前列腺癌術(shù)后RapidArc與IMRT放療計(jì)劃的劑量學(xué)比較

童鑄廷 周 駿 潘淑豪 李 銳 夏葉葉 朱倩倩

隨著我國(guó)人口逐步步入老齡化以及人們的生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變，前列腺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。目前前列腺癌在我國(guó)的發(fā)病率已經(jīng)超過(guò)膀胱癌，成為男性泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)病率最高的惡性腫瘤[1-2]。放射治療是前列腺癌重要的根治性治療手段。隨著調(diào)強(qiáng)放療設(shè)備在我國(guó)的普及，調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與前列腺癌的治療。但是，IMRT相較于傳統(tǒng)的二維放療具有更長(zhǎng)的照射時(shí)間和更多的加速器跳數(shù)，這無(wú)形當(dāng)中增加了患者患第二惡性的潛在風(fēng)險(xiǎn)[3]?？焖傩D(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療(RapidArc)技術(shù)利用單弧或多弧設(shè)野，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度的過(guò)程中配合高速動(dòng)態(tài)多葉光柵連續(xù)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)以及連續(xù)可變的輸出劑量率形成動(dòng)態(tài)可變的束流，以達(dá)到靶區(qū)劑量適形的目的。相較于IMRT，RapidArc技術(shù)使危及器官的體劑量更低，理論上可降低放射性損傷發(fā)生率[4-6]。RapidArc技術(shù)在前列腺癌根治性放療中的優(yōu)越性已在國(guó)外的研究[7-9]中報(bào)道，但是，目前關(guān)于其在前列腺癌術(shù)后輔助放療中優(yōu)勢(shì)的相關(guān)研究相對(duì)比較少。本研究對(duì)14例前列腺癌術(shù)后或術(shù)后生化復(fù)發(fā)患者的RapidArc與IMRT計(jì)劃在靶區(qū)和危及器官(organs at risk，OAR)照射劑量分布進(jìn)行比較分析，以期為前列腺癌術(shù)后輔助放療的放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)提供劑量學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年7月至2022年2月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院行術(shù)后行輔助放療或者術(shù)后生化復(fù)發(fā)行挽救性放療的前列腺癌患者14例。所有患者均經(jīng)病理證實(shí)為前列腺癌，均無(wú)放療禁忌證，卡氏評(píng)分≥70分，年齡57～77歲，平均(67.14±6.02)歲。

1.2 方法與步驟

1.2.1 放療前準(zhǔn)備和體位固定 患者放療前1小時(shí)排空膀胱和直腸，喝水憋尿充盈膀胱后再進(jìn)行定位掃描和放療?；颊哐雠P位，采用真空負(fù)壓體袋固定體位后，用大孔徑螺旋CT模擬機(jī)(GE公司)進(jìn)行定位掃描。掃描層厚為5 mm，掃描范圍從第1腰椎水平到坐骨結(jié)節(jié)下5 cm。掃描圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至eclipse 13.5 TPS計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2.2 勾畫(huà)靶區(qū) 臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)范圍為瘤床區(qū)域(包括膀胱頸、吻合口和直腸膀胱間隙)和盆腔淋巴結(jié)引流區(qū)域。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)為CTV外放5mm，不含后方直腸壁。處方劑量為4 500～5 000 cGy;對(duì)與有前列腺包膜侵犯，切緣近或陽(yáng)性等高危因素的患者，瘤床區(qū)縮野加量1 000～2 000 cGy。OAR包括膀胱、直腸及雙側(cè)股骨頭。所有靶區(qū)經(jīng)過(guò)科室2位高年資醫(yī)師審核討論通過(guò)。

1.2.3 放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì) 所有放療計(jì)劃都在Varian公司Eclipse 13.5 (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, USA)治療計(jì)劃系統(tǒng)上完成，分別為每例前列腺癌患者設(shè)計(jì)1個(gè)7野IMRT和1個(gè)RadpidArc治療計(jì)劃。為了方便對(duì)2種放療計(jì)劃進(jìn)行劑量學(xué)比較，2種計(jì)劃采用相同的劑量約束條件和優(yōu)化參數(shù)，2種計(jì)劃都要求靶區(qū)最小劑量不低于95%的處方劑量，最大劑量不高于107%的處方劑量。危及器官的劑量限制：膀胱V50<50%，V60<15%；直腸V50<50%，V60<10%；左右側(cè)股骨頭V40<5%。

1.3 放療計(jì)劃評(píng)估

1.3.2 OAR劑量學(xué)評(píng)估 用V20、V30、V40，V50和平均劑量(Dmean)來(lái)評(píng)價(jià)膀胱和直腸；用D5%和Dmean來(lái)評(píng)價(jià)左右側(cè)股骨頭。

1.3.3 執(zhí)行效率的評(píng)估 機(jī)器跳數(shù)(monitor unit，MU)定義為放療計(jì)劃中各個(gè)射野MU的總和；有效治療時(shí)間定義為患者完成擺位后，從加速器開(kāi)始出束到出束全部結(jié)束所用時(shí)間。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較 RapidArc計(jì)劃的D2%為(6 645.28±242.48)cGy，低于IMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。RapidArc計(jì)劃的靶區(qū)劑量HI優(yōu)于IMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。典型前列癌患者的RapidArc計(jì)劃和IMRT計(jì)劃的橫斷位，冠狀位和矢狀位的劑量分布圖見(jiàn)圖1。

表1 14例患者2種放療計(jì)劃治療靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較

注：A為IMRT計(jì)劃?rùn)M斷位劑量分布，B為RapidArc計(jì)劃?rùn)M斷位劑量分布，C為IMRT計(jì)劃冠狀位劑量分布，D為RapidArc計(jì)劃冠狀位劑量分布，E為IMRT計(jì)劃矢狀位劑量分布，F(xiàn)為RapidArc計(jì)劃矢狀位劑量分布。

2.2 危及器官直腸劑量學(xué)比較 2種放療計(jì)劃直腸低劑量參數(shù)(V20和V30)以及Dmean進(jìn)行比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；RapidArc計(jì)劃的直腸V40為(32.95±13.19)%，IMRT計(jì)劃為(40.69±9.60)%，兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但RapidArc計(jì)劃較IMRT計(jì)劃有下降的趨勢(shì)；RapidArc計(jì)劃的直腸高劑量參數(shù)V50較IMRT計(jì)劃降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 14例患者2種放療計(jì)劃直腸劑量學(xué)比較

2.3 危及器官膀胱劑量學(xué)比較 2種放療計(jì)劃膀胱低劑量參數(shù)(V20和V30)以及Dmean的比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。RapidArc計(jì)劃在膀胱高劑量參數(shù)(V40和V50)劑量限制方面均優(yōu)于IMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 14例患者2種放療計(jì)劃膀胱劑量學(xué)比較

2.4 危及器官左右側(cè)股骨頭劑量學(xué)比較 2種放療計(jì)劃左、右側(cè)股骨頭的Dmean進(jìn)行比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。RapidArc計(jì)劃兩側(cè)股骨頭D5%的劑量分別為(3 023.70±275.99)cGy和(2 896.15±230.74)cGy，均低于IMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表4 14例患者2種放療計(jì)劃雙側(cè)股骨頭劑量學(xué)比較

2.5 2種放療計(jì)劃執(zhí)行效率的比較 RapidArc計(jì)劃的MU為(627.00±39.12)，IMRT計(jì)劃為(1 132.78±116.26)，2種放療計(jì)劃MU進(jìn)行比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=20.927，P<0.001)。RapidArc計(jì)劃的治療時(shí)間為(189.14±12.79)s，IMRT計(jì)劃為(394.64±19.59)s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=41.684，P<0.001)。

3 討論

目前常規(guī)的調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)廣泛的應(yīng)用與前列腺癌臨床治療中，并且也能夠滿足臨床上對(duì)靶區(qū)劑量適形度和均勻度的要求。但是不同于頭頸部器官以骨性標(biāo)志做參考，前列腺癌靶區(qū)由于受呼吸、膀胱和直腸的充盈程度等因素的影響，其位置變異很大，具有一定的不確定性。為了降低膀胱、直腸、小腸等危及器官的照射劑量和照射體積，前列腺癌患者在放療前一般常規(guī)需要進(jìn)行充盈膀胱和排空直腸等準(zhǔn)備工作。常規(guī)的調(diào)強(qiáng)放射治療的時(shí)間一般較長(zhǎng)，在一定程度上會(huì)增加患者的不適感和患者的不自主運(yùn)動(dòng)。RapidArc技術(shù)在降低加速器MU及縮短治療時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在其他瘤種的研究[11-12]中證實(shí)。但其在提高前列腺癌術(shù)后放療患者的靶區(qū)適形度和劑量均勻度，以及降低危及器官受量方面是否具有同樣的優(yōu)勢(shì)，仍值得進(jìn)一步的探討。

在靶區(qū)劑量學(xué)方面，本研究結(jié)果表明：相較于7野IMRT計(jì)劃，RapidArc計(jì)劃并不能顯著提高靶區(qū)劑量的適形度，但是可以降低靶區(qū)的D2%，從而提高靶區(qū)劑量的均勻度。這與Mellon等[13]在前列腺癌根治放療的研究中的結(jié)論類(lèi)似，但是該研究未對(duì)靶區(qū)的D50%和Dmean進(jìn)行比較，因此存在一定的局限性。在危及器官劑量學(xué)優(yōu)劣性比較方面，目前的研究也主要集中在對(duì)前列腺癌根治性放療2種計(jì)劃的比較，術(shù)后輔助放療2種計(jì)劃危及器官劑量學(xué)的比較研究相對(duì)較少。本研究的結(jié)果顯示，RapidArc計(jì)劃對(duì)直腸和膀胱的低劑量區(qū)域參數(shù)(V20和V30)劑量限制并不優(yōu)于甚至稍差于IMRT計(jì)劃，但是，RapidArc計(jì)劃對(duì)膀胱和直腸的高劑量區(qū)域參數(shù)(V40和V50)劑量限制均優(yōu)于IMRT計(jì)劃，且這種優(yōu)勢(shì)隨著劑量的增加越顯著，即RapidArc計(jì)劃對(duì)膀胱和直腸V50的保護(hù)優(yōu)勢(shì)高于V40。膀胱和直腸的受量從低劑量區(qū)到高劑量區(qū)呈現(xiàn)先高后低的趨勢(shì)，這與RapidArc的旋轉(zhuǎn)布野方式導(dǎo)致照射體積的增加有關(guān)。RapidArc雖然在降低串聯(lián)器官(脊髓)最大劑量方面有優(yōu)勢(shì)，但由于其照射路徑較寬，導(dǎo)致并聯(lián)器官(直腸和膀胱)低劑量區(qū)受照體積增大[11, 14]。Nguyen等[15]的研究結(jié)果顯示，RapidArc計(jì)劃較IMRT計(jì)劃顯著降低了直腸V50、V60和V70，對(duì)危及器官的保護(hù)更有優(yōu)勢(shì)。而Poon等[16]的研究結(jié)果則認(rèn)為，RapidArc計(jì)劃在靶區(qū)劑量適形度和均勻性方面均優(yōu)于IMRT計(jì)劃，2種放療計(jì)劃在直腸，膀胱和股骨頭等危及器官保護(hù)方面的相似。但與本研究不同的是，這2項(xiàng)研究?jī)H僅只對(duì)直腸和膀胱等危及器官的高劑量區(qū)域參數(shù)(V50、V60等)進(jìn)行了比較，未對(duì)低劑量區(qū)域的劑量參數(shù)(V20和V30)進(jìn)行比較。國(guó)內(nèi)的研究[17]結(jié)果顯示，RapidArc技術(shù)較IMRT技術(shù)靶區(qū)適形指數(shù)和均勻性指數(shù)均有優(yōu)勢(shì)，但RapidArc計(jì)劃中膀胱和直腸的V20、V30略高于IMRT計(jì)劃，與本研究的結(jié)論類(lèi)似。

RapidArc計(jì)劃除了在降低危及器官高劑量的照射體積方面的優(yōu)勢(shì)外，其最大的優(yōu)勢(shì)是減少加速器的MU，大大減少患者的治療時(shí)間[18]。本研究中IMRT計(jì)劃和RapidArc計(jì)劃的MU分別為(1 132.78±116.26)MU和(627.00±39.12)MU，RapidArc計(jì)劃的機(jī)器平均MU僅為IMRT計(jì)劃的55.35%，幾乎下降了一倍。MU的減少，直接導(dǎo)致治療時(shí)間從IMRT的(394.64±19.59)s降低到(189.14±12.79)s，治療時(shí)間幾乎縮短了一半，大大提高了患者的治療效率?；颊咴?分鐘左右的時(shí)間就可以完成治療。這樣可以大大減小患者治療過(guò)程中位移變化、器官因呼吸導(dǎo)致位置變化以及由于患者不適如咳嗽緊張等不確定因素對(duì)放療精度的影響。此外，加速器MU的降低，意味著患者暴露的輻射減少，也可以有效的降低患者輻射誘發(fā)惡性腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)[19-20]。

本研究屬于單中心的數(shù)據(jù)，樣本量較少，研究結(jié)果仍具有一定的局限性。要獲得更加精確的結(jié)論，仍需要開(kāi)展更多的多中心、大樣本量的研究進(jìn)行論證。

綜上所述，本研究通過(guò)對(duì)RapidArc和7野IMRT計(jì)劃的劑量學(xué)比較發(fā)現(xiàn)：RapidArc計(jì)劃在危及器官低劑量受照體積保護(hù)方面稍差于IMRT計(jì)劃，但在靶區(qū)劑量均勻度，危及器官高劑量受照體積限制，以及機(jī)器MU和治療時(shí)間方面均優(yōu)于IMRT計(jì)劃。RapidArc可以作為一種常規(guī)方法在有條件的機(jī)構(gòu)中應(yīng)用于前列腺癌的治療。