無均整器模式對宮頸癌放射治療劑量的影響

王惠 姜召峰 楊敬磊 車帥 黃顯玉 張宗春

(青島市中心醫(yī)院放射物理科，山東 青島 266042)

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤之一[1]，其在世界人群的發(fā)病率逐年增高，且呈年輕化的趨勢。目前我國多采用手術(shù)、化療及放療相結(jié)合的綜合治療方案對宮頸癌進(jìn)行治療[2]。隨著放射治療設(shè)備及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在宮頸癌的放療中，調(diào)強(qiáng)放射治療(IMRT)已經(jīng)代替常規(guī)二維放射治療，患者副反應(yīng)明顯降低，并得到廣泛的臨床應(yīng)用。IMRT的一種新形式——容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(VMAT)綜合了全數(shù)字化加速器、3D容積成像以及先進(jìn)的放療計劃系統(tǒng)，可大幅度縮短患者治療時間，改善對危及器官的保護(hù)[3]。對比IMRT和VMAT在宮頸癌放療中的劑量分布發(fā)現(xiàn)，VMAT在膀胱、直腸、小腸、股骨頭等危及器官的受量及加速器跳數(shù)、治療時間等方面均具有一定優(yōu)勢[4-6]，因此越來越多的放療中心將VMAT應(yīng)用到宮頸癌的放療中。

均整器(FF)是放置于加速器的射束軸上以保證某一固定深度劑量均勻分布的裝置。但是FF存在降低劑量率、延長出束時間及機(jī)頭漏射等缺點，移除FF在理論上可以改善上述缺點，因此在臨床中無均整器(FFF)模式應(yīng)用越來越多，具有放射治療劑量率高、治療時間短的優(yōu)勢[7-10]。FFF模式由于去除了FF，可使輸出劑量形成錐形劑量剖面，從而增加X射線束劑量率，提高了X射線束中心的劑量率。另外，F(xiàn)FF模式還可以減少射野外的劑量，從而減少了對周圍正常組織的照射。本研究通過比較FF-VMAT和FFF-VMAT兩種放療方式在宮頸癌放療中靶區(qū)和危及器官的劑量分布，探討兩種放療方式對宮頸癌患者放療劑量的影響。

1 對象與方法

1.1

青島市中心醫(yī)院2019年1—8月經(jīng)病理檢查診斷為宮頸癌的患者35例，年齡38～78歲，中位年齡57歲?；颊吣[瘤均未發(fā)生轉(zhuǎn)移。

1.2

1.2.1CT定位 所有患者均于定位前2 h排空膀胱并飲水500～800 mL。利用Brilliance大孔徑CT定位機(jī)(荷蘭飛利浦公司)行常規(guī)三維CT定位，采用仰臥真空負(fù)壓墊方式固定體位。自第1腰椎體上緣到股骨中上段行CT掃描,掃描層厚為5 mm。將采集的患者CT圖像從CT定位機(jī)傳至Varian公司的13.6 eclipse計劃系統(tǒng)。

1.2.2靶區(qū)范圍和處方劑量 依據(jù)國際輻射學(xué)單位委員會ICRU62號和83號報告，宮頸癌盆腔臨床靶區(qū)(CTV)應(yīng)包含陰道上段1/2及殘端、陰道旁軟組織和盆腔淋巴結(jié)引流區(qū)域，計劃靶區(qū)(PTV)范圍是CTV在X、Y、Z三維方向上都均勻外擴(kuò)0.8～1.0 cm，并勾畫膀胱、小腸、直腸、左右股骨頭等危及器官的范圍。處方劑量設(shè)計為5 040 cGy/28 f，覆蓋95% PTV。

1.2.3兩種放療方式的計劃設(shè)計 每例患者分別設(shè)計FF-VMAT和FFF-VMAT兩種放療計劃，均采用eclipse計劃系統(tǒng)，在系統(tǒng)中分別采用FF和FFF兩種模式，兩種計劃均為共面雙弧，360°旋轉(zhuǎn)2周，其他優(yōu)化參數(shù)一致，能量選擇6 MV X射線。

1.2.4對兩種放療計劃的靶區(qū)劑量和危及器官劑量評估 利用劑量體積直方圖(DVH)對靶區(qū)劑量和危及器官的劑量進(jìn)行評估。靶區(qū)劑量評估指標(biāo)包括靶區(qū)2%體積對應(yīng)的劑量(D2%)及靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)(HI)、適形度指數(shù)(CI)、劑量梯度平均距離(GM)。危及器官劑量評估指標(biāo)包括膀胱V50、直腸V50及小腸Dmax、V30、V40和股骨頭V50，以及膀胱、直腸、小腸及股骨頭的平均劑量(Dmean)。

1.2.5對兩種放療計劃的劑量進(jìn)行驗證 將上面設(shè)計好的兩種放療方式分別在加速器上模擬運(yùn)行，并通過PD系統(tǒng)進(jìn)行劑量驗證，采用Gamme進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，放療方式有效的判斷標(biāo)準(zhǔn)是劑量通過率≥95%。以加速器跳數(shù)和運(yùn)行時間(除去人工擺位時間)評估兩種放療計劃的運(yùn)行效率。

1.3

2 結(jié) 果

2.1

對FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療計劃的靶區(qū)劑量進(jìn)行比較，其中參數(shù)D2%、HI、CI、GM具有顯著差異(t=3.43～5.46，P<0.05)，參數(shù)D98%無顯著差異(P>0.05)。見表1。

表1 FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療方式的靶區(qū)劑量比較

2.2

對FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療計劃的危及器官劑量進(jìn)行比較，其中直腸Dmean和小腸Dmax差異有顯著性(t=2.81、2.84，P<0.05)，其他危及器官劑量比較無明顯差異(P>0.05)。見表2。

表2 FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療計劃的危及器官劑量比較

2.3

FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療計劃模擬運(yùn)行后，運(yùn)行時間分別為(134.26±4.78)、(133.71±4.46)s，加速器跳數(shù)分別為612.15±64.08、858.75±95.84。兩種放療計劃加速器跳數(shù)比較差異具有顯著意義(t=28.46,P<0.05)。PD系統(tǒng)劑量驗證的結(jié)果顯示，兩種放療計劃的通過率均≥95%，計劃均有效。

3 討 論

宮頸癌是婦女最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率居婦科惡性腫瘤首位。淋巴結(jié)陽性、宮旁陽性、切緣陽性是宮頸癌術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的主要影響因素；腫瘤直徑較大、侵犯深肌層以及脈管陽性也是腫瘤復(fù)發(fā)的影響因素。術(shù)后輔助放療可以有效地降低局部復(fù)發(fā)率，特別是聯(lián)合化療還可降低患者的急性不良反應(yīng)發(fā)生率。近年來IMRT和VMAT越來越多應(yīng)用在宮頸癌患者的臨床放療當(dāng)中，技術(shù)也越來越成熟。VMAT與IMRT患者的比較，在不降低劑量學(xué)優(yōu)勢的同時，明顯縮短了患者的放療時間，提高了患者的放療舒適度[11-13]。

隨著放療技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始研究FFF模式放療技術(shù)[14-15]。FFF模式是基于加速器平臺的光子束高劑量率放射治療技術(shù)，通過移除FF可有效減少治療時間，已應(yīng)用于乳腺癌、肺癌、前列腺癌等的放療中[16]。FFF技術(shù)由于移除了FF，降低了射線的均勻性，而VMAT放療技術(shù)可通過調(diào)節(jié)射線的輸出通量得以均勻分布靶區(qū)劑量。本研究在FFF技術(shù)和VMAT技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計了FFF-VMAT方式，通過與FF-VMAT方式進(jìn)行比較，探討FFF-VMAT方式對宮頸癌患者放療劑量的影響。

本研究同時對35例宮頸癌患者通過eclipse計劃系統(tǒng)設(shè)計FF-VMAT與FFF-VMAT兩種放療方式。在計劃設(shè)計中，除了選擇FF和FFF兩種不同模式外，其他參數(shù)均相同，系統(tǒng)模擬運(yùn)行后結(jié)果顯示，F(xiàn)F-VMAT方式與FFF-VMAT方式比較，靶區(qū)劑量參數(shù)D2%、HI和GM均顯著減小，參數(shù)CI顯著增大。HI數(shù)值越小代表靶區(qū)劑量均勻度越好，GM值越小代表靶區(qū)外劑量跌落越快，CI值越大代表靶區(qū)適形度越好。因此本研究結(jié)果提示FF-VMAT方式的均勻度、適形度和靶區(qū)劑量跌落速度均優(yōu)于FFF-VMAT方式。對于兩種放療方式的危及器官劑量進(jìn)行比較，顯示FF-VMAT方式的直腸Dmean、小腸Dmax兩個指標(biāo)更低，提示FF-VMAT方式對于直腸和小腸的保護(hù)優(yōu)于FFF-VMAT方式，其他危及器官劑量指標(biāo)兩種放療方式無顯著性差異。對兩種放療方式的加速器跳數(shù)和運(yùn)行時間進(jìn)行比較，F(xiàn)FF-VMAT方式的加速器跳數(shù)高于FF-VMAT方式，但如果考慮到FFF模式劑量率為1 200 MU/min，F(xiàn)F模式劑量率為600 MU/min，相同跳數(shù)下FFF模式的運(yùn)行時間應(yīng)該較FF模式減半。但將兩種放療方式在加速器上模擬運(yùn)行，顯示兩者的運(yùn)行時間無顯著差異。通過分析發(fā)現(xiàn)，宮頸癌靶區(qū)體積較大，由于受到加速器多葉光柵MLC運(yùn)動速度的限制，在運(yùn)行時間上并沒有達(dá)到減半的速度優(yōu)勢。為了驗證兩種放療方式的實際臨床可行性，采用PD系統(tǒng)對兩種放療方式進(jìn)行了劑量驗證，通過率均≥95%，均可以滿足臨床需求。

綜上所述，F(xiàn)FF-VMAT方式綜合了FFF模式劑量率高、運(yùn)行速度快和VMAT劑量學(xué)優(yōu)勢等特點，在宮頸癌常規(guī)放療中可滿足臨床劑量學(xué)要求。但與FF-VMAT相比而言，靶區(qū)均勻度、適形度及靶區(qū)劑量跌落速度上均有所降低，同時在直腸和小腸兩大危及器官的保護(hù)方面也不及FF-VMAT方式。因此FF-VMAT以及FFF-VMAT兩種放療方式均能滿足臨床需求，但劑量分布FF-VMAT方式較FFF-VMAT方式更優(yōu)。