。兩種計(jì)劃OAR的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果見表3。

表2 兩種治療計(jì)劃PTV參考指標(biāo)比較

表2 兩種治療計(jì)劃PTV參考指標(biāo)比較

注：表中D1為PTV1%體積劑量；D99為PTV99%體積劑量；Dmean為PTV平均劑量；CI為PTV適形度指數(shù)；HI為PTV均勻性指數(shù)。

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表3 兩種治療計(jì)劃OAR參考指標(biāo)比較

表3 兩種治療計(jì)劃OAR參考指標(biāo)比較

注：表中V50為受照50 Gy對(duì)應(yīng)體積；V40為受照40 Gy對(duì)應(yīng)體積；Dmax為最大劑量。

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3 討論

本研究結(jié)果顯示，與非分裂射野的計(jì)劃比較，分裂射野技術(shù)使治療計(jì)劃的射野數(shù)目增加了1倍，使總機(jī)器跳數(shù)增加了近30%，使治療時(shí)間也增加了約1/3。這種結(jié)果符合預(yù)期，因計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中需要放射治療技師手動(dòng)調(diào)用射野文件和輸入數(shù)據(jù)等操作，射野數(shù)和機(jī)器跳數(shù)增加勢(shì)必導(dǎo)致治療時(shí)間相應(yīng)增加?？梢?，非分裂射野的方法能明顯減少射野數(shù)、機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間，有助于減少患者接收的散射劑量。有研究發(fā)現(xiàn)，單次照射時(shí)間延長(zhǎng)和照射間歇的增加會(huì)影響放射治療生物學(xué)效應(yīng)[8-10]。因此，非分裂射野的方法可能更加有利于生物學(xué)效應(yīng)的提升。

對(duì)于靶區(qū)而言，分裂射野的計(jì)劃能得到相對(duì)略好的PTV均勻度指數(shù)HI，但在其他指標(biāo)方面，兩種計(jì)劃的結(jié)果均比較一致，且均能滿足臨床劑量分布要求。非分裂射野的計(jì)劃雖然射野數(shù)目少，單個(gè)射野有更大可能存在劑量欠缺，但這種欠缺由其他射野可以達(dá)到令人滿意的補(bǔ)償效果。這種情況下，分裂射野對(duì)于PTV均勻度指數(shù)HI的微弱提升對(duì)計(jì)劃質(zhì)量并不具有大的提升意義。

對(duì)OAR而言，兩種計(jì)劃中膀胱、小腸和脊髓參考指標(biāo)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，只有直腸V50值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且分裂射野的計(jì)劃直腸V50略有升高，但二者均能滿足臨床劑量要求。直腸這一指標(biāo)的差異可能是分裂的各射野之間進(jìn)行劑量補(bǔ)償所導(dǎo)致，也有可能是葉片的漏射和透射導(dǎo)致，對(duì)此有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)

非分裂射野計(jì)劃在獲得與分裂射野計(jì)劃相近的靶區(qū)和OAR劑量分布的同時(shí)，還能有效減少機(jī)器跳數(shù)，節(jié)省治療時(shí)間，因此在可以滿足臨床治療要求的前提下，應(yīng)該以非分裂射野技術(shù)為主進(jìn)行靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)，以此提高治療效率，降低加速器的損耗。對(duì)于宮頸癌術(shù)后靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，分裂射野技術(shù)并未使靶區(qū)和OAR在劑量分布上得到大幅度的優(yōu)化，同時(shí)其射野數(shù)量、機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間卻有大幅增加，因此在可以滿足臨床治療要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選擇非分裂射野技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)，以便有效提高治療效率，降低損耗。