磁共振成像定位在局部晚期宮頸癌放療中對靶區(qū)勾畫和危及器官的影響

趙康康 孟凡旭 王琢 李舒暢 申延男 歐健 杜晶 王蘊(yùn)龍 陳志深 劉敏 孫寶勝

(1吉林省腫瘤醫(yī)院，吉林 長春 130000；2吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院)

宮頸癌患者死亡率在全球所有癌癥中排第4位，每年造成全世界超過30萬人死亡〔1〕。以順鉑為基礎(chǔ)的同步放化療是局部晚期宮頸癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方式，也被用作宮頸癌術(shù)后有局部復(fù)發(fā)危險(xiǎn)因素的患者的輔助治療方式〔2〕。放射治療在局部晚期宮頸癌的治療中起著主要作用，標(biāo)準(zhǔn)的放射治療包括外照射放射治療(EBRT)和近距離放射治療(IGBT)〔2,3〕。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，放射治療已經(jīng)邁入精準(zhǔn)治療的時代。靶區(qū)精確勾畫是精準(zhǔn)放療的基礎(chǔ)和保證，腫瘤靶區(qū)(GTV)勾畫的精確性將直接影響腫瘤局部控制率和周圍危及器官的放療損傷。目前，放射治療多數(shù)以計(jì)算機(jī)斷層影像(CT)定位圖像為基礎(chǔ)，CT圖像主要反映人體組織器官的解剖結(jié)構(gòu)變化，其空間分辨力高，并可進(jìn)行劑量計(jì)算，是放射治療的基本影像。但CT對密度差異小的盆腔軟組織分辨力差(如宮頸腫瘤和宮旁組織)，有時很難明確腫瘤組織的真實(shí)邊界，因此CT不能滿足精準(zhǔn)放療對明確GTV的全部要求。磁共振成像(MRI)可明顯提高軟組織分辨能力，能更早期、更細(xì)致地反映腫瘤組織與周圍正常組織結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)系，從而清楚顯示腫瘤侵犯范圍，有利于GTV的確定及放射治療計(jì)劃的個體化。近年來，利用MRI定位引導(dǎo)的放射治療(3D-IGBT)在一些大的放療中心開始應(yīng)用〔4,5〕，但是MRI定位與常規(guī)CT圖像定位比較，其優(yōu)勢和限制性目前尚缺少國內(nèi)臨床數(shù)據(jù)支持。本研究將常規(guī)CT定位方式和MRI定位方式相結(jié)合，探討MRI定位在局部晚期宮頸癌精準(zhǔn)放療臨床實(shí)踐中的優(yōu)勢。

1 材料與方法

1.1研究對象 選取2019年6月至2020年6月就診于吉林省腫瘤醫(yī)院的局部晚期宮頸癌患者40例。中位年齡60(48～70)歲，功能狀態(tài)(PS)評分0～1分?；颊呔?jīng)病理證實(shí)，鱗癌37例，腺癌、腺鱗癌、黏液腺癌各1例。根據(jù)2018國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(FIGO2018)分期標(biāo)準(zhǔn)，Ⅱb期10例、Ⅲb期14 例、ⅢC1r期12例、ⅢC2r期4例。病例入選標(biāo)準(zhǔn)：①PS評分0～1分；②病理診斷明確；③根據(jù)FIGO分期為Ⅱb～Ⅳa期；④無泌尿系、消化道感染史；⑤盆腹腔、關(guān)節(jié)無金屬植入物,能耐受MRI檢查；⑥無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；⑦自愿接受放射治療。隨機(jī)分為兩組各20例，采用膀胱容量控制技術(shù)，其中對照組定位前膀胱排空，常規(guī)組定位前膀胱充盈?；颊咴谙嗤w位下行常規(guī)CT模擬定位及MRI模擬定位。將CT定位與MRI定位圖像傳輸至靶區(qū)勾畫系統(tǒng),分別在兩種圖像上勾畫GTV及直腸和膀胱等危及器官，然后將兩組圖像進(jìn)行融合，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行靶區(qū)勾畫，并設(shè)計(jì)三維適形調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。比較不同定位圖像上GTV的邊界及體積及膀胱不同充盈狀態(tài)下危及器官的劑量體積直方圖參數(shù)間劑量學(xué)差異。

1.2體位固定及CT 掃描 患者仰臥于平板床，采用腹部熱塑面膜固定，并根據(jù)患者具體情況給予適合頭枕。采用飛利浦大孔徑CT模擬定位機(jī)進(jìn)行CT定位掃描，掃描層厚3 mm,層距3 mm,矩陣512×512,120 kV,150 mA,掃描范圍為從胸10椎體到陰道外口下3 cm。

1.3MRI 掃描 采用飛利浦大孔徑MRI模擬定位機(jī)( FOV= 50 cm×50 cm×45 cm),按照同樣體位固定方式應(yīng)用盆腔原始掃描序列進(jìn)行MRI定位掃描?；颊呦葤呙瓒ㄎ幌?，選擇軸位T2WI+FS壓脂掃描，層厚3 mm,層距0 mm,體素1.3 mm×1.3 mm×3.0 mm。

1.4靶區(qū)勾畫及計(jì)劃 將所有CT和MRI定位圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至醫(yī)科達(dá)Monaco工作站，通過骨性標(biāo)志融合，完成幾何失真校正、三維數(shù)字圖像重建及顯示。將得到的CT圖像和MRI按照ICRU 50及ICRU 62號文件標(biāo)準(zhǔn)確定GTV,主要勾畫宮頸原發(fā)腫瘤，分別命名為GTVct 和GTVmri。同時分別在CT圖像、MRI上勾畫危及器官直腸和膀胱。入組病例影像學(xué)資料均經(jīng)放療科和放射科醫(yī)生討論，然后由兩名具有豐富經(jīng)驗(yàn)的放療醫(yī)師和1名放射醫(yī)師共同勾畫GTV，然后基于融合圖像進(jìn)行整個靶區(qū)的勾畫，最后以同樣的處方劑量和危及器官限量由物理師進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。采用弧形旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)(VMAT)，共面多弧束采用10 MV或15 MV光子。計(jì)劃靶區(qū)(PTV)中的劑量Dmax<規(guī)定劑量的110%，>99%的PTV接受規(guī)定劑量的>95%，處方劑量DT：50.4 Gy/28 f。根據(jù)放射治療腫瘤小組(RTOG)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行危及器官限量。參考危及器官劑量限制如下:膀胱V50<50%；直腸：V50<50%。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS24.0軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)和秩和檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1不同定位圖像GTV 與GTVct相比，GTVmri的左右徑和體積顯著降低(P<0.001)，而前后徑及上下徑無顯著差異(P>0.05)。見表1。

2.2膀胱兩組GTV 與充盈組比較，排空組CT和MRI定位圖像上GTV差異性較小，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組GTV勾畫結(jié)果

2.3兩組膀胱和直腸受照射劑量 與排空組比較，充盈組膀胱和直腸的受照射體積百分比和平均受照射劑量較低，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組危及器官受照劑量的影響(n=20)

V30、V40、V50為接受30、40、50 Gy 劑量照射的危及器官體積占該危及器官總體積的百分比，Dmean指在放療計(jì)劃中危及器官接受的平均照射劑量

3 討 論

精準(zhǔn)勾畫GTV和危及器官(OAR)是保證放射治療療效和降低放療不良反應(yīng)的核心因素。與三維適形計(jì)劃相比，三維調(diào)強(qiáng)放療(3D-CRT)計(jì)劃的靶區(qū)適形度更好、靶區(qū)劑量曲線跌落更快及危及器官受量更低〔6〕。然而放療技術(shù)越是精準(zhǔn)，對于靶區(qū)勾畫的精度要求就越高，脫靶風(fēng)險(xiǎn)越大。

多個研究已對不同部位的腫瘤，包括宮頸癌的靶區(qū)進(jìn)行了量化研究，分析并比較GTV的輪廓變化對GTV的最終受照劑量的影響〔7～10〕。Eminowicz等〔8〕報(bào)道了宮頸癌外照射靶區(qū)變化對劑量的影響，該研究表明，宮頸癌臨床靶區(qū)(CTV)的界定標(biāo)準(zhǔn)在不同研究中心有所不同，但與標(biāo)準(zhǔn)CTV相比，隨著CTV體積增加，會顯著降低PTV的受照劑量。本研究顯示與CT定位圖像相比，在MRI定位圖像上進(jìn)行靶區(qū)勾畫，其CTV的左右橫徑和總體積更小，這樣不僅能夠縮小CTV的體積，基于CTV外擴(kuò)產(chǎn)生的PTV也會相應(yīng)縮小，在放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時，可在不增加鄰近危及器官的受照劑量的同時，盡可能提高PTV的受照劑量，最終使腫瘤的局部控制率得到提高，且不增加放療不良反應(yīng)的發(fā)生率。

Veera等〔9〕研究數(shù)據(jù)量化了MRI對宮頸癌靶區(qū)體積輪廓的影響，與CT定位圖像相比，大多數(shù)的GTV結(jié)構(gòu)與基于MRI定位圖像的靶區(qū)輪廓更一致，但這對OAR受照劑量及臨床預(yù)后沒有顯著影響。這可能是由于在宮頸癌的放療靶區(qū)不僅包括GTV，還包括盆腔淋巴引流區(qū)，特別是在盆腔有腫大淋巴結(jié)時，還需要行同步推量，使宮頸腫瘤的靶區(qū)勾畫差異對整個放療計(jì)劃的影響大大降低，包括計(jì)劃靶區(qū)及危及器官的受量，這在本研究中也得到了證實(shí)。

許多研究表明，膀胱充盈能減少小腸的受照劑量，這更多是針對接受術(shù)后輔助性放療的早期宮頸癌患者。由于正常女性的解剖結(jié)構(gòu)中，膀胱和小腸均位于盆腔的中上部，接受宮頸癌根治術(shù)后，盆腔中部分結(jié)構(gòu)被切除，從而使部分小腸和膀胱位置下移進(jìn)入臨床靶區(qū)，特別是在膀胱排空狀態(tài)下，使更多的小腸和膀胱位置下移，導(dǎo)致小腸和膀胱的放療劑量明顯增加。另外宮頸和膀胱緊緊相鄰，膀胱容量的變化某種程度上會影響宮頸癌放射治療效果。對此毛睿等〔11〕研究分析了盆腔調(diào)強(qiáng)放射治療不同膀胱充盈程度對照射劑量和體積變化的影響，結(jié)果顯示和膀胱排空時相比，膀胱充盈時，膀胱、小腸及直腸的受照射體積百分比和平均受照射劑量更低。Jhingran等〔12〕研究表明，模擬定位時分別對膀胱充盈和排空狀態(tài)下的體積進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)放療過程中膀胱體積有較大的變化范圍，最大值和最小值之差的中位數(shù)是247 mm3〔12〕。本研究也顯示宮頸腫瘤毗鄰膀胱后壁層面位置變化更大，提示放療醫(yī)師在勾畫靶區(qū)時，應(yīng)充分考慮膀胱容量改變對不同層面靶區(qū)移動的影響，將靶區(qū)前緣外放1.0～1.5 cm，屬安全劑量范圍，以避免靶區(qū)出現(xiàn)脫靶現(xiàn)象。

本研究系統(tǒng)描述MRI定位的優(yōu)勢，并通過與CT定位比較，發(fā)現(xiàn)膀胱憋尿后，靶區(qū)最容易造成脫靶，特別是靶區(qū)前界的脫靶。所以在靶區(qū)勾畫時，GTV前界應(yīng)外擴(kuò)1.0～1.5 cm，才能達(dá)到安全劑量范圍。本研究仍有一定局限性，后續(xù)研究需進(jìn)一步完善。首先，這是一個單中心研究，且病例數(shù)量少，需要進(jìn)一步補(bǔ)充數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步提供更詳實(shí)的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)；另外，這項(xiàng)研究僅考慮了動態(tài)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)(VMAT)來評估這兩種定位圖像方式對危及器官的劑量學(xué)影響。如果采用不同的計(jì)劃技術(shù)如靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療(IMRT)或3D-CRT進(jìn)行研究，則可能存在其他劑量學(xué)差異。而且，本研究并沒有計(jì)算器官內(nèi)自然移位現(xiàn)象，特別是膀胱排空和充盈時的靶區(qū)移動度，這些動度可能會掩蓋基于MRI的靶區(qū)輪廓對OAR產(chǎn)生的劑量影響。

綜上，宮頸癌放射治療中，應(yīng)用MRI定位勾畫出的GTV范圍更小，對于腫瘤邊界的確定也更為準(zhǔn)確。而在排空膀胱的狀態(tài)下，CT定位和MRI定位的宮頸GTV的一致性相對更好，對危及器官的保護(hù)也相對更好一些。