螺旋斷層動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)在宮頸癌術(shù)后放療中的應(yīng)用

吳駿翔，劉敏，康盛偉，王培，黎杰，唐斌，吳凡

四川省腫瘤醫(yī)院·研究所/四川省癌癥防治中心/電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院/放射腫瘤學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610041

前言

螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放療（Helical Tomotherapy,TOMO）技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌術(shù)后放療相比于調(diào)強(qiáng)放療（Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT）和 旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）技術(shù)可以提高靶區(qū)的均勻性和適形度，以及給予危及器官更好的保護(hù)［1-3］。TOMO 技術(shù)在提高計(jì)劃質(zhì)量的同時(shí)，也將顯著增加機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，在楊波等［2］研究中，使用TOMO技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌術(shù)后患者得到的計(jì)劃?rùn)C(jī)器跳數(shù)分別是IMRT 和VAMT技術(shù)的5 倍和11 倍；而在劉娟等［4］研究中，宮頸癌患者使用TOMO 技術(shù)得到的機(jī)器跳數(shù)是IMRT 技術(shù)的7.1倍。TOMO計(jì)劃優(yōu)化時(shí)為了平衡計(jì)劃質(zhì)量和治療效率，通常選用射野寬度2.5 cm，如果使用5.0 cm 的射野寬度則可以顯著降低機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，但是卻不能保證計(jì)劃質(zhì)量。TOMO 最新的動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)已應(yīng)用于臨床，該技術(shù)通過(guò)鎢門的運(yùn)動(dòng)減少靶區(qū)邊緣頭腳方向的射野半影，從而降低靶區(qū)頭腳方向危及器官的受照劑量［5-7］。本研究探討能否使用射野寬度5.0 cm 的動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)代替2.5 cm 的固定鎢門技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)治療，保證計(jì)劃質(zhì)量的同時(shí)減少照射時(shí)間。

1 資料與方法

1.1 患者資料

選擇2019年3～5月四川省腫瘤醫(yī)院收治的25例宮頸癌術(shù)后患者，年齡46～64 歲，中位年齡50 歲，所有患者均無(wú)放療禁忌證。根據(jù)國(guó)際婦產(chǎn)科聯(lián)合會(huì)（International Federation of Gynecology and Obstetrics, FIGO）分期［8］，其中IIA期10 例，IIB期15例。

1.2 CT定位和靶區(qū)危及器官勾畫(huà)

患者采用仰臥位，體部熱塑膜固定體位，雙手交叉抱肘置于額頭，采用Philips Brilliance TM CT BigBore 416 排大孔徑CT 掃描機(jī)，掃描層厚0.3 cm，掃描范圍從胸10至坐骨結(jié)節(jié)下5 cm。掃描后將患者CT 數(shù)據(jù)傳送至美國(guó)MIM Software 公司的MIM Maestro軟件由主管醫(yī)生勾畫(huà)計(jì)劃靶區(qū)（PTV）和危及器官。臨床靶區(qū)（CTV）由盆腔淋巴引流區(qū)（CTVln）、陰道殘端（CTV2）和陰道上段（CTV1）組成。CTV 在頭腳方向外擴(kuò)0.6～0.8 cm，其余方向外放0.8～1.0 cm形成PTV。危及器官包括直腸、膀胱、小腸、骨髓、脊髓以及股骨頭。

1.3 處方劑量和計(jì)劃設(shè)計(jì)

PTV處方劑量50.4 Gy，28次，1.8 Gy/次。計(jì)劃要求處方劑量，即50.4 Gy劑量線至少要覆蓋95%的靶區(qū)體積，靶區(qū)內(nèi)Dmax＜110%處方劑量。危及器官劑量限值為膀胱D40≤45 Gy，直腸D40≤45 Gy，小腸D40≤35 Gy，脊髓Dmax≤45 Gy，骨髓D40≤35 Gy，股骨頭D5≤50 Gy［9］。將勾畫(huà)好的結(jié)構(gòu)傳至美國(guó)Accuray公司的TomoTherapy治療計(jì)劃系統(tǒng)，在相同優(yōu)化條件下分別設(shè)置射野寬度2.5 cm的固定鎢門（2.5F）、2.5 cm的動(dòng)態(tài)鎢門（2.5D）和5.0 cm的動(dòng)態(tài)鎢門（5.0D）計(jì)劃。劑量計(jì)算網(wǎng)格設(shè)為Fine，調(diào)制因子2.5，螺距設(shè)置為0.43。

1.4 計(jì)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)

靶區(qū)和危及器官的評(píng)估參考國(guó)際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)（ICRU）83 號(hào)報(bào)告［10］建議，其中靶區(qū)評(píng)估采用95% PTV 體積的劑量D95、平均劑量Dmean、均勻性指數(shù)（HI）以及適形度指數(shù)（CI）。HI=(D2-D98)/D50，其中D2、D50和D98為2%、50%和98%靶區(qū)體積所對(duì)應(yīng)的劑量；CI=(TVPV)2/(TV×PV)，其中TVPV為處方劑量所覆蓋的PTV 的體積，TV 為PTV 的體積，PV 為處方劑量線所覆蓋的總體積。HI越接近0表示均勻性越好，CI越接近1 表示適形度越高。危及器官的評(píng)估指標(biāo)包括直腸和膀胱的V20、V30、V40和Dmean；小腸的V20、V30和Dmean；骨髓的V20、V30和Dmean；股骨頭的V20和Dmean；脊髓的Dmax。另外，還統(tǒng)計(jì)3組計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間。Vn＜m表示nGy 劑量所包裹的危及器官的體積小于m%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用配對(duì)t檢驗(yàn)分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)和危及器官劑量學(xué)比較

3組計(jì)劃靶區(qū)和危及器官劑量參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表1。3組計(jì)劃得到的靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)參數(shù)均能滿足臨床要求。3組計(jì)劃得到的靶區(qū)D95和Dmean參數(shù)的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。2.5D組得到的CI和HI值優(yōu)于其他兩組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），2.5F和5.0D兩組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。2.5D組對(duì)于危及器官的保護(hù)整體均優(yōu)于2.5F和5.0D組，與2.5F組相比，其中直腸（V20、V40和Dmean）、膀胱（V20、V40和Dmean）、骨（Dmean）、小腸（V20和Dmean）均降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；與5.0D 組相比，直腸（V20）、膀胱（V20）、骨（Dmean）、小腸（V20和Dmean）均降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。5.0D和2.5F組相比，直腸（V20、V40和Dmean）、膀胱（V20、V40和Dmean）、小腸（V20）均降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；骨、股骨頭和小腸的Dmean均增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 3組計(jì)劃靶區(qū)和危及器官劑量參數(shù)結(jié)果（± s）Tab.1 Results of target and OARs for treatment plans of three groups(Mean±SD)

表1 3組計(jì)劃靶區(qū)和危及器官劑量參數(shù)結(jié)果（± s）Tab.1 Results of target and OARs for treatment plans of three groups(Mean±SD)

a與2.5F組相比，t=3.891、3.233、5.582、6.068、7.746、8.820、5.937、5.688、6.778、6.987、4.019、5.582、2.790、3.108、10.761、13.053、3.277、5.056、4.491、6.751、4.770、-41.638、-40.698、-41.574、-40.414，P＜0.05；b與2.5D組相比，t=2.585、2.787、3.123、3.878、-2.813、-3.674、-2.419、17.703、17.654，P＜0.05

組別n直腸Dmean/Gy CIHIV20/%V30/%Dmean/Gy PTV靶區(qū)D95/Gy V40/%2.5D 2.5F 5.0D 25 25 25 51.1±0.5 51.3±0.3 51.2±0.5 0.8±0.1a 0.7±0.0 0.6±0.0b 0.1±0.0a 0.2±0.0 0.2±0.0b 83.3±2.9a 83.8±3.2 83.5±0.0ab骨V30/%63.5±6.9 63.8±6.5 66.7±5.1組別n 2.5D 2.5F 5.0D 25 25 25 V30/%48.4±2.4 48.5±2.2 49.6±2.8 V40/%29.1±3.1a 29.6±2.9 29.5±3.0a照射時(shí)間/s Dmean/Gy 27.6±3.2 27.6±3.1 28.4±3.0a組別膀胱V20/%81.6±4.5a 83.5±4.0 82.0±3.7ab小腸V20/%70.2±5.0a 70.9±5.0 70.5±4.7ab n股骨頭V30/%40.5±8.4 40.4±8.5 42.8±6.0 V30/%37.0±5.0 37.1±5.1 39.6±5.4 Dmean/Gy 32.0±0.7a 32.7±0.7 32.4±0.7a脊髓PRV Dmax/Gy 24.1±1.1 24.3±1.2 24.3±1.1 2.5D 2.5F 5.0D Dmean/Gy 34.9±2.1a 35.0±2.0 36.3±1.9ab 25 25 25 Dmean/Gy 27.3±1.4a 27.5±1.4 27.6±1.9ab加速器跳數(shù)/MU 6 094.4±453.1a 5 988.8±450.1 3 286.7±252.4ab 438.8±31.8a 431.4±31.7 241.3±17.7ab 51.7±2.8 51.7±2.7 52.3±3.0 31.3±0.5a 31.9±0.5 31.7±0.8a 50.4±0.2 50.5±0.2 50.4±0.1 27.5±2.3a 28.1±2.4 27.9±2.6a

2.2 機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間比較

2.5D、2.5F 和5.0D 組的機(jī)器跳數(shù)平均值分別為6 094、5 988和3 286 MU。5.0D組的機(jī)器跳數(shù)降低顯著，與2.5D 和2.5F 組相比分別降低46.1%和45.1%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=17.703、-40.698,P＜0.05）。5.0D 組的照射時(shí)間與2.5D 和2.5F 組相比分別降低45.0%、44.1%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=17.654、-40.414,P＜0.05）。另外，2.5D 和2.5F 組相比，在使用相同的射野寬度時(shí)動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)將會(huì)增加機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，分別增加1.8%和1.7%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-41.638、-41.574,P＜0.05）。

3 討論

TOMO 通過(guò)64對(duì)二元化氣動(dòng)多葉光柵給予靶區(qū)360°照射，其中每圈共51 個(gè)投影角度照射靶區(qū)，每個(gè)子野100級(jí)以上的強(qiáng)度調(diào)制能力，調(diào)制能力遠(yuǎn)高于常規(guī)IMRT 和VMAT 等技術(shù)［11-15］。對(duì)于宮頸癌患者使用TOMO 技術(shù)對(duì)于某些危及器官的保護(hù)優(yōu)于IMRT和VMAT 等技術(shù)［2,16］。楊波等［2］研究中，宮頸癌術(shù)后患者使用TOMO 技術(shù)靶區(qū)的CI和HI顯著提高，并且TOMO 得到的膀胱V40相比于IMRT 和VMAT 技術(shù)分別降低7%和4%，直腸V40分別降低8%和2%。但是TOMO 技術(shù)得到的機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間與IMRT 和VMAT 等技術(shù)相比卻成倍增加，顯著降低治療效率［17-18］。

本研究比較了動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)和固定鎢門技術(shù)在宮頸癌術(shù)后放療中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)對(duì)于宮頸癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療具有一定的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，在相同射野寬度時(shí)，使用動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)可以提高計(jì)劃質(zhì)量，其中直腸和膀胱（V20、V40和Dmean）、小腸（V20和Dmean）、骨（Dmean）等參數(shù)均降低，但是2.5D組的機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間與2.5F 組相比，分別增加1.8%和1.7%；5.0D組的整體計(jì)劃質(zhì)量?jī)?yōu)于2.5F組，5.0D組的直腸（V20、V40和Dmean）、膀胱（V20、V40和Dmean）、小腸（V20）均優(yōu)于2.5F組，而骨、股骨頭和小腸的Dmean高于2.5F 組。本研究結(jié)果與國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果基本一致［7,19-20］，在Manabe等［7］研究中，2.5 cm 動(dòng)態(tài)鎢門得到的計(jì)劃質(zhì)量最好，其中2.5 cm 動(dòng)態(tài)鎢門、2.5 cm 固定鎢門和5.0 cm 動(dòng)態(tài)鎢門得到的肺V5分別為18.5%、21.8%和20.1%，V20為4.0%、4.7%和4.4%。動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)在靶區(qū)縱向邊緣實(shí)現(xiàn)寬度調(diào)制，鎢門最小寬度縮短至1 cm，其實(shí)質(zhì)是可以縮短射野的半影寬度，通過(guò)胡志輝等［21］研究可知，1.0 cm固定鎢門的半影寬度為8.38 mm、2.5 cm 固定鎢門為17.92 mm、2.5 cm 動(dòng)態(tài)鎢門為7.51 mm、5.0 cm 固定鎢門為33.73 mm 以及5.0 cm 動(dòng)態(tài)鎢門為6.97 mm，射野寬度2.5 cm 和5.0 cm 的動(dòng)態(tài)鎢門的半影寬度比固定鎢門相比分別減少10.41 和26.76 mm。另外，5.0D 組在計(jì)劃質(zhì)量?jī)?yōu)于2.5F 組的同時(shí)，可以顯著降低機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，分別降低45.1%和44.1%。本研究選擇的是宮頸癌術(shù)后患者，靶區(qū)長(zhǎng)度與常規(guī)宮頸癌相比較短，靶區(qū)周圍相鄰的危及器官有一定的差異，該研究結(jié)果具有一定的局限性。因此，本研究結(jié)果不一定適用于常規(guī)宮頸癌螺旋斷層放療，需要進(jìn)一步研究。

總之，通過(guò)使用射野寬度5.0 cm的動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)可以得到優(yōu)于射野寬度2.5 cm 固定鎢門的計(jì)劃質(zhì)量的同時(shí)有效地降低照射時(shí)間，提高治療效率。因此，綜合考慮計(jì)劃質(zhì)量和治療效率，推薦使用射野寬度5.0 cm 的動(dòng)態(tài)鎢門技術(shù)替代升級(jí)前的射野寬度2.5 cm 固定鎢門技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌術(shù)后患者的放療應(yīng)用。另外，通過(guò)本研究可知，射野寬度2.5 cm 的動(dòng)態(tài)鎢門得到的計(jì)劃質(zhì)量最優(yōu)，如果不考慮治療效率可以使用該照射技術(shù)。