XIO 優(yōu)化階數(shù)對(duì)宮頸癌術(shù)后靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的影響

鄧娟， 劉江， 梅國建 ，謝非

德陽市人民醫(yī)院腫瘤科 （四川德陽 618000）

放射治療是臨床治療宮頸癌患者的主要手段，傳統(tǒng)的三維適形放射治療將危及器官（organ at risk，OAR）全部置于治療野中，對(duì)直腸、小腸、膀胱等造成的損傷嚴(yán)重[1-2]。與三維適形放射治療相比，調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）使高劑量區(qū)與靶區(qū)形狀高度適形，極大地改善了靶區(qū)適形度和靶區(qū)劑量均勻性，減少了OAR 受照體積，降低了正常組織不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[3]；但靜態(tài)IMRT 計(jì)劃子野數(shù)多、治療時(shí)間長(zhǎng)，不僅降低了治療舒適度，還增加了治療誤差。在使用XIO 計(jì)劃系統(tǒng)制作靜態(tài)IMRT 計(jì)劃時(shí)，由于優(yōu)化階數(shù)越高子野數(shù)越多，治療時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，因此需要合理選擇優(yōu)化階數(shù)。本研究擬通過設(shè)計(jì)不同優(yōu)化階數(shù)的宮頸癌術(shù)后靜態(tài)IMRT 計(jì)劃，并比較其計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）及OAR 的劑量分布，找到能滿足臨床劑量需求但子野數(shù)少、治療時(shí)間短的優(yōu)化階數(shù)，以期降低放射治療過程中的不確定性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019—2020年在我院經(jīng)病理證實(shí)且術(shù)后有高危、中危因素的宮頸癌患者10例，其中ⅠB1期3例，ⅠB2期3例，ⅡA1期4例。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 模擬定位及靶區(qū)勾畫

協(xié)助患者取仰臥位，使雙臂上舉交叉于頭頂，并用熱塑體膜行體位固定；在西門子大孔徑CT 上對(duì)患者行模擬定位掃描，掃描范圍從膈頂至坐骨結(jié)節(jié)下5 cm，重建層厚為3 mm；將掃描圖像上傳至XIO 4.64計(jì)劃系統(tǒng)，由放射治療醫(yī)師參考國際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)（International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU）50、62號(hào)報(bào)告勾畫靶區(qū)和OAR，其中，臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）包括陰道殘端上1 cm 至頂端下3 cm、陰道旁軟組織和髂總動(dòng)脈、髂內(nèi)動(dòng)脈、髂外動(dòng)脈、閉孔淋巴引流區(qū)，PTV 則在CTV 基礎(chǔ)上外擴(kuò)0.5～1.0 cm。

1.2.2 處方劑量及計(jì)劃設(shè)計(jì)

PTV 處方劑量為50 Gy/25 f，要求95%以上靶區(qū)體積達(dá)到處方劑量，以及大于110%處方劑量的體積小于10%；OAR 劑量限定為直腸、膀胱V40＜40%，小 腸V30＜40%，小 腸Dmax≤52 Gy（Vx表示劑量超過x Gy 部分所占體積，Dmax表示最大劑量）。計(jì)劃設(shè)計(jì)采用XIO 4.64 計(jì)劃系統(tǒng)，照射方式采用靜態(tài)IMRT 技術(shù)，射線為6 MV X 線，機(jī)架角度為180°、129°、78°、27°、336°、285°和234°，每例設(shè)計(jì)12 個(gè)靜態(tài)IMRT 計(jì)劃，優(yōu)化階數(shù)分別選擇20、17、13、10、9、8、7、6、5、4、3、2，待生成多葉光柵序列后使用子野權(quán)重優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)置最小子野跳數(shù)為5 MU。

1.2.3 計(jì)劃評(píng)估

統(tǒng)計(jì)子野數(shù)及治療時(shí)間，并通過劑量體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）對(duì)計(jì)劃結(jié)果進(jìn)行比較分析，其中，PTV 劑量學(xué)參數(shù)包括D2%、D98%、D95%（Dx表示x% PTV 體積的劑量），適形指數(shù)（conformal index，CI）[CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），式中VTref為參考等劑量線面所包繞的靶體積，VT為靶體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的區(qū)域體積，CI范圍為0～1，值越接近1表示適形度越高]，均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）[HI=（D2%-D98%）/D50%，HI值越小表示靶區(qū)均勻性越好]；OAR 劑量學(xué)參數(shù)包括直腸V40、膀胱V40、小腸V30、小腸Dmax以及直腸和膀胱Dmean（平均劑量）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 子野數(shù)及治療時(shí)間

優(yōu)化階數(shù)在20～2的各組靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的總子野數(shù)及治療時(shí)間均不同，比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化階數(shù)從20～2，總子野數(shù)由（133.3±15.4）個(gè)減少到（32.3±5.5）個(gè)（P＜0.001），治療時(shí)間由（13.6±1.6）min 縮短到（5.9±0.8）min （P＜0.05），見表1。

表1 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的總子野數(shù)及治療時(shí)間（±s）

表1 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的總子野數(shù)及治療時(shí)間（±s）

注：（a～b）表示優(yōu)化階數(shù)值在a～b 之間各組與當(dāng)前組兩兩比較P=0.018～＜0.001；IMRT 為調(diào)強(qiáng)放射治療

優(yōu)化階數(shù) 總子野數(shù)（個(gè)） 治療時(shí)間（min）20 133.3±15.4 13.6±1.6 17 127.5±10.7（20） 13.2±1.8（20）13 118.2±12.1（20～17） 13.3±1.2（20）10 114.3±10.9（20～13） 12.7±1.3（20～7）9 107.4±10.3（20～10） 12.1±1.1（20～7）8 101.4±9.4（20～9） 11.4±1.8（20～9）7 91.2±9.2（20～8） 10.2±1.5（20～8）6 79.0±7.9（20～7） 8.9±1.2（20～7）67.5±6.1（20～6） 7.7±1.3（20～6）4 55.0±6.2（20～5） 6.8±1.2（20～5）5 44.0±4.0（20～4） 6.5±1.1（20～4）2 32.3±5.5（20～3） 5.9±0.8（20～3）3 F 325.6 3.2 P＜0.001 0.003

2.2 PTV 劑量學(xué)參數(shù)

不同優(yōu)化階數(shù)的靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的PTV 各劑量學(xué)參數(shù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）；進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，差異產(chǎn)生在優(yōu)化階數(shù)≤4的各組，其PTV 各劑量學(xué)參數(shù)與優(yōu)化階數(shù)20～5的組比較P=0.09～0.000，已不能滿足臨床劑量要求；在優(yōu)化階數(shù)為20～5之間，各組計(jì)劃的PTV 各劑量學(xué)參數(shù)均相近，比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），均能滿足臨床劑量要求，見表2。

表2 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的PTV 各劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

表2 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的PTV 各劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

注：（a～b）表示優(yōu)化階數(shù)值在a～b 之間各組與當(dāng)前組兩兩比較P=0.022～＜0.001；IMRT 為調(diào)強(qiáng)放射治療，PTV 為計(jì)劃靶區(qū)，Dx 表示x% PTV 體積的劑量，HI 為均勻性指數(shù)，CI 為適形指數(shù)

優(yōu)化階數(shù) D95% （cGy） D98%（cGy） D2% （cGy） HI CI 20 5 016.1±10.7 4 917.5±16.9 5 487.2±47.7 0.12±0.01 0.83±0.02 17 5 012.4±11.2 4 922.2±16.2 5 485.4±46.9 0.10±0.01 0.82±0.02 13 5 015.2±8.2 4 926.5±15.9 5 454.7±48.3 0.10±0.01 0.81±0.02 10 5 010.3±6.3 4 918.0±18.4 5 426.9±44.9 0.10±0.01 0.86±0.03 9 5 009.9±4.2 4 926.5±15.2 5 427.7±45.2 0.10±0.01 0.81±0.03 8 5 010.6±5.8 4 925.9±15.4 5 432.4±44.7 0.10±0.01 0.85±0.03 7 5 007.4±4.1 4 922.9±17.4 5 429.6±57.3 0.10±0.01 0.83±0.04 6 5 008.1±4.7 4 921.0±20.9 5 443.8±48.8 0.10±0.01 0.87±0.03 5 5 007.5±6.2 4 914.3±17.6 5 462.7±54.3 0.10±0.01 0.86±0.03 4 4 981.0±18.2（20～5） 4 893.2±19.0 5 511.1±37.2（10～6） 0.14±0.01（20～5） 0.80±0.04（20～5）3 4 921.2±12.4（20～4） 4 834.2±36.3（20～4） 5 618.3±90.8（20～4） 0.15±0.02（20～4） 0.76±0.11（20～4）2 4 863.7±41.9（20～3） 4 759.4±58.0（20～3） 5 736.3±90.1（20～3） 0.19±0.02 （20～3） 0.71±0.14（20～3）F 92.1 46.3 58.3 79.9 67.2 P ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 OAR 劑量學(xué)參數(shù)

在優(yōu)化階數(shù)為20～4之間，各組靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的OAR 各劑量學(xué)參數(shù)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，差異產(chǎn)生在優(yōu)化階數(shù)為2和3的組，膀胱Dmean在優(yōu)化階數(shù)為3的組高于優(yōu)化階數(shù)為20的組（P=0.003），小腸Dmax在優(yōu)化階數(shù)為3的組與優(yōu)化階數(shù)為10～7的各組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.002～＜0.001）；直腸Dmean在優(yōu)化階數(shù)為2的組與優(yōu)化階數(shù)為20～4的各組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.028～＜0.001），膀胱V40在優(yōu)化階數(shù)為2的組與優(yōu)化階數(shù)為20～6的各組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.019～0.002），直腸V40、膀胱Dmean、小腸Dmax、小腸V30在優(yōu)化階數(shù)為2的組與優(yōu)化階數(shù)為20～3的各組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.037～＜0.001），見表3。

表3 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的OAR 各劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

表3 10例患者靜態(tài)IMRT 計(jì)劃的OAR 各劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

注：（a～b）表示優(yōu)化階數(shù)值在a～b 之間各組與當(dāng)前組兩兩比較P=0.048～＜0.001；IMRT 為調(diào)強(qiáng)放射治療，OAR 為危及器官，Vx表示劑量超過x Gy 部分所占體積，Dmax 表示最大劑量，Dmean 表示平均劑量

優(yōu)化階數(shù) 直腸Dmean（cGy） 直腸V40（%） 膀胱Dmean（cGy） 膀胱V40（%） 小腸Dmax（cGy） 小腸V30（%）20 3 558.7±189.1 37.0±4.2 3 364.8±168.1 33.4±6.9 5 102.7±195.7 30.6±9.7 17 3 549.1±178.4 36.5±5.2 3 387.3±168.9 32.9±6.1 5 092.0±184.9 31.1±9.4 13 3 577.0±176.8 36.2±4.9 3 364.8±168.1 33.5±6.3 5 108.7±185.2 31.2±11.4 10 3 609.3±179.5 37.3±3.4 3 401.1±156.8 33.6±6.7 5 112.6±157.5 31.9±11.5 9 3 593.0±190.1 38.1±3.5 3 415.5±157.6 33.8±6.5 5 108.8±155.9 32.4±12.2 8 3 605.5±186.8 38.3±4.2 3 433.7±151.7 33.8±6.8 5 113.9±198.8 33.1±12.1 7 3 617.1±184.1 38.7±3.5 3 451.7±135.3 34.1±6.5 5 081.3±131.7 33.3±12.3 6 3 640.2±180.8 38.9±3.6 3 471.5±136.2 34.3±6.5 5 117.7±138.8 34.2±12.6 5 3 645.2±190.3 38.7±3.8 3 467.1±145.3 34.8±6.7 5 122.6±167.1 34.9±13.2 4 3 638.3±191.3 39.1±4.1 3 479.5±151.1 34.9±6.7 5 131.7±165.5 36.0±14.3 3 3 669.8±203.6 38.9±4.5 3 523.2±142.3（20） 34.7±6.0 5 288.8±93.3（10～7） 36.7±12.9 2 3 784.9±239.1（20～4） 46.8±6.1（20～3） 3 685.1±103.3（20～3） 39.2±5.9（20～6） 5 537.0±189.7（20～3） 44.1±13.0（20～3）F 4.2 11.5 10.7 3.8 27.2 8.1 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.003 ＜0.001 ＜0.001

3 討論

IMRT 技術(shù)在宮頸癌治療中的優(yōu)勢(shì)突出，但由于其子野數(shù)及葉片間漏射多，可能會(huì)增加單次治療中患者位移的概率及靶區(qū)劑量的不確定性[4]。本研究發(fā)現(xiàn)，選擇不同的優(yōu)化階數(shù)可對(duì)子野數(shù)造成影響，因此，在進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選擇優(yōu)化階數(shù)，以便減少子野數(shù)，從而縮短治療時(shí)間。

朱均強(qiáng)等[5]的研究表明，對(duì)于靜態(tài)IMRT，強(qiáng)度等級(jí)越高，子野數(shù)越多，治療的實(shí)施時(shí)間越長(zhǎng)，子野數(shù)與強(qiáng)度等級(jí)呈線性關(guān)系，故在臨床應(yīng)用中需合理選擇強(qiáng)度等級(jí)。遲子鋒等[4]的研究報(bào)道，在IMRT 計(jì)劃中，子野數(shù)越多，劑量偏差越大，建議將IMRT 計(jì)劃總子野數(shù)控制在80個(gè)以內(nèi)。戴立言等[6]在關(guān)于IMRT 計(jì)劃設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)劑量驗(yàn)證結(jié)果影響的研究中，發(fā)現(xiàn)小子野的存在會(huì)影響劑量分布，且子野越小越易受機(jī)械精度的影響；小野數(shù)的增加會(huì)加大單點(diǎn)劑量的誤差，影響平面劑量γ 驗(yàn)證通過率。上述研究結(jié)果均表明，優(yōu)化階數(shù)設(shè)置可影響子野數(shù)及治療時(shí)間，而子野數(shù)過多、過小均會(huì)加大劑量偏差、影響劑量驗(yàn)證通過率。李霞等[7]在關(guān)于頭頸部腫瘤靜態(tài)調(diào)強(qiáng)中強(qiáng)度分級(jí)數(shù)的研究中，設(shè)置離散化等級(jí)為3～20級(jí)，比較和分析強(qiáng)度分級(jí)數(shù)對(duì)放射治療計(jì)劃結(jié)果的影響，建議在計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，將強(qiáng)度分級(jí)數(shù)控制在5～10級(jí)范圍內(nèi)。吳翠娥[8]使用XIO 放射治療計(jì)劃系統(tǒng)以動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)的方式設(shè)計(jì)宮頸癌計(jì)劃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將優(yōu)化階數(shù)值設(shè)為7時(shí)能夠滿足臨床劑量要求。上述研究結(jié)果均表明，對(duì)于不同部位的腫瘤采用不同的照射方式時(shí)，優(yōu)化階數(shù)選擇5～10時(shí)可滿足臨床治療需求。本研究結(jié)果顯示，隨著優(yōu)化階數(shù)的降低，總子野數(shù)明顯減少，當(dāng)優(yōu)化階數(shù)由20降低到5時(shí)，總子野數(shù)減少50%左右，出束時(shí)間由13 min 縮短到7 min，且并不會(huì)對(duì)PTV 和OAR 劑量造成影響，表明選擇不同優(yōu)化階數(shù)制作宮頸癌術(shù)后靜態(tài)IMRT 計(jì)劃，當(dāng)優(yōu)化階數(shù)降為5時(shí)，計(jì)劃仍可滿足臨床劑量要求，且子野數(shù)明顯減少，治療時(shí)間明顯縮短。總之，我們認(rèn)為過高的優(yōu)化階數(shù)并不能明顯提高劑量的優(yōu)越性，而會(huì)明顯增加子野數(shù)，從而導(dǎo)致照射時(shí)間過長(zhǎng)，而合理選擇優(yōu)化階數(shù)非常重要。

綜上所述，在保證滿足臨床劑量要求的前提下，合理降低優(yōu)化階數(shù)非常重要，可減少子野數(shù)，縮短治療時(shí)間，進(jìn)而降低患者治療中的移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，增加治療的生物效應(yīng)，減少機(jī)器磨損。