子野優(yōu)化在直腸癌新輔助放療調(diào)強計劃中的應用*

易正生， 羅麗莎， 郭恒照△， 林豐， 湯忠明， 汪嬌玲

中山市陳星海醫(yī)院 1放療科, 2質(zhì)控科(廣東中山 528415)

直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，其致病原因多與生活方式、遺傳、大腸腺瘤等因素有關(guān)[1]。直腸癌患者早期癥狀表現(xiàn)并不明顯，隨著病情的推進，腹痛、便血、下肢水腫等癥狀逐漸顯現(xiàn)[2]。相關(guān)資料顯示，直腸癌手術(shù)治療難以根除，術(shù)后復發(fā)率高。目前，術(shù)前同步放化療是其主要治療方法，而調(diào)強放療(IMRT)作為放療的主要技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應用于臨床[3]。研究指出，IMRT中總子野數(shù)、總機器跳數(shù)(minimummonitorunit，MU)、靶區(qū)均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)等均對放療的療效具有一定影響。且近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進步，子野權(quán)重優(yōu)化(segment weight optimization，SWO)不斷在靜態(tài)調(diào)強計劃(S-IMRT)的基礎(chǔ)上進行改善，其具有治療時間短、MU小的特點[4]。目前關(guān)于SWO-IMRT在直腸癌新輔助放療調(diào)強計劃中的應用的研究尚少?；诖?，本研究探討子野權(quán)重優(yōu)化在直腸癌新輔助放療調(diào)強計劃中的應用，以期為臨床治療方案提供參考?，F(xiàn)將研究成果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年9月至2019年8月于本院進行直腸癌輔助放療的患者20例為研究對象。在治療條件及優(yōu)化參數(shù)相同的情況下，使用靜態(tài)調(diào)強(Step&Shoot)方式進行優(yōu)化的作為PlanA組；使用SWO對IMRT計劃做進一步優(yōu)化的為PlanB組。病例納入標準：(1)符合《中國臨床腫瘤學會(CSCO)直腸癌診療指南》(2018年版)[5]診斷標準，且經(jīng)CT或B超檢查、病理學檢查等確定為直腸癌者；(2)臨床資料完整，能夠配合完成本次研究者。排除標準：(1)嚴重心、肝、腎等功能障礙；(2)合并有其他惡性腫瘤疾病患者；(3)潰瘍性結(jié)腸炎者；(4)智力或精神障礙不能配合本研究者。入選患者中，男12例，女8例；年齡38～83歲，平均(58.25±7.09)歲；體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)19～28 kg/m2，平均(23.28±3.19)kg/m2。本研究征得院醫(yī)學倫理委員會批準，研究對象均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 CT 掃描 在飛利浦大孔徑CT(Philips Brilliance Big Bore CT)上進行掃描定位，掃描前囑患者喝水約700 mL，保持膀胱充盈，用腹部俯臥板加熱縮固定體模進行體位固定?；颊卟捎酶┡P位，雙手交叉上握俯臥板固定支柱。所有病例在掃描時使用碘海醇進行增強顯影，掃描層厚為3 mm，掃描范圍從L1到恥骨聯(lián)合下緣5 cm，包括所有盆腔臟器，肛門口放鉛點標記。

1.2.2 靶區(qū)、危及器官勾畫以及處方劑量 經(jīng)CT掃描的圖像通過Dicom3協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳送至 CMS的XIO5.0操作系統(tǒng)，后導入Monaco醫(yī)生工作站，由醫(yī)生勾畫CTV。CTV為影像學確定的大體病灶，包括原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。在直腸癌的新輔助治療中包括直腸腫瘤及筋膜內(nèi)組織并上下外放0.5～1.0 cm和淋巴轉(zhuǎn)移區(qū)，一般上界為L5椎體下緣，下界為閉孔下緣或會陰瘢痕，側(cè)界為真骨盆內(nèi)緣，內(nèi)界包含充盈膀胱后壁的1/4～1/3，后界包括骶骨皮質(zhì)一半(S3上緣以上)和骶骨皮質(zhì)后緣(S3上緣以下)，PTV在CTV的基礎(chǔ)上外擴0.5 cm。危及器官包括在照射靶區(qū)內(nèi)的小腸、膀胱、雙側(cè)股骨頭。處方劑量20例患者統(tǒng)一為 CTV 180 CGy/次，治療28次總劑量5 040 CGy。

1.3 計劃設(shè)計 在CMS治療計劃系統(tǒng)XIO(Elekta，Stockholm，Sweden，5.0 版本)中制定調(diào)強治療計劃，用等中心固定5個射野，射野方向為0°、90°、135°、225°、270°，能量為6 MV X射線，統(tǒng)一目標函數(shù)要求以及權(quán)重為CTV：D95>95%×5 040；小腸：Dmax≤55 Gy，V50<50%；膀胱：V50<50%；左右股骨頭：V50<5%。每例患者制定2個可執(zhí)行調(diào)強放療計劃 PlanA和PlanB，其中PlanA為靜態(tài)調(diào)強計劃(S-IMRT)，PlanB為子野權(quán)重優(yōu)化調(diào)強計劃(SWO-IMRT)。

1.4 評判指標

1.4.1 參數(shù)確定 根據(jù)CT斷層截面劑量分布和劑量體積直方圖(dose volume histogram，DVH)評價滿足臨床處方劑量情況；并比較PlanA、PlanB 兩組的總子野數(shù)、MU、HI、適形度指數(shù)(conformation index，CI)以及危及器官所受劑量。其中HI的值越小，說明靶區(qū)的均勻性越好；CI的值在0～1之間，值越大，說明適形度越好。

1.4.2 計劃通量驗證 每個病例的2個可執(zhí)行調(diào)強計劃都執(zhí)行QA計劃驗證，使用SNC公司的ArcCheck劑量驗證設(shè)備驗證計劃通量劑量，所有QA驗證計劃射野歸一為0°，劑量位置通過率統(tǒng)一設(shè)定為≥95%。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件，計數(shù)資料行2檢驗；符合正態(tài)分布的計量資料行t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種計劃的總子野數(shù)和MU比較 PlanB組的總子野數(shù)明顯低于PlanA組(P<0.05)，而MU數(shù)高于PlanA組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

項目例數(shù)總子野數(shù)MUPlanA組2096±5638.39±34.28PlanB組2087±4672.81±38.69t值6.2862.578P值<0.0010.005

2.2 兩組計劃的HI和CI比較 兩組HI、CI相當，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

項目例數(shù)HICIPlanA組200.16±0.030.56±0.16PlanB組200.15±0.040.54±0.11t值0.8940.461P值0.3770.648

2.3 兩組計劃危急器官的劑量和體積比較 PlanB組中小腸、膀胱V30、V40、V50的劑量均低于PlanA組，且膀胱V30、V40、V50、小腸V30及脊髓最大劑量與PlanA組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。而雙側(cè)股骨頭V30、V40、V50的劑量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

器官劑量/體積(%)PlanA組PlanB組t值P值膀胱V3095.12±4.8589.76±4.583.5930.001V4068.39±5.4562.82±3.953.7010.001V5033.04±6.1226.20±5.313.7750.001小腸V3097.10±5.5889.85±6.023.950<0.001V4071.59±10.8168.62±9.940.9040.371V5030.19±8.7828.77±8.440.5210.605左側(cè)股骨頭V3078.26±15.4280.53±14.280.4830.632V4041.42±13.1040.29±13.270.2710.788V504.14±1.593.84±1.050.7040.486右側(cè)股骨頭V3081.45±10.1681.76±11.520.0900.929V4037.69±8.5239.46±9.780.6100.545V502.69±0.523.05±0.681.8810.068脊髓最大劑量3 858.55±111.283 745.36±109.273.2460.002

3 討論

直腸癌在臨床上已較常見，其早期并沒有特殊癥狀，因此診斷率較低，易被忽視，隨著病情的推進，腹痛、便血、下肢水腫等癥狀逐漸顯現(xiàn)[6-7]。目前，直腸癌的致病原因還尚不明確，但有專家指出其發(fā)生可能與癌前病變(結(jié)腸息肉、血吸蟲病)及遺傳等因素有關(guān)[8]?，F(xiàn)臨床上主要采用手術(shù)及放化療方法對直腸癌進行治療。相關(guān)資料指出，術(shù)前、術(shù)后放療可使腫瘤細胞產(chǎn)生不同程度的退行性變，纖維組織增生，使得癌周浸潤消失，利于腫瘤體積的縮小，提高手術(shù)切除率[9]。目前，IMRT是臨床常用的放療方式，其主要通過高度適形照射來降低放療過程中靶區(qū)周圍正常組織的照射體積，進一步優(yōu)化了靶區(qū)周圍的劑量分布，彌補傳統(tǒng)放療的不足，對腫瘤患者治療的改善具有明顯效果[10]。但隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進步，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)，CMS治療計劃系統(tǒng)XIO在制定調(diào)強放射治療計劃時，直接用Step&Shoot方式進行優(yōu)化一步生成S-IMRT所生成的總子野數(shù)以及MU數(shù)較大，治療時間較長，對腫瘤放療的治療效果會產(chǎn)生一定的不利影響[11]。另國內(nèi)外較多文獻報道，在S-IMRT的基礎(chǔ)上繼續(xù)行SWO優(yōu)化可有效解決總子野數(shù)、MU數(shù)較大問題，且該優(yōu)化方法現(xiàn)已應用于其他惡性腫瘤的調(diào)強計劃中并取得了一定的成效，而是否適用于直腸癌的放療調(diào)強計劃需要進一步的研究[12]。因此，本研究旨在探討SWO在直腸癌新輔助放療調(diào)強計劃中的應用效果。

相關(guān)資料表明，IMRT中總子野數(shù)、MU、HI與放療的療效密切相關(guān)[13]。且經(jīng)不斷的臨床應用發(fā)現(xiàn)，總子野數(shù)對治療時間具有較大影響。林濤等[14]研究人員使用15、20、40、60個子野數(shù)對直腸癌術(shù)后調(diào)強放射治療的影響進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，治療時間會隨子野數(shù)增多而增加。分析原因在于，治療過程中子野之間的轉(zhuǎn)換速度會受到準直器和多葉光柵葉片運動的限制，占用較長時間，同時靶區(qū)越大，子野轉(zhuǎn)換所占的時間越長，因此放射治療時間越久[15]。資料顯示，長時間的治療易影響患者體位移動、器官體積變化和運動等不確定因素，降低治療區(qū)域的精確度，影響放療效果。另有研究指出，當MU增加時，子野數(shù)則顯著減少。本研究結(jié)果顯示，SWO-IMRT計劃的總子野數(shù)少于S-IMRT，MU數(shù)則高于S-IMRT。該結(jié)果與上述研究結(jié)果相符合，具有一致性。另外，直腸癌術(shù)后靶區(qū)形狀較簡單，因此需關(guān)注的危急器官相對較少，主要為小腸、膀胱、雙側(cè)股骨頭等[16]。而SWO-IMRT計劃與S-IMRT計劃在處方劑量、治療次數(shù)上均一致，確保了子野數(shù)和最小MU，同時有效避免了小跳數(shù)子野，利于劑量的優(yōu)化分布[17]。因此，有利于降低小腸、膀胱、雙側(cè)股骨頭等組織的照射劑量，減少了術(shù)后放療不良反應的產(chǎn)生，并且在一定程度上降低靶區(qū)的照射劑量，對治療效果的提高具有積極的意義。本研究中，在S-IMRT的基礎(chǔ)上應用SWO技術(shù)行進一步優(yōu)化，結(jié)果顯示，優(yōu)化后正常組織的照射劑量均有所減少，且SWO優(yōu)化前后差距較大，膀胱V30、V40、V50、小腸V30及脊髓最大劑量均大于S-IMRT計劃，但雙側(cè)股骨頭在V30、V40、V50的劑量與S-IMRT比差異無統(tǒng)計學意義。分析原因在于：SWO-IMRT技術(shù)中，脊髓位于較上位置，周圍的正常組織少，照射脊髓的劑量就相應較少，而小腸、膀胱、兩側(cè)股骨頭均位于腫瘤周圍位置，在SWO優(yōu)化過程中，膀胱體積較大，且與凹形靶區(qū)交界，促使劑量減少，而小腸體積小，且與腫瘤交界非凹形形狀，劑量減少困難，優(yōu)化前后差異無統(tǒng)計學意義，股骨頭的劑量差異亦無統(tǒng)計學意義。

綜上所述，子野權(quán)重優(yōu)化用于直腸癌的調(diào)強放療后，能有效減少子野總數(shù)，同時減少了正常組織劑量，對正常組織的毒副反應、臨床的工作量及機器設(shè)備的磨損等降低具有積極意義。本研究不足為樣本量偏小，所得結(jié)論仍有待進一步行大樣本研究檢驗。