宮頸癌術后不同射野數(shù)量對盆骨保護的調強放射治療技術劑量學研究

郝麗霞，程歡歡，王曉貞

河北省邢臺市人民醫(yī)院放療科，河北 邢臺 054001

宮頸癌是婦女常見的惡性腫瘤之一，對于中晚期宮頸癌，公認的首選方法是同步放化療，同步放化療會導致血液毒性，嚴重者可能導致治療的中斷[1-2]，影響腫瘤控制率。研究表明，2度以上的血液毒性與盆骨V20存在很強的關聯(lián)性[3]，V20大于80%的患者患2度以上血液毒性的概率是V20小于80%患者的4.5倍[4]。有研究研究顯示3度以上的血液毒性與盆骨的平均劑量有關，而髂骨、下份盆骨及臨床因素無關[5-6]。目前，部分研究者專注于采用調強放射治療技術（IMRT）減少盆骨的輻射劑量[4]，與常規(guī)的正向放射治療技術相比，調強放射治療技術在降低盆骨劑量方面的優(yōu)勢已被充分研究[7-9]，但在IMRT中，射野數(shù)量不同，對盆骨及正常組織劑量學保護也不同。本文首先分析將盆骨進行限量的劑量特點，在此基礎上，研究了射野數(shù)量對盆骨保護的劑量學影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2014年12月～2015年7月在本院同步放化療的18例宮頸癌術后患者，年齡24～66歲，平均年齡54.7歲，其病理證實為鱗癌或腺癌，均已行根治性手術治療。對每位患者放療前行模擬CT增強掃描，掃描前需憋尿以保證膀胱充盈?；颊呷⊙雠P位，雙手互握肘關節(jié)置于前額，雙腿自然并攏，腹部用熱塑體膜固定，掃描范圍從腰椎L2到恥骨聯(lián)合下5 cm，層厚5 mm。掃描后，將圖像傳輸至Pinnacle3治療計劃系統(tǒng)。

1.2 靶體積和正常組織的勾畫

在CT橫斷面勾畫靶區(qū)和危機器官，臨床靶體積（CTV）包括陰道殘端、陰道旁組織、原宮旁組織、部分陰道區(qū)域及淋巴結引流區(qū)。CTV不包括骨盆組織，但包括部分直腸和膀胱。計劃靶體積（PTV）以CTV為基礎外放前向10 mm，余各向5 mm（外放7～15 mm，子宮頸外放15 mm）[10-12]。

危機器官有腸管、膀胱、直腸和盆骨。盆骨勾畫由腰骶骨、髂骨和下份盆骨構成，下份盆骨包括坐骨、恥骨和近端股骨。膀胱包括膀胱底到膀胱頂?shù)耐暾螂?，直腸上界始于直腸與乙狀結腸交界處，下界止于肛外緣，腸管由除了直腸外的全部小腸和大腸構成，上下界位于PTV上下1 cm，包括腸管及腹膜腔，不包括其危機器官及肌肉和骨。

1.3 計劃設計

運用Pinnnacle3（9.10版）對每例患者進行靜態(tài)IMRT計劃設計，采用DMPO算法，直接優(yōu)化每個照射野的子野形狀和機器跳數(shù)。計劃在瓦里安加速器CX上執(zhí)行，該加速器具有40對葉片，葉片寬度為1 cm。計劃的處方劑量均設定為50 Gy，單次劑量為2.0 Gy，使處方劑量覆蓋95%的PTV，并且直腸前壁和膀胱后壁無劑量熱點。危機器官包括直腸、小腸、膀胱和盆骨，其劑量限制如下：直腸V40＜50%，小腸V30＜40%，膀胱V40＜50%，盆骨V20＜75%，V30＜50%。

采用6MV X線，多野共面照射，對每個患者設計4個IMRT計劃，兩個7野計劃IMRT7f和BMS-IMRT7f，1個5野計劃BMS-IMRT5f和9野計劃BMS-IMRT9f。IMRT7f為普通的7野調強計劃，BMS-IMRT5f、BMSIMRT7f和BMS-IMRT9f將盆骨視為危機器官，對其進行限量，避免盆骨過度照射。IMRT7f和BMS-IMRT7f角度均為是27°、78°、129°、180°、232°、334°，兩者相互比較，用于分析盆骨限量對PTV適形性、均勻性和其他危機器官的劑量分布影響。BMS-IMRT5f角度為36°、108°、180°、252°、234°，BMS-IMRT9f角度為20°、60°、100°、140°、180°、220°、260°、300°、340°。BMSIMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f相互比較，研究射野數(shù)量對盆骨保護的劑量學影響。以上所有計劃最小子野跳數(shù)設置為5 MU，最小子野面積設置為5 cm2。

在優(yōu)化過程中，調節(jié)危機器官的劑量-體積約束和重要性優(yōu)先因子，以減少盆骨、直腸、膀胱、小腸接受的劑量。初步優(yōu)化后，根據(jù)劑量線分布，針對靶區(qū)中劑量低于處方劑量、高于處方劑量10%的區(qū)域和正常組織劑量過高區(qū)域，增加限制條件，再次優(yōu)化，改進計劃質量。

1.4 計劃評估

危機器官評價包括盆骨、膀胱、直腸、小腸的V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax。1.5 統(tǒng)計分析

使用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，18例患者數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布和方差齊性檢驗，因此采用Wilcoxon符號秩檢驗比較I MRT7f和BMS-IMRT7f計劃的靶區(qū)和危機器官劑量學差異。對于BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f、BMS-IMRT9f計劃的比較，首先采用Friedman檢驗來分析3組計劃在靶區(qū)HI、CI和危機器官V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax上是否存在差異；對存在差異的參數(shù)，用Wilcoxon符號秩檢驗兩兩比較BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f、BMS-IMRT9f計劃劑量學差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 IMRT7f和BMS-IMRT7f劑量學比較(表1)

2.1.1 劑量分布 觀察18例患者的計劃，與IMRT7f相比，BMS-IMRT7f在盆骨處等劑量線分布更加緊湊。圖1為某一患者的等劑量線分布，在髂內髂外外側低劑量等劑量線向內收縮，IMRT7f計劃2000 cGy等劑量線，即40%處方劑量線，覆蓋了整個盆骨，而在BMSIMRT7f中，有部分盆骨位于2000 cGy等劑量線之外。上述的劑量分布情況，在DVH中也有所體現(xiàn)（圖2）。

圖1 等劑量線分布圖

圖2 IMRT7f和BMS-IMRT7f計劃DVH圖

2.1.2 劑量-體積分析 由于盆骨的限制，BMS-IMRT7f計劃的PTV均勻性和適形性稍差于IMRT7f，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；但是BMS-IMRT7f在盆骨保護上明顯優(yōu)于IMRT7f（P＜0.05） 。盆骨的體積減少百分比的中位值為：V5減少0.79%，V10減少1.42%，V20減少11.79%，V30減少9.33%，V40減少1.68%，V45減少0.91%。BMS-IMRT7f在V20、V30減少明顯。由表1可知 ，BMS-IMRT7f中V10為91.85% ，V20為73.95%，V30為49.5%，V40為39.64%。

BMS-IMRT7f的直腸、小腸在V30，V40，V45，膀胱在V40，V45，略有升高，體積增大百分比均在2%之內，均在危機器官安全限制之內。BMS-IMRT7f在保證在不影響PTV適形性和均勻性的前提下，保護了盆骨，略微增大直腸、小腸和膀胱的高劑量區(qū)。

2.2 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f劑量學比較

采用Friedman檢驗發(fā)現(xiàn)，3組計劃在以下方面的差異存在統(tǒng)計學意義：計劃靶區(qū)HI、CI，盆骨和小腸V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax，膀胱和直腸V30、V40、V45、Dmean、Dmax。運用Wilcoxon符號秩檢驗兩兩比較BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f和計劃劑量學差異。

由 圖3的BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMSIMRT9f的體積直方圖DVH可知，3個計劃均能滿足95%的PTV體積達到處方劑量，BMS-IMRT9f和BMSIMRT7f計劃靶區(qū)的均勻性和適形性明顯優(yōu)于BMSIMRT5f（P＜0.05）；BMS-IMRT9f和BMS-IMRT7f在相比，BMS-IMRT9f計劃靶區(qū)的均勻性和適形性更好。

在盆骨和小腸保護方面，BMS-IMRT5f和BMSIMRT7f差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；在低劑量區(qū)，BMS-IMRT9f較BMS-IMRT5f和BMS-IMRT7f照射面積較大，而BMS-IMRT9f計劃使盆骨和小腸的所受的高劑量面積小。BMS-IMRT9f和BMS-IMRT5f、BMSIMRT7f和BMS-IMRT5f在平均劑量上差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；BMS-IMRT9f的平均劑量低于BMS-IMRT7f（P＜0.05）。由圖3直腸直方圖可知，BMS-IMRT7f對直腸的照射面積最小，而BMS-IMRT5f的照射面積最大。BMS-IMRT9f和BMS-IMRT5f在V30、V40、V45、Dmean、Dmax上差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而BMS-IMRT9f和BMS-IMRT7f差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。BMS-IMRT9f對膀胱的保護最好，BMS-IMRT7f次之。

2.3 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f機器跳數(shù)比較

BMS-IMRT9f的跳數(shù)MU最小為731，最大為1096，中位值為922，高于BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f。BMS-IMRT5f的跳數(shù)MU范圍為628～1010，中位值為705；BMS-IMRT5f的跳數(shù)MU范圍為648～974，中位值

為696，兩者跳數(shù)MU差異無統(tǒng)計意義（P＞0.05）。18例BMS-IMRT9f計劃中，有12例計劃進行了劈野，而BMS-IMRT7f計劃有2個，BMS-IMRT7f計劃有5個。BMS-IMRT9f具有較多的射野數(shù)量，并且部分進行了劈野，因此其跳數(shù)MU和治療時間，明顯高于BMSIMRT5f、BMS-IMRT7f（P＜0.05，表2）。

表1 IMRT7f和BMS-IMRT7f劑量學比較

圖3 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f的DVH圖

3 討論

目前治療局部晚期宮頸癌的標準方法是同步放化療，然而同步放化療較單純的放療明顯增加了血液毒副反應。IMRT比傳統(tǒng)放射技術具有更好的劑量分布，并減少盆骨的受照劑量。有研究證明，實施同步放化療的宮頸癌術后患者，IMRT組比3DCRT組的血液不良反應發(fā)生率低[15]。此外，限制盆骨劑量的IMRT計劃比沒有限制盆骨劑量的IMRT計劃在各個劑量水平明顯減少盆骨受照劑量。Mell等[7]對宮頸癌和肛門癌患者的同步調強放化療進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著盆骨接受低劑量輻射體積的增加，患者發(fā)生血液學毒性明顯增加，但是血液毒副反應的程度和血液毒副與哪些劑量參數(shù)相關，尚無定論。本文比較了普通7野調強計劃IMRT7f和將盆骨作為危機器官的7野調強計劃BMS-IMRT7f的劑量差異。研究發(fā)現(xiàn)，BMS-IMRT7f在盆骨處，等劑量線分布比較緊湊，并且V20、V30減少明顯。BMS-IMRT7f在不影響計劃靶區(qū)適形性和均勻性的基礎上，保護了盆骨，略微增大了直腸、小腸和膀胱的高劑量區(qū)，無統(tǒng)計差異。權衡危機器官的受量情況，本文認為BMS-IMRT7f優(yōu)于IMRT7f。

盆腔骨髓是人體主要造血點之一，正常人體內超過一半的骨髓位于髂骨、骶骨、股骨近端及低位腰椎[16]。骨髓造血細胞增殖分化快，對輻射高度敏感，當宮頸癌患者接受放射治療時，使大量功能骨髓暴露在照射野內，導致造血干細胞衰竭，進而導致患者白細胞、紅細胞、血小板下降，使患者治療中斷或者延長治療時間，影響臨床療效。有研究對人體髂骨進行SPECT掃描，將SPECT圖像和CT圖像融合，勾畫出具有活性的骨髓[17]。由于個體差異，每個人的活性骨髓在盆骨處分布存在差異?？紤]到SPECT的輻射性對人體的傷害和昂貴的費用，不可能讓每個患者進行SPECT掃描。而盆骨在CT上易于辨認，有關臨床研究發(fā)現(xiàn)，降低盆骨劑量有助于降低血液的毒副反應[18-20]。因此，用盆骨代替盆骨進行計劃設計，具有一定的可行性和臨床意義。

由于宮頸癌患者的計劃靶區(qū)形狀復雜，面積較大，為了滿足95%的PTV達到處方劑量，需要一定的射野數(shù)量。本文為了比較射野數(shù)量對靶區(qū)覆蓋和危機器官的保護，選用5、7、9野進行計劃設計。18例計劃中，有6例計劃難以用5個射野達到滿意的結果，本文在滿足危機器官限量的前提下，在一定程度上犧牲靶區(qū)的適形性和均勻性。這與本文的結果一致，5野盆骨保護計劃在靶區(qū)覆蓋和危機器官保護上也最差。

綜上所述，本文研究了固定7野調強計劃對盆骨限量與不限量的劑量區(qū)別，發(fā)現(xiàn)對盆骨限量的7野調強計劃在不影響PTV適形性和均勻性的基礎上，降低了盆骨的受照劑量，而盆骨的受照劑量與血液的毒副反應有關，盆骨受照劑量的降低有望減弱血液的毒副反應。在此基礎上，本文比較了射野數(shù)量對盆骨限量的調強計劃的劑量影響，研究發(fā)現(xiàn)，對盆骨限量的7野調強計劃在PTV適形性、均勻性和危機器官保護上，優(yōu)于對盆骨限量的5野計劃，略差于對盆骨限量的9野調強計劃，但是對盆骨限量的9野調強計劃跳數(shù)較多，治療時間較長。從劑量和實際執(zhí)行效率來看，對盆骨限量的7野調強計劃更適合臨床應用。

表2 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f劑量學比較

[1]Torres MA, Jhingran A, Thames HD, et al. Comparison of treatment tolerance and outcomes in patients with cervicalcancer treated with concurrent chemoradiotherapy in a prospective randomized trial or with standard treatment[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 70(1): 118-25.

[2]Vale C, Tierney JF, Stewart LA, et al. Reducing uncertainties about the effects of chemoradiotherapy for cervical cancer: a systematic review and Meta-Analysis of individual patient data from 18 randomized trials[J]. J Clin Oncol, 2008, 26(35): 5802-12.

[3]Giangreco DT, Albuquerque K, Norton J, et al. Predictors of hematologic toxicity and implications for Bone-Marrow sparing pelvic IMRT for cervical cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2007, 69(3): S399-402.

[4]Albuquerque K, Giangreco D, Morrison CA, et al. Radiationrelated predictors of hematologic toxicity after concurrent chemoradiation for cervical cancer and implications for bone marrow-sparing pelvic IMRT[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2011, 79(4): 1043-7.

[5]Bazan JG, Luxton G, Kozak MM, et al. Normal tissue complication probability modeling of acute hematologic toxicity in patients receiving pelvic IMRT and concurrent chemotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2012, 84(3, S): S350-3.

[6]Bazan JG, Luxton G, Mok EC, et al. Normal tissue complication probability modeling of acute hematologic toxicity in patients treated with Intensity-Modulated radiation therapy for squamous cell carcinoma of the anal canal[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2012, 84(3): 700-6.

[7]Mell LK, Tiryaki H, Ahn KH, et al. Dosimetric comparison of bone marrow-sparing intensity-modulated radiotherapy versus conventional techniques for treatment of cervical cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 71(5): 1504-10.

[8]Mell LK, Kochanski JD, Roeske JC, et al. Dosimetric predictors of acute hematologic toxicity in cervical cancer patients treated with concurrent cisplatin and intensity-modulated pelvic radiotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 66(5): 1356-65.

[9]Lujan AE, Mundt AJ, Yamada SD, et al. Intensity-modulated radiotherapy as a means of reducing dose to bone marrow in gynecologic patients receiving whole pelvic radiotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003, 57(2): 516-21.

[10]趙 起. 宮頸癌盆腔調強放射治療的計劃靶區(qū)變化對危險器官受照容積百分比的影響[J]. 河北醫(yī)藥, 2016, 38(11): 1670-2.

[11]黃曼妮, 李明輝, 安菊生, 等. 宮頸癌根治性手術后輔助調強放療(IMRT)的臨床觀察[J]. 癌癥進展, 2011, 9(1): 89-93.

[12]周 龍. 宮頸癌術后調強放療臨床應用優(yōu)化研究[D]. 南寧: 廣西醫(yī)科大學, 2015.

[13]Lomax NJ, Scheib SG. Quantifying the degree of conformity in radiosurgery treatment planning[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2003, 55(5): 1409-12.

[14]Van't RA, Mak AC, Moerland MA, et al. A conformation number to quantify the degree of conformality in brachytherapy and external beam irradiation:application to the prostate[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1997, 37(3): 731-4.

[15]Brixey CJ, Roeske JC, Lujan AE, et al. Impact of intensitymodulated radiotherapy on acute hematologic toxicity in women with gynecologic malignancies[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002, 54(5): 1388-96.

[16]Mell LK, Kochanski JD, Roeske JC, et al. Dosimetric predictors of acute hematologic toxicity in cervical cancer patients treated with concurrent cisplatin and intensity-Phys[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 66(5): 1356-65.

[17]Roeske JC, Lujan A, Reba RC, et al. Incorporation of SPECT bone marrow imaging into intensity modulated whole-pelvic radiation therapy treatment planning for gynecologic malignancies[J].Radiother Oncol, 2005, 77(1): 11-7.

[18]肖 鋒, 李云海, 王洪林, 等. 宮頸癌術后保護骨髓的調強放療劑量學研究[J]. 中國癌癥雜志, 2013, 45(3): 200-6.

[19]蔣 軍, 張利文, 廖 珊, 等. 宮頸癌術后三維適形放療和共面等分設野調強放療計劃的對比分析[J]. 南方醫(yī)科大學學報, 2012,32(8): 1201-6.

[20]陳文娟, 潘建基, 柏朋剛, 等. 宮頸癌分段調強放射治療計劃的應用研究[J]. 實用癌癥雜志，2014, 29(10): 1253-7.