宮頸癌術后容積弧形調強與固定野動態(tài)調強放療技術的劑量學比較

于德洋 楊姍姍 云惟康 馮麗娜 白彥靈

宮頸癌術后容積弧形調強與固定野動態(tài)調強放療技術的劑量學比較

于德洋 楊姍姍 云惟康 馮麗娜 白彥靈

目的 比較宮頸癌術后放療中容積弧形調強放射治療(VMAT)與固定野動態(tài)調強放射治療(dIMRT)的靶區(qū)劑量分布、危及器官受照劑量及治療時間，為臨床治療選擇放療技術提供依據(jù)。方法 選取10例宮頸癌術后患者，在Monaco5.11計劃系統(tǒng)中分別對每例患者進行容積弧形調強和7野固定野動態(tài)調強放療計劃設計，比較兩種技術的靶區(qū)和危及器官的劑量分布，機器跳數(shù)和治療時間的差異。結果 VMAT技術靶區(qū)的平均劑量為46.86 Gy，略高于dIMRT技術的46.68 Gy(P<0.05)，直腸的V10，V20和小腸V30受照劑量VMAT比dIMRT技術分別高了0.63%，3.34%和4.14%(P<0.05)，靶區(qū)的均勻性、適形度和其他危及器官的受照劑量相比，兩者沒有統(tǒng)計學意義，機器跳數(shù)和治療時間VMAT比dIMRT計劃分別減少13.4%和50.6%(P<0.05)。結論 VMAT技術與dIMRT技術相比劑量分布相當或略優(yōu)，機器跳數(shù)和治療時間明顯減少，在臨床應用上對于宮頸癌術后患者建議使用VMAT技術。

宮頸癌；容積弧形調強；固定野動態(tài)調強

宮頸癌是全球女性惡性腫瘤中僅次于乳腺癌的第二位多發(fā)的惡性腫瘤，發(fā)病率占所有女性惡性腫瘤發(fā)病率的13%[1]，在中國，宮頸癌的發(fā)病率和死亡率居高不下，嚴重威脅婦女的健康[2]。放射治療方法可以提高宮頸癌患者的局部控制率和總的生存率[3]。隨著計算機技術和放療技術的發(fā)展，固定野調強放射治療(IMRT)已經(jīng)被廣泛應用于宮頸癌術后放療。IMRT技術與傳統(tǒng)的3D-CRT技術相比，可以提高靶區(qū)的適形度和均勻性，減少靶區(qū)周圍危及器官的受照劑量[4]。容積弧形調強放射治療(VMAT)是在加速器機架連續(xù)旋轉過程中通過動態(tài)多葉準直器連續(xù)運動形成一系列子野并配合可變束流來實現(xiàn)調強放射治療，改善加速器的放療效率。有研究表明[5]，宮頸癌放療中VMAT技術在靶區(qū)劑量分布和危及器官保護方面比IMRT技術有優(yōu)勢。本研究應用Monaco5.11計劃系統(tǒng)的蒙特卡羅算法對10例宮頸癌患者分別設計VMAT和dIMRT計劃，比較他們的劑量分布為臨床應用提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

隨機選取2015年3月—12月哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院宮頸癌術后患者10例，年齡38～65歲，中位年齡42歲，病理診斷均為鱗狀細胞癌，臨床分期為ⅠB期3例，ⅡA期3例，ⅡB期4例。10例患者均采用熱塑體模固定方式，雙手抱頭頂仰臥體位，采用口服造影劑在飛利浦16排大孔徑CT模擬定位機進行定位掃描，掃描范圍從第二腰椎上緣至恥骨聯(lián)合下5 cm，掃描的層距和層厚均為5 mm。將CT圖像傳輸?shù)絇innacle 9.10醫(yī)生工作站進行靶區(qū)勾畫。

1.2 靶區(qū)勾畫和處方劑量

根據(jù)ICRU 62號報告[6]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(qū)域，為便于識別用浸有泛影葡胺的棉球標記斷端，CTV范圍為上界到4至5腰椎間，下界到棉球標記處下3 cm。將CTV在三維方向上均勻外放0.5 cm得到計劃靶區(qū)(PTV)。勾畫直腸、膀胱、小腸和股骨頭等正常組織。處方劑量為45 Gy/1.8 Gy/25 f，計劃要求45 Gy處方劑量曲線包繞95%的PTV體積，危及器官劑量體積的限定：直腸Dmax≤47.5 Gy，D35%≤40 Gy，D50%≤30 Gy；膀胱Dmax≤47.5 Gy，D40%≤40 Gy，D50%≤35 Gy；小腸Dmax≤47.5 Gy，D30%≤30 Gy，D50%≤25 Gy。

1.3 治療計劃設計

應用醫(yī)科達公司Monaco5.11計劃系統(tǒng)分別對10例患者進行容積弧形調強(VMAT)和7野固定野動態(tài)調強(dIMRT)計劃設計，兩個計劃均采用蒙特卡羅算法，能量為8 MV的X射線，準直器及治療床的角度均為0°。VMAT計劃使用一野兩弧技術，dIMRT計劃射野的角度分別為0°，51°，102°，153°，204°，255°和306°。兩種計劃均使用醫(yī)科達公司配有MLCi機頭的Synergy直線加速器執(zhí)行治療。

1.4 計劃評估

采用靶區(qū)平均劑量、適形度指數(shù)(CI)和均勻性指數(shù)(HI)評估靶區(qū)劑量分布，靶區(qū)適形度指數(shù)CI=(PTVref/VPTV)×(PTVref/V95)，其中PTVref表示PTV被95%處方劑量所包括的體積，VPTV為PTV的體積，V95為95%等劑量線所包繞的體積，CI值越大表示靶區(qū)的適形度越好。根據(jù)ICRU83號報告[7]靶區(qū)均勻性指數(shù)HI=(D2%-D98%)/D50%，其中D2%，D98%和D50%分別為靶區(qū)近似最大劑量，近似最小劑量和近似平均劑量，HI值越小表示靶區(qū)劑量分布越均勻。危及器官比較：利用DVH圖分析兩種技術中直腸，膀胱，小腸和股骨頭的V10，V20，V30，V40受照體積的百分數(shù)。比較兩種技術的機器跳數(shù)和治療時間，治療時間定義為第一個治療野出束開始到治療結束的時間。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件對結果進行分析，VMAT和dIMRT測量數(shù)據(jù)的比較均采用配對樣本t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 靶區(qū)劑量分布比較

比較VMAT和dIMRT兩種技術靶區(qū)的平均劑量。VMAT技術靶區(qū)的平均劑量略高于dIMRT，且結果有統(tǒng)計學意義，靶區(qū)的HI和CI值兩種技術無明顯差異(表1)。

2.2 危及器官劑量分布比較

危及器官受照劑量的比較可以看出除直腸V40外，VMAT技術都略高于IMRT技術，但是只有直腸的V10，V20和小腸的V30結果有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。危及器官受照劑量分布顯示，VMAT技術增加了危及器官受照的低劑量區(qū)體積而減少了高劑量區(qū)體積，原因是為了獲取更好的靶區(qū)適形度而增加了正常組織的受照體積(表2-5)。

2.3 機器跳數(shù)與治療時間比較

可知10例患者的VMAT技術與dIMRT技術相比較，機器跳數(shù)減少了13.4%，平均治療時間減少了50.6%(表6)。

表1 兩種計劃靶區(qū)劑量分布比較

表2 兩種計劃直腸受照劑量比較

表3 兩種計劃膀胱受照劑量比較

表4 兩種計劃小腸受照劑量比較

表5 兩種計劃股骨頭受照劑量比較

表6 兩種技術的機器跳數(shù)和治療時間比較

3 討論

本研究使用醫(yī)科達公司Monaco5.11計劃系統(tǒng)蒙特卡羅算法對10例宮頸癌術后患者分別進行VMAT和dIMRT計劃設計，雖然在靶區(qū)劑量分布和危及器官保護方面VMAT技術沒有大幅的提升，但是機器跳數(shù)和治療時間比dIMRT分別減少了13.4%和50.6%，治療時間縮短可減輕患者由于長時間保持體位不動而產生的不適感，降低了患者體位移動，器官體積變化和運動等不確定因素對治療精度的影響，同時治療時間縮短可以提高靶區(qū)的生物效應和單位時間內治療患者的數(shù)量，提高加速器的使用效率。

此前有研究[8-9]報道VMAT技術在鼻咽癌和直腸癌放療中的應用，較IMRT技術有同等或者更優(yōu)的劑量分布，機器跳數(shù)和治療時間明顯減少。宮頸癌術后放療靶區(qū)形狀比較復雜，盆腔淋巴結引流區(qū)分布范圍廣且形狀不規(guī)則，多呈現(xiàn)凹形分布，鄰近的正常組織如直腸、膀胱、小腸等對射線反應比較敏感，因此如何將高劑量區(qū)更多的集中在計劃靶區(qū)范圍內，降低危及器官的受照體積和受照劑量是宮頸癌放療面臨的主要問題。VMAT和IMRT技術與3D-CRT技術相比，都可以獲得更好的靶區(qū)適形度和更低的危及器官受照劑量[10]，降低正常組織的毒副反應，但是IMRT技術缺點是治療時間較長。有文獻報道采用Eclipse計劃系統(tǒng)[11]和pinnacle計劃系統(tǒng)[12]設計宮頸癌患者的VMAT與IMRT計劃，兩種計劃比較的結果是在靶區(qū)劑量分布上VMAT與IMRT相當或VMAT略優(yōu)，危及器官受照的高劑量區(qū)VMAT技術略低，低劑量區(qū)無明顯差異，機器跳數(shù)和治療時間VMAT技術明顯減少。

綜上所述，VMAT技術與dIMRT技術在宮頸癌術后放療應用中，在靶區(qū)劑量分布和危機器官的受照劑量與體積相比，兩者相當，但是VMAT技術的機器跳數(shù)和治療時間大幅減少。本研究使用VMAT技術可以在單位時間內增加治療患者數(shù)量提高機器的使用效率，并且隨著治療時間的大幅縮短可以提高腫瘤靶區(qū)的生物效應和治療精度。相信隨著計算機技術和放療技術的發(fā)展，VMAT技術在保持較短治療時間的同時劑量優(yōu)勢也會逐漸提升。

1 李霓，鄭榮壽，張思維，等.2003～2007年中國宮頸癌發(fā)病與死亡分析[J].中國腫瘤雜志，2012，21(11)：801-804.

2 應倩，夏慶民，鄭榮壽，等.中國2009年宮頸癌發(fā)病與死亡分析[J].中國腫瘤雜志，2013，22(8)：612-616.

3 許曼，魏麗春，石梅，等.宮頸癌術后放射治療232例回顧性臨床分析[J].中華腫瘤防治雜志，2011，18(16)：1286-1289.

4 曹倩倩，劉路，朱麗紅，等.三維適形、固定野動態(tài)調強和容積旋轉調強在宮頸癌術后放療中的劑量學比較[J].中國婦產科臨床雜志，2015，16(1)：15-18.

5 Cozzi L，Dinshaw KA，Shrivastava SK，et al.A treatment planning study comparing volumetric arc modulation with RapidArc and fixed field IMRT for cervix uteri radiotherapy[J].Radiotherapy and Oncology，2008，89(9)：180-191.

6 Wambersie A，Landberg T，Gahbauer R.Prescribing，recording and reporting photon beam therapy：the problem of margins(the recent ICRU recommendations，Report#62，1999)[J].Patras Med Phys，1999，99(1)：25-31.

7 Figueira A，Monteiro A，Meireles P，et al.IMRT plan evaluation according to ICRU report 83[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2011，81(Suppl 2)：849.

8 易金玲，金獻測，閻華偉，等.鼻咽癌IMRT與VMAT治療的計劃與劑量驗證比較研究[J].中國醫(yī)學物理學雜志，2013，30(1)：3859-3865.

9 楊波，龐廷田，孫顯松，等.直腸癌術前容積調強與固定野調強技術的劑量學比較[J].協(xié)和醫(yī)學雜志，2014，5(2)：179-183.

10 Guy JB，F(xiàn)alk AT，Auberdiac P，et al.Dosimetric study of volumetric arc modulation with RapidArc and intensity-modulated radiotherapy in patients with cervical cancer and comparison with 3-dimensional conformal technique for definitive radiotherapy in patients with cervical cancer[J].Medical Dosimetry，2016，41(1)：9-14.

11 孫曉歡，周詠春，譚麗娜，等.容積旋轉調強與固定野調強在宮頸癌術后放療中的劑量學比較[J].中國醫(yī)學物理學雜志，2014，31(1)：4604-4607.

12 劉培培，曹永珍.容積旋轉調強與固定野調強在宮頸癌根治性放療中的劑量學比較[J].中國輻射衛(wèi)生雜志，2015，24(2)：109-112.

(收稿：2016-07-23)

Dosimetric comparisons of volumetric modulated arc radiotherapy with fixed field dynamic intensity modulated radiotherapy for postoperative cervical carcinoma

YUDeyang，YANGShanshan，YUNWeikang，F(xiàn)ENGLina，BAIYanling

Department of Radiation Physics，Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

Objective The objective of this study was to compare the differences between Volumetric Modulated Arc Radiotherapy(VMAT)and Fixed Field dynamic Intensity Modulated Radiotherapy(dIMRT)in dose distribution of target and organ at risk and treatment time，and to provide basis for clinical treatment.Methods Ten patients with postoperative of cervical carcinoma were selected，VMAT and seven fields dIMRT plans were designed for each patient in Monaco 5.11 planning system.We compared the differences of dose distribution of target and organ at risk，monitor units and treatment time between VMAT and 7dIMRT.Results The average dose of target for VMAT plan(46.86 Gy)was higher than that of 7dIMRT plan(46.68 Gy)(P<0.05).The percentage of the V10and V20of rectum and the V30of small intestine in VMAT plan was 0.63%，3.34% and 4.14% higher than that in 7dIMRT plan，respectively(P<0.05).The conformal index(CI)，homogeneity index(HI)of PTV and the other exposure dose of organ at risk for both plans were no significant differences.The average monitor units and treatment time of VMAT plan were 13.4% and 50.6% than that of 7dIMRT plan，respectively(P<0.05).Conclusion The dose distribution of VMAT plan is better or equal to that of 7dIMRT plan，but the monitor units and treatment time of VMAT plan is decreased significantly，we suggest that VMAT plan should be used for postoperative of cervical carcinoma in clinical.

Cervical carcinoma；VMAT；dIMRT

哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院放射物理科(哈爾濱 150081)

于德洋，男，(1987-)，碩士，助理工程師，從事放療劑量學的研究。

白彥靈，E-mail：baiyl2126@126.com

R451

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.02.011