探討膀胱體積在分次間變化對宮頸癌三維在體劑量的影響

余輝，葉琳燕，張書旭

廣州醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院 放療中心，廣東 廣州 510095

引言

盡量保持患者的解剖結構與定位CT時一致，是患者獲得計劃預期劑量的基礎。在宮頸癌放療過程中，膀胱充盈會引起周圍器官的形變位移[1-4]，使患者的盆腔解剖結構發(fā)生變化，所以控制膀胱體積是每次放療前的準備工作之一。目前絕大多數單位采用患者自主控制膀胱體積的辦法，要求患者在放療時提前一定時間喝水憋尿，當排尿感覺大致與定位CT時相同，開始進行治療。由于自主控制膀胱體積的主觀意識較強，因人而異，有資料顯示，隨放療次數的增加，膀胱的憋尿功能會減弱[5-6]，這些因素導致膀胱體積在分次間變化較大，不同程度地改變患者的盆腔解剖結構，使得患者的實際治療劑量（即三維在體劑量）偏離計劃預期劑量。

近年來，基于電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）的三維在體劑量監(jiān)測是研究熱點之一，該技術使用直線加速器自帶的EPID設備測量實際治療射束穿透患者后的射線，通過數學方法反推到患者的解剖影像，重建患者在實際治療中的劑量分布[7-9]。廣州瑞多思醫(yī)療科技有限公司開發(fā)的EDOSE系統(tǒng)是一款基于EPID的三維在體劑量監(jiān)測軟件，在使用過程中，只須建立它與EPID設備之間的網絡通信，即可進行在體劑量監(jiān)測，不會影響患者的正常治療，使用方便，工作效率高。本文擬采用EDOSE V5.0系統(tǒng)與Elekta Synergy直線加速器的EPID設備，獲取宮頸癌患者全療程所有分次的三維在體劑量，同時采用美國VERATHON公司的膀胱測量儀，獲取患者在每次治療時膀胱體積，探討膀胱體積在分次間變化對三維在體劑量的影響。

1 材料與方法

1.1 采集宮頸癌患者的膀胱體積和三維在體劑量

隨機選擇2019年11月至2019年12月的8例宮頸癌患者（年齡35～66歲，中位年齡56歲，病理分期IB2-IIIC1），均采用熱塑網模固定體位。醫(yī)生要求患者在定位CT前1 h先排尿，再喝水500 mL后憋尿，1 h后Philip Big Bore CT采集圖像，在Pinnacle V9.10計劃系統(tǒng)中設計7野的IMRT計劃或者兩個全弧的VMAT計劃，計劃靶區(qū)PTV的處方劑量為4500 cGy/25 f，劑量計算網格為3 mm。

患者在每一次治療時，同樣按醫(yī)生的要求，依靠自主控制意識，提前1 h喝水憋尿，當排尿感覺大致與定位CT時相同，立即開始治療。在機房擺位之前，患者躺在加速器治療床上，采用已標定的美國VERATHON 公司的Bladder Scan BVI9400膀胱測量儀測量患者在治療體位下的膀胱體積，然后進行擺位，Elekta Synergy直線加速器執(zhí)行放療計劃，同時采用已經過驗證的EDOSE V5.0系統(tǒng)監(jiān)測患者的在體劑量。本實驗按圖1的流程圖，采集了每個患者的全療程所有分次（25次）的膀胱體積和三維在體劑量。

圖1 采集患者膀胱體積和在體劑量的流程圖

1.2 分析膀胱體積偏差與在體劑量的關系

對于每個患者，計算每一個分次的膀胱體積與CT定位的膀胱體積的相對偏差，公式為dV=(Vn-Vo)/Vo，式中dV為相對偏差值，Vn為第n分次的體積，Vo為CT定位時的體積。統(tǒng)計膀胱體積偏差的平均值、標準差、最大值和最小值，繪制膀胱體積偏差隨放療次數增加的變化趨勢圖。

EDOSE系統(tǒng)計算每個患者所有分次的三維在體劑量，獲取患者的皮膚輪廓、計劃靶區(qū)PTV、膀胱、直腸和小腸的Gamma通過率（3%/3 mm，閾值10%），以及計劃中心點的絕對劑量，使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，分析膀胱體積偏差與它們之間的spearman相關性。

從EDOSE系統(tǒng)中提取一些DVH統(tǒng)計參數，分別有PTV的D50%和D98%，膀胱和直腸的V45，以及小腸的V40，其中D50%和D98%分別表示包含某個器官50%和98%體積的劑量，V45和V40分別表示45 Gy和40 Gy等劑量線包含某個器官的百分體積。然后逐個計算每個參數與計劃預期值的相對偏差，使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，分析膀胱體積偏差與這些DVH參數的偏差值之間的spearman相關性，查看膀胱體積在分次間變化對各器官在體劑量的影響程度。

2 結果

2.1 膀胱體積在分次間的變化趨勢

本實驗的8例宮頸癌患者的放療次數均為25次，他們按醫(yī)生的要求，在每次放療前，依靠自主意識去控制膀胱體積，試圖與定位CT時盡量保持一致，但是從膀胱測量儀的測量結果看（表1），膀胱體積偏差小于10%的次數不超過5次，平均偏差在-66%～35%，最大偏差為184%，結合圖2，可以發(fā)現8個患者的膀胱體積在分次間變化較大，呈個體差異的波動變化，其中有3例患者的膀胱體積明顯偏小，有2例患者明顯較大，其余患者的膀胱體積時大時小，總之，依靠患者自主意識去控制膀胱體積，很難與定位CT時保持一致。

表1 8例宮頸癌患者的膀胱體積偏差統(tǒng)計表

2.2 膀胱體積偏差與各器官在體劑量的相關性

皮膚輪廓skin包含了患者的整個解剖結構，其Gamma通過率能整體反映患者的在體劑量與計劃預期劑量的差別。8例患者的在體劑量的整體Gamma通過率（3%/3 mm）為78%±9%，最大Gamma通過率為92%（圖3）。

圖2 8例宮頸癌患者的膀胱體積偏差在所有分次的變化趨勢圖

圖3 8例患者的整體Gamma通過率統(tǒng)計箱圖

本實驗從患者的定位CT圖像中提取膀胱體積Vo，計算每個分次測量的膀胱體積Vt與Vo之間的相對偏差，以膀胱體積的偏差值為橫坐標，各器官Gamma通過率為縱坐標，繪制它們的散點分布圖。從圖4看，各器官的Gamma通過率均沒有隨膀胱體積偏差增加而降低，說明膀胱體積偏差與各器官的Gamma通過率之間沒有相關性。采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，分析膀胱體積偏差與各器官的Gamma通過率的spearman相關性（spearman值的絕對值大于0.3表示有相關性，反之則沒有。），從表2看，大部分spearman絕對值均小于0.3，而且沒有統(tǒng)計學顯著差異，因而本文認為膀胱體積偏差與各器官的Gamma通過率之間幾乎沒有相關性。同樣從表3可看到類似的結果，雖然有一些spearman絕對值大于或等于0.3，但是它們仍然沒有統(tǒng)計學顯著差異，說明膀胱體積偏差與腫瘤靶區(qū)PTV的D50%和D98%、膀胱和直腸的V45、小腸V40也沒有相關性。

圖4 膀胱體積偏差與各器官Gamma通過率的散點關系圖

3 討論

目前國內使用EDOSE系統(tǒng)監(jiān)測患者在實際治療時的在體劑量的相關研究不多[10-12]，特別是宮頸癌整個療程所有分次的監(jiān)測數據報道較少，大多數學者采用EDOSE系統(tǒng)開展放療前的劑量驗證工作，與其它驗證設備（MatriXX、MapCheck、ArcCheck、Delta 4、膠片等）的測量結果進行比較[13-16]。本實驗使用EDOSE系統(tǒng)監(jiān)測了8例宮頸癌患者在整個療程所有分次（25次）的在體劑量，同時采用膀胱測量儀監(jiān)測了所有分次的膀胱體積，分析膀胱體積在分次間變化對三維在體劑量的影響。由圖2可知，8例患者的膀胱體積偏差在分次間變化較大，參差不齊，說明依靠患者自身意識，難于保證在治療時的膀胱體積與定位CT時的膀胱體積一致。有文獻表明，膀胱體積與周圍器官有相關性[1,4-5]，因為膀胱的充盈會引起周圍器官的移動，特別是推動小腸向身體頭部方向移動，這樣小腸進入照射區(qū)域的部分大大減少，從而降低了小腸的受量。但是，本實驗通過spearman相關性分析，發(fā)現8例患者的膀胱體積偏差與各器官的Gamma通過率（表2）、各器官的在體劑量（表3）幾乎沒有相關性。究其原因，本文認為基于EPID的三維在體劑量受加速器執(zhí)行計劃的出束偏差、擺位誤差和患者體內解剖結構變化的綜合影響，這三種因素相互交錯，在不同分次之間的綜合影響程度可能會不一樣，所以難于突現某一個單因素影響的變化趨勢。目前有很多關于膀胱體積變化對宮頸癌放療劑量影響的研究[6]，都是基于多個不同膀胱體積的影像信息，在放療計劃系統(tǒng)中模擬計算同一個計劃在多個影像上的劑量分布，然后分析它們的劑量差異，這些實驗數據沒有考慮患者在不同分次的擺位誤差和直線加速器執(zhí)行計劃的出束偏差，屬于單因素分析結果。因此本文認為基于EPID的在體劑量數據可能不適合用于分析膀胱體積偏差與在體劑量的關系，在接下來的工作，本實驗將繼續(xù)收集病例，提供更多的數據支撐。

表2 膀胱體積偏差與各器官Gamma通過率的spearman相關性

表3 膀胱體積偏差與各器官在體劑量的spearman相關性

本文使用的EDOSE V5.0系統(tǒng)是在放療前的定位CT影像上構建患者的在體劑量，由于定位CT影像不能準確反映患者在實際治療時的解剖結構，所以本實驗獲得的在體劑量還不是非常準確。目前CBCT圖像和在線滑軌CT圖像均能反映患者在治療體位時的解剖影像，但是CBCT圖像存在較多的偽影，即使經過偽影處理，用于劑量計算仍然存在一定誤差[17-20]，而目前大部分直線加速器沒有配置在線滑軌CT，所以CBCT圖像和滑軌CT圖像對獲取準確的在體劑量仍然存在一些問題，而且每次治療時采集圖像的工作量大，在放療任務繁重的機房不具有很好的可操作性。另外，在體劑量始終要與計劃期望劑量相比較，兩者的CT圖像類型不同（前者是在治療體位下的CBCT或滑軌CT圖像，后者是定位CT圖像），在進行劑量比較之前，需要進行圖像配準和靶區(qū)器官輪廓的形變，目前EDOSE系統(tǒng)的最新版本5.0不具有此功能，有待開發(fā)研究。

4 結論

宮頸癌患者在實際治療時依靠自身意識控制的膀胱體積很難與定位CT時保持一致，分次間的膀胱體積偏差與患者的在體劑量的相關性較弱。