容积调强放射治疗技术在宫颈癌放射治疗中的应用

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[摘要] 目的 比較分析双弧、三弧旋转容积调强放疗技术和三维适形调强放疗技术在宫颈癌放疗中的剂量学差异。 方法 随机选取2012年12月～2014年12月间我院经病理诊断确诊并接受手术且有术后辅助治疗指征的20例宫颈癌患者作为研究对象，分别设计双弧、三弧容积调强和三维适形调强放疗计划，以Arc2、Arc3和IMRT表示，分析三套放疗计划的剂量学参数，比较三者在剂量体积直方图、靶区适形度、靶区剂量覆盖率、危及器官和正常组织保护、机器跳数和治疗时间以及计划设计时间各方面的优劣。 结果 容积调强放疗计划在靶区剂量分布、适形度、均匀度、总机器跳数以及治疗时间方面优于IMRT，Arc3整体优于Arc2，二者治疗时间相差无几，IMRT在计划设计时间方面优于前二者。IMRT组、Arc2组和Arc3组分别在计划平均设计时间（min）、计划实际执行时间（min）、机器平均跳数（MU）、靶区均匀性指数以及靶区适形度方面的结果为25、35、40；11.5、2.25、3.6；2210、651、675；（1.11±0.06）、（1.06±0.03）、（1.04±0.02）；（0.82±0.05）、（0.89±0.05）、（0.91±0.05）。 各参数间P值均小于0.05，为差异有统计学意义。直肠V20与V40，小肠V30与V40，膀胱V20与V40，股骨头V20与V40的差异无统计学意义（P>0.05）；直肠受量IMRT组稍优于Arc组；小肠受量V20 IMRT组大于Arc组；膀胱和股骨头受量IMRT组整体高于Arc组。以P<0.05为差异有统计学意义。 结论 在宫颈癌临床放疗应用方面容积调强放疗技术明显优于三维适形调强放疗技术，Arc3优于Arc2，能够为宫颈癌患者的治疗提供参考。

[关键词] 宫颈癌；放射治疗；容积调强

[中图分类号] R311；R730.55 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2016）20-20-04

Application of volumetric modulated arc therapy in cervical cancer

ZHANG Wei YE Yijing YU Jiaong GU Dingbiao LI Zhen

Department of Radiotherapy， Zhongshan People"s Hospital， Guangdong， Zhongshan 528400， China

[Abstract] Objective To compare and analyze the dose of two arc， three arc and IMRT in the radiotherapy of cervical cancer. Methods 20 cases of cervical cancer patients diagnosed by pathological diagnosis and surgery and postoperative adjuvant treatment of indications in our hospital from December 2012 to December 2014 were randomly selected as the research objects. Plans of two arc， three arc and IMRT were Designed respectively， and represented by Arc2， Arc3 and IMRT. The dose parameters of the three sets of Radiation Therapy plans were analyzed， and all aspects of the advantages and disadvantages of the above three，such as Dose Volume Histograms（DVH）， Target Volume Rate （TVR）， Target Dose Coverage， Organs at Risk（OAR） and Normal Tissues， MU， treatment time and planning time were comparrd. Results Volumetric modulated arc therapy was better than IMRT in terms of target dose distribution， conformal index， homogeneity index， total MU and treatment time. Arc3 was better than Arc2 on the whole， and the two had almost the same treatment time. IMRT was better than the previous two in terms of planning time. The planning time（min） of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 25， 35， 40， the treatment time（min） of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 11.5， 2.25， 3.6， the average MU of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were 2210， 651， 675， the HI of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were （1.11±0.06）， （1.06±0.03）， （1.04±0.02）， and the CI of IMRT group， Arc2 group and Arc3 group respectively were （0.82±0.05）， （0.89±0.05）， （0.91±0.05）. The P value of each parameter was less than 0.05， and the differences were statistically significant. In rectal V20 and V40， V30 and V40 in small intestine， bladder and femoral head V20 and V40， the value had no statistical significance（ P>0.05）. Rectal dose IMRT group was slightly better than the Arc group. The amount of IMRT V20 group was larger than that of Arc group. The amount of IMRT in bladder and femoral head were higher than those in Arc group， and the difference was statistically significant（P<0.05）. Conclusion Volumetric modulated arc therapy（VMAT） is much better than IMRT in terms of radiotheraphy of cervical cancer， and Arc3 is better than Arc2，they can also provide a reference for the radiotherapy of cervical cancer.

[Key words] Cervical cancer； Radiotherapy； Volumetric modulated arc therapy

宫颈癌是全球妇女中仅次于乳腺癌的恶性肿瘤，而在发展中国家女性中则是最常见的。我国宫颈癌高发区主要分布在中部地区，且农村高于城市，山区高于平原。早中期的宫颈癌以手术治疗为主，中晚期的宫颈癌患者以放疗为主。近年来，随着计算机技术、CT等影像技术、直线加速器的发展以及多页光栅技术的不断完善，很多放疗新技术开始应用于临床。本研究应用美国瓦里安公司提供的集成CBCT系统和调强验证系统的TRILOGY直线加速器容积调强技术（volumetric modulated arc therapy，VMAT）设计2组容积调强计划，并与固定野调强放疗技术[1-2]做剂量学比较，以期为宫颈癌的临床治疗提供一定的临床参考。

1 资料与方法

1.1 仪器与设备

Varian公司生产的Trilogy5253直线加速器，Elekta公司生产的Precise直线加速器，Philips公司大孔径CT，山东新华医疗数字化X线模拟定位机，Eclipse（10.0版本）、Xio、Precise 等治疗计划系统，IBA调强验证系统以及各种放疗定摆位辅助设备等。

1.2 一般资料

随机选取2012年12月～2014年12月间我院经病理诊断确诊接受手术且有术后辅助治疗指征的20例宫颈癌患者作为研究对象，年龄35～65岁，中位年龄50岁。未曾接受术前放化疗，影像学检查无淋巴结转移并排除复发，分期为T1N0M0，无放疗禁忌证。

1.3 模拟定位

患者采用仰卧位，双腿并拢，双手上举至头顶，交叉互抱对侧手肘，此后定位及每次治疗均采用此体位和姿势。用热塑体膜+现场发泡胶固定，飞利浦大孔径CT行增强扫描，扫描范围从第二腰椎上缘至坐骨结节下缘3～5cm，扫描层距为3mm。CT图像通过局域网传输到Eclipse 10.0三维治疗计划系统，由临床医生逐层勾画靶区。

1.4 靶区和危及器官确定

根据ICRU 62号报告宫颈癌术后盆腔临床靶体积（clinical target volume，CTV）包括阴道上段1/2及残端、阴道旁软组织和盆腔淋巴引流区域，范围为上界达4～5腰椎间、下界达闭孔下缘水平。将CTV在三维方向上均外放1 cm获得计划靶体积（planning target volume，PTV）。为计划比较方便勾画直肠、膀胱和小肠以及股骨头等危及器官，其中小肠包括造影剂显示的肠管及其周围肠系膜组织，直肠上界为直肠乙状结肠交界处、下界为肛门，膀胱包括充盈状态下的全部膀胱[3]。

1.5 放疗计划设计

Arc2二弧设计为arc1：旋转角度179°逆时针至181°（CCW）、准直器旋转10°；arc2：设计为181°顺时针至179°（CW）、准直器角度350°。Arc3三弧设计为arc1：旋转角度179°逆时针至181°（CCW）、准直器旋转10°；arc2：设计为181°顺时针至179°（CW）、准直器角度350°；arc3可单独设计旋转角度以及准直器角度，本文为了方便比较，arc3统一设计为arc1的条件：旋转角度179°逆时针至181°（CCW）、准直器旋转10°。IMRT计划各个射野角度设为：200°、240°、280°、320°、0°、40°、80°、120°、160°，准直器0°，以上3组计划床角度为0°，机器剂量率为600MU/min。各组计划均以PTV为参考靶区，处方剂量60Gy，要求95%以上剂量满足PTV剂量覆盖，用Eclipse10.0做逆向计划设计。

1.6 剂量学差异比较

比较3种放疗计划在剂量体积直方图、靶区适形度、靶区剂量覆盖率、危及器官和正常组织保护、机器跳数和治疗时间以及计划设计时间各方面的优劣。靶区均匀指数HI=（D2-D98）/D50，其中D2，D98和D50分别表示PTV覆盖2%，98%和50%的剂量。靶区适形度CI=（TVRI/TV）×（TVRI/VRI），其中TVRI表示参考剂量覆盖的靶体积，TV表示靶体积，VRI表示参考剂量覆盖的体积。用剂量体积直方图（DVH）对直肠、小肠、膀胱以及股骨头剂量和受照体积进行比较[4]。数据结果用（）表示。采用PASW Statistics 18.0软件，对计划结果比较行配对t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各分组计划参数比较

通过比较各组相关参数实验数据得出如下结果：适形调强分组（IMRT）計划设计时间最短，但计划执行时间、机器跳数最多；容积调强3弧（Arc3）组靶区均匀性指数和靶区适形度最好，但计划设计时间和执行时间以及机器跳数稍多于容积调强2弧（Arc2）组。整体来看，容积调强组优于适形调强组，容积调强组3弧优于容积调强2弧。

各比较组治疗计划平均设计时间、实际治疗时间（不含摆位时间）、机器跳数以及靶区均匀性指数和适形指数见表1。表1中各参数P值小于0.05，差异有统计学意义。

2.2 各主要危及器官剂量、体积比较

通过比较各主要危及器官直肠、小肠、膀胱以及股骨头V20、V30和V40受照射剂量，有如下结果：直肠V20与直肠V40 P值大于0.05，结果无统计学意义；小肠V30与V40 P值大于0.05，结果无统计学意义；由于计划设计的方式和多叶光栅执行的方式不同，直肠受量适形调强组稍优于容积调强组，2弧和3弧组直肠受量没有太大区别；小肠受量V20适形调强组大于容积调强组，容积调强组2弧与3弧没有太明显区别；膀胱V20与V40，股骨头V20与V40 P值大于0.05，结果无统计学意义；由于适形调强组是固定角度射野照射，所以膀胱和股骨头剂量明显高于容积调强组，容积调强组2弧与3弧没有统计学差异（以P<0.05为统计学有意义）。各实验分组直肠、膀胱、小肠以及股骨头剂量体积参数比较详见表2～3。

3 讨论

从以上研究结果可知：在靶区剂量均匀性、靶区适形度和总治疗跳数方面容积调强放射治疗技术明显好于适形调强放射治疗技术，并且容积调强3弧优于容积调强2弧，容积调强放射治疗技术机器总跳数只有适形调强放射治疗技术的约1/3，这在病人治疗期间的舒适度、摆位重复性方面容积调强放射治疗技术占优，从组织生物学反应方面前者也占优[5]。由于容积调强放射治疗技术计划设计的特殊性使得危及器官高剂量范围比适形调强放射治疗技术更少，但是后者低剂量区域更低。在计划设计时间方面适形调强放射治疗技术时间最短，3弧容积调强放射治疗技术最长。在实际治疗时间方面适形调强放射治疗技术最长，2弧容积调强放射治疗技术最短，但是2弧技术跟3弧技术相差不多。综上所述，在宫颈癌放射治疗技术中，3弧容积调强放射治疗技术整体优于2弧容积调强放射治疗技术，更加优于固定9野适形调强放射治疗技术。

容积调强放射治疗技术（VMAT）是近年来开展的一项全新放疗肿瘤放射治疗技术，从设备、软件以及操作人员技术方面来看都有不断改善与探索的空间。从本院6年多容积调强治疗经验来看，容积调强技术从患者治疗时间、患者舒适度、靶区重复性各方面综合考虑都明显优于固定野调强技术[6]。本文由于选择病例有限，同时容积调强计划设计还处于不断摸索完善阶段，因而不同数量与角度旋转计划以及固定野调强计划之间的优劣比较还有待进一步去研究。

影响宫颈癌疗效的很重要的一个原因之一就是摆位误差。患者体位固定的可重复性、膀胱憋尿充盈多少都能大幅度影响误差。本院的定位现在统一采用A、B发泡胶与热塑体膜结合的方式定位，而对于膀胱充盈程度则采取让患者先排空小便然后喝一定量水过一定时间之后再做CT扫描定位搜集图像数据。通过这20例观察结果发现对改善误差有一定的作用。由于搜集病例有限，我们还需要探索更好的误差改善方法，有待进一步研究。

有研究发现，随着治疗时间的延长，肿瘤控制率会显著降低。容积调强整体剂量给定时间比三维适形调强缩短了约80%，这样可有效减少患者因体位移动而带来的误差风险，同时也减少了因器官体积变化和运动等不确定因素给疗效带来的影响，这也是近年来旋转容积调强被大力推广的原因之一，关于容积调强放疗技术更多的应用还有待于各医务工作者做进一步的研究。

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