局部晚期宮頸癌內外照射劑量疊加方法的研究

余梟

摘要：目的：探討參數(shù)直接疊加和形變配準疊加的方法在局部晚期宮頸癌內外照射計劃中劑量疊加的可行性研究。方法：選取16例局部晚期宮頸癌病例，所有患者均先進行46Gy /23次的VMAT外照射（EBRT），再行5次三維腔內近距離治療（ICBT），6Gy/次。利用形變配準技術對內外照射計劃進行劑量疊加，并與參數(shù)直接疊加法的值進行比較。結果：兩種劑量疊加方法得到的HRCTV D90值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;與形變配準疊加法相比，參數(shù)直接疊加法高估了膀胱劑量的值，差異有統(tǒng)計學意義（t = 2.18，P< 0.04）。結論：形變配準劑量疊加法對局部晚期宮頸癌內外照射劑量的準確評估具有一定指導意義。參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的劑量。

關鍵詞：局部晚期宮頸癌;參數(shù)直接疊加;形變配準疊加;劑量學

【中圖分類號】R711.74 ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號】2107-2306（2021）09--01

前言

外照射（external beam radiotherapy，EBRT）加腔內近距離治療（Intracavitary Brachytherapy， ICBT）聯(lián)合同步化療是中局部晚期宮頸癌的標準治療模式[1-2]。由于宮頸癌放療中內外照射計劃一般都是在不同的CT圖像上完成設計和評估，如何將多次計劃中的劑量進行累計疊加對評估腫瘤局部控制和危及器官的毒副反應至關重要。根據(jù)歐洲居里治療協(xié)作組歐洲放射治療協(xié)會（GEC-ESTRO）的推薦[3]，內照射中感興趣區(qū)的三維DVH劑量參數(shù)可與外照射的處方劑量直接疊加評估患者腫瘤和各危及器官的總劑量。但目前廣泛使用的調強放射治療（IMRT）或容積旋轉調強放射治療（VMAT）外照射技術使腫瘤組織劑量分布高度適形，危及器官（OARs）受照射劑量梯度大且分布極不均勻，直接疊加法的使用可能最終導致不準確的累積劑量評估。為探究宮頸癌患者內外放療計劃的劑量疊加準確性方法，本文使用形變配準算法對宮頸癌內外照射三維劑量進行疊加，結果與劑量直接疊加法進行比較，研究兩種疊加方法的劑量學差異。

1 材料與方法

1.1 一般臨床材料

選取16例2017年6月到2019年4月在中國科技大學附屬第一附院放療科行根治性外照射宮頸鱗癌患者，年齡30～55歲，中位數(shù)為41歲。根據(jù)國際婦產科學聯(lián)合會（FIGO）制定標準[4]，臨床分期為ⅡA期2例，ⅡB期6例，ⅢB期7例，ⅣA期1例，均為鱗狀細胞癌，無其他嚴重疾病。所有患者均接受全盆腔VMAT外照射和三維腔內近距離治療。

1.2 CT定位及靶區(qū)、OARs勾畫

1.2.1外照射計劃

患者定位及治療前0.5h排空直腸和膀胱并飲水500 ml使膀胱充盈。患者取仰臥位行負壓真空墊固定，GE大孔徑CT模擬定位機掃描，范圍為腰1椎體上緣至外陰下5cm，層厚2.5mm。定位圖像傳輸至Pinnacle計劃系統(tǒng)，勾畫照射靶區(qū)與危及器官。大體腫瘤體積（GTV）包括宮頸區(qū)腫瘤、宮體以及盆腔轉移淋巴結;臨床靶體積（CTV）包括髂總、髂內、髂外、閉孔及骶前淋巴引流區(qū)域、子宮、宮旁組織及陰道上半部分;計劃靶區(qū)（PTV）在CTV基礎上外放0.5 cm并進行適當修改。

1.2.2內照射計劃

治療前0.5h口服含20 ml泛影葡胺造影劑的500 ml水溶液，膀胱排空后在三維后裝轉運床上取截石位并用負壓真空墊體位固定;外陰消毒后插入Foly導尿管，并向其球囊中注入7 ml生理鹽水，膀胱內注入100ml泛影葡胺造影劑;參照后裝治療前盆腔影像資料，植入角度適當?shù)膶m腔管和陰道施源器，行CT定位掃描并傳至后裝治療計劃系統(tǒng)，在CT圖像上逐層勾畫高危臨床靶區(qū)、中危臨床靶區(qū)以及小腸、直腸、乙狀結腸和膀胱等OARs。

1.3.1 外照射計劃

采用雙弧VMAT，處方劑量為46Gy/23次;外照射計劃評估：99% PTV需接受95%的處方劑量，且適形指數(shù)CI<1.35，即PTV V95>99%; 膀胱V45< 40%（即接受大于45 Gy的受照體積小于40%）;直腸V40< 70%;直腸和膀胱D1cc<103%。

1.3.2內照射計劃

三維三管腔內計劃處方給予6Gy/次，共5次，采用逆向優(yōu)化的方式。根據(jù)GYNGEC-ESTRO指南劑量推薦[5]，局部晚期宮頸癌放療內外照射總等效生物劑量（EQD2）要求：HRCTV D90≥85 Gy，膀胱D2cc<85 Gy，直腸、小腸及乙狀結腸D2cc<75 Gy。其中，EQD2為相當于200cGy的等效生物劑量，，式中，n為治療次數(shù);d為單次劑量Gy;α為細胞存活曲線的起始斜率;β為輻射效應的超線性部分。其中靶區(qū)，危及器官 [13-14]。

1.4 CT圖像的形變配準

將患者所有計劃圖像及其相應的劑量和結構信息導入MIM軟件，利用軟件自動和手動形變配準過程如下：基于骨性解剖結構將目標CT（外照射圖像）圖像與參考CT（內照射圖像）圖像之間進行初步剛性配準，使其與參考圖像實現(xiàn)最佳匹配，減小下一步形變配準中每個體素間潛在的距離;在此基礎上進行基于灰度的形變配準（Deformable Image Registration， DIR）。MIM中基于灰度的DIR可以自動選擇控制點，創(chuàng)建變形場以及進行圖像的變形，最后生成一個形變后的外照射CT圖像。在完成形變配準后，再反復使用軟件中的Reg Reveal和Reg Refine功能進行局部興趣區(qū)域人工評估及修正、完善，直至達到最滿意的變形配準結果。

1.5內外照射累積劑量的疊加

1.5.1 直接疊加法

根據(jù)生物等效劑量（EQD2）轉換公式將外照射處方劑量46Gy/23次轉化為EQD2值，即46 Gy。計算內外照射劑量時，假定外照射的靶區(qū)和危及器官等各個結構劑量均為統(tǒng)一值，即為處方劑量的EQD2值46 Gy。再根據(jù)EQD2轉換公式將內照射中靶區(qū)和危及器官的DVH參數(shù)劑量轉換為總的內照射EQD2值，最后將不同分次內照射中靶區(qū)與危及器官EQD2值與外照射的EQD2值即46 Gy進行直接疊加計算，得出最終的內外照射總劑量。

1.5.2形變配準疊加法

使用MIM軟件的形變配準工作流及劑量工具中的劑量累積函數(shù)，運用軟件中的線性二次模型（LQ）將各個結構放療劑量轉換為EQD2值，然后將各個分次劑量疊加，得到患者整個治療過程中總的受照射劑量，在進行EQD2轉換時，準確確定所涉及的照射次數(shù)至關重要，本研究中外照射23次，內照射5次。劑量疊加后在劑量目錄下生成新的劑量參數(shù)、新的DVH，然后進行劑量評估。

1.6劑量參數(shù)統(tǒng)計及分析

統(tǒng)計兩種方法疊加后HRCTV D90以及直腸、乙狀結腸、膀胱和小腸的D2cc參數(shù)值。采用SPSS 22.2軟件進行數(shù)據(jù)處理，用表示，對兩種計劃行配對t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2內外照射劑量疊加結果

2.1 兩種劑量疊加的外照射EQD2比較

兩種劑量疊加后各結構所受外照射EQD2值比較詳見表1。HRCTV D90劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義（t = 0.70，P = 0.39）;直腸、乙狀結腸、膀胱和小腸的D2cc差異均有統(tǒng)計學意義（t=-9.86、7.12、9.15、14.78，P< 0.05），而且形變配準疊加的各結構劑量值都偏高。

2.2兩種劑量疊加的總EQD2比較

HRCTV D90劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義（t=-0.07，P=0.08）;OARs劑量參數(shù)中直腸D2cc、乙狀結腸D2cc、小腸D2cc差異均無統(tǒng)計學意義（t=-0.74、0.66、2.18，P> 0.05），但膀胱D2cc差異有統(tǒng)計學意義（t= 2.18，P=0.04），具體見表2。

3討論

宮頸癌治療中，由于危及器官運動的不確定性、腫瘤的退縮等原因使得感興趣區(qū)域的位置很難保證每次都是相同的，所以直接疊加得出的累積劑量可能不夠準確。本研究先對內外照射計劃的不同CT影像行形變配準再進行劑量疊加，得到不同計劃治療的總累積劑量并與直接疊加法值進行比較，結果表明采用形變劑量疊加的方法結果更準確。本研究中每位患者進行了五次三維腔內近距離治療，隨著治療時間的延長可能出現(xiàn)某些腫瘤消退較快的情況，且治療次數(shù)的增多則可能增加器官發(fā)生位移的概率。結果表明參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的劑量，這可能是因為每次照射膀胱的充盈度不同或者在不同療程中發(fā)生了相對較大的移動。所以形變配準疊加法可能更加適用于外照射是IMRT的治療以及有利于評估易發(fā)生移動的器官的評估。

綜上所述，形變配準劑量疊加法與參數(shù)直接疊加法對膀胱的劑量評估有較大的差異，參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的受照射劑量，可能導致影響患者晚期的毒副反應的評估，因此形變配準疊加法可為臨床實踐提供一定的指導意義，在臨床的近距離治療時對于劑量疊加的評估應充分利用形變配準的方法。

參考文獻：

[1] Koh WJ， Abu-Rustum NR， Bean S， et al. Cervical Cancer， Version 3.2019， NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology [J]. J Natl Compr Canc Netw. 2019， 17（1）： 64-84.

[2] 朱雅迪，吳愛林，劉云琴， 等.三種局部補量技術在晚期宮頸癌放療中的應用研究[J].中華放射醫(yī)學與防護雜志，2020，40（4）：296-301.