宫颈癌固定野调强和容积旋转调强放疗计划剂量学分析
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摘要：目的 比較固定野调强（IMRT）和容积旋转调强（VMAT）在宫颈癌放疗中的剂量学差异。方法 选取20例仰卧位放疗的宫颈癌患者，勾画计划靶区和危及器官后，给予计划靶区PTV 50 Gy/25次的治疗剂量，每例患者设计5野IMRT和2弧VMAT两组计划，采用相同的优化参数。评估两组计划的靶区VPTV105%、Dmin、均匀性指数HIptv、适形度指数CIptv;危及器官OAR平均剂量Dmean、V40、V30、V20;机器跳数（MU）及治疗时间（Time）差异进行评估，并进行统计分析。结果 两组计划中VMAT的靶区VPTV105%、Dmin、HIptv、CIptv优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05）;两组计划中VMAT的膀胱平均剂量（Dmean）、V40、V30优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05）。两侧股骨头和直肠所受剂量比较，差异无统计学意义（P>0.05）;两组计划中VMAT的MU和Time优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05）。结论 与IMRT相比，VMAT在宫颈癌放疗的靶区剂量分布更优，膀胱的照射体积和平均剂量更小，两侧股骨头和直肠未见明显优势。治疗跳数大幅降低，对加速器的损耗相对更小，患者治疗时间明显缩。在不考虑治疗费用这一经济因素的情况下，VMAT治疗计划进一步地提高了靶区的剂量分布，对膀胱进行更好的保护，具有较好的剂量学优势。
关键词：宫颈癌;固定野调强;容积旋转调强;剂量学
中图分类号：R737.33 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.09.026
文章编号：1006-1959（2019）09-0082-03
Abstract：Objective To compare the dosimetric differences between fixed field intensity （IMRT） and volumetric rotational intensity （VMAT） in cervical cancer radiotherapy. Methods 20 patients with cervical cancer who underwent supine radiotherapy were enrolled. After planning the target area and jeopardizing the organs， the treatment dose of PTV 50 Gy/25 was planned. Each patient was designed with 5 wild IMRT and 2 arc VMAT. Use the same optimization parameters. Evaluation of target VPTV105%， Dmin， uniformity index HIptv， conformality index CIptv; risk of organ OAR average dose Dmean， V40， V30， V20; difference in machine hop （MU） and treatment time （Time） Evaluate and conduct statistical analysis. Results The VPTV105%， Dmin， HIptv， and CIptv were better than the IMRT in the two groups，the difference was statistically significant （P<0.05）. The mean bladder dose （Dmean）， V40， and V30 of VMAT were better than IMRT in the two groups，the difference was statistically significant （P<0.05）. There was no significant difference in the doses of the femoral head and rectum between the two groups （P>0.05）. The MU and Time of VMAT were better than IMRT in the two groups，the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion Compared with IMRT， VMAT has a better dose distribution in the target area of cervical cancer radiotherapy， and the bladder irradiation volume and average dose are smaller. There is no obvious advantage in the femoral head and rectum on both sides. The number of treatment hops is greatly reduced， the loss to the accelerator is relatively small， and the treatment time of the patient is significantly reduced. Without considering the economic factors of treatment costs， the VMAT treatment plan further increases the dose distribution in the target area， provides better protection of the bladder， and has a better dosimetric advantage. Key words：Cervical cancer;Fixed field intensity;Volumetric rotation and intensity modulation;Dosimetry
宫颈癌（cervical cancer）是常见的妇科恶性肿瘤之一，在全球女性恶性肿瘤中的发病率仅次于乳腺癌[1]。宫颈癌术后的主要治疗方法是放射治疗，放射治疗对于各个时期宫颈癌的治疗都有一定的效果。放射治疗有效降低肿瘤局部复发率，延长生存时间[2]。因此，越来越多的宫颈癌患者选择术后放疗。早期放疗有三维适形放射治疗（3D-CRT），目前主要以调强放射治疗（IMRT）、容积调强（VMAT）为主要放疗方式。本文通过对20例宫颈癌患者分别进行5野IMRT和2全弧VMAT计划设计比较，以期为患者寻求更为合适的治疗方式。
1对象与方法
1.1研究对象 选取2017年9月～2018年9月宜春市人民医院放疗室收治的宫颈癌患者20例，年龄37～63岁，中位年龄45岁。
1.2方法 所有患者均采用仰卧体位，热塑膜与一体板固定体位。在核通模拟定位机下，双手上举交叉放于额头，左手在下，右手在上。定位中心定于盆腔中部，并在LAP激光灯指示下，在热塑膜正面和两侧贴铅点，转至GE公司的CT机扫描，扫描范围上至膈顶，下至坐骨结节下2 cm，层厚5 cm。定位2 h前需排空膀胱后，再摄入500 ml纯净水。扫描图像均传输至瓦里安Eclipse13.6计划系统中进行靶区勾画和放疗计划设计。靶区和危及器官勾画均参考ICRU50及ICRU62号报告，将CTV在三维方向外扩5 mm得到计划靶区（PTV），并勾画股骨头、直肠及膀胱等危及器官（OAR），膀胱为充盈状态下的整个膀胱;直肠的上界为直肠乙状结肠交界处，下界至肛门[3，4]。处方剂量归一为PTV 50 Gy/25次。每组计划使用相同的剂量限制和优化参数。
1.3治疗计划设计 采用瓦里安公司的Eclipse13.6版本的TPS进行IMRT和VMAT计划设计。使用瓦里安公司的Trilogy 6MV能量的X线，剂量率均为500 MU/min。每例患者分别设计5野IMRT和2全弧VMAT两组计划。5野计划采用均匀分布的入射角度，2全弧VMAT计划采用2段360°全弧照射[5，6]。
1.4治疗计划评估 要求两组计划靶区剂量95%PTV≥5000 cGy。对比分析两组计划的靶区Vptv105%（Vptv105%为105%等剂量线所包绕的PTV体积）、Dmin、HIptv、CIptv。根据ICRU83号报告[7]定义均匀性指数（homogeneity index）为HIptv=（D2%-D98%）/D50%，公式中D2%、D98%、D50分别是2%、98%、50%PTV所受的照射剂量。HIptv取值越接近0，说明剂量分布均匀性越好。适形度指数（conformal index）为CIptv=（Vptv95%/Vptv）×（Vptv95%/Vbody95%），公式中Vptv95%为95%等剂量线所包绕的PTV体积，Vptv为PTV的总体积，Vbody95%为95%等剂量线所包绕的body体积。CIptv取值0～1，越靠近1说明靶区适形度越好。
危及器官剂量学参数要求膀胱V50<50%，左右股骨头V50<5%，直肠V50<50%。两组计划危及器官均满足上述条件。对比分析两组计划的膀胱平均量Dmean、V40、V30和V20;股骨头平均量Dmean、V40、V30和V20;直肠平均量Dmean、V40、V30和V20。比较两组计划所需的机器跳数（MU）和治疗时间（Time）。
1.5统计学方法 数据采用SPSS 22.0软件包进行统计学分析，计量资料以（x±s）表示，组间比较采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1靶区剂量分布示意图比较 计划中两组计划横断位、冠状位、矢状位剂量分布示意图，VMAT计划的剂量线包绕靶区情况优于IMRT计划，见图1。
2.2靶區和危及器官剂量体积直方图（DVH）比较 两组计划中的靶区：VMAT计划的DVH曲线相比于IMRT计划的曲线更陡峭;危及器官：其中VMAT计划的膀胱曲线优于IMRT计划。左右股骨头和直肠的曲线差异不明显，见图2。
2.3靶区和危及器官剂量学比较 两组计划中VMAT的靶区VPTV105%、Dmin、HIptv、CIptv优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05）;膀胱平均剂量（Dmean）、V40、V30优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05）。左右两侧股骨头和直肠所受剂量比较，差异无统计学意义（P>0.05）;两组计划中VMAT的平均机器跳数和平均治疗时间优于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05），见表1。
2.4 MU及Time比较 两组计划中，VMAT的MU和Time均低于IMRT，差异具有统计学意义（P<0.05），见表2。
3讨论
VMAT在放疗过程中，可实现机架角度、剂量率、多叶准直器位置的自动变化，其中机架角度、剂量率的自动变化是在固定野调强IMRT的技术延伸，可实现更高适形度，更加均匀的剂量分布，使精准放疗达到一个新高度[8]。此外缩短治疗时间，也给患者带来福音。目前，在基层和社区医院使用该技术相对少，临床数据不完善。VMAT可进一步提高肿瘤靶区剂量覆盖率降低正常组织照射剂量及患者的肿瘤复发率，提高患者生活质量。
本研究显示，VMAT的靶区VPTV105%、Dmin、HIptv、CIptv均优于IMRT（P<0.05），表示VMAT可实现更高适形度，更加均匀的剂量分布; VMAT和IMRT另一个关注点是周围正常组织低剂量照射区域的增加，这可能增加次级恶性肿瘤的风险，两组计划中VMAT的膀胱Dmean、V40、V30优于IMRT（P<0.05）。两侧股骨头和直肠所受剂量比较，差异无统计学意义（P>0.05）;两组计划中VMAT的MU和Time均优于IMRT（P<0.05），这是VMAT的一个显著优势。
综上所述，与IMRT相比，VMAT在宫颈癌放疗的靶区剂量分布更优，膀胱的照射体积和平均剂量更小，两侧股骨头和直肠未见明显优势。治疗跳数大幅降低，对加速器的损耗相对更小，患者治疗时间明显缩。在不考虑治疗费用这一经济因素的情况下，VMAT治疗计划进一步地提高了靶区的剂量分布，对膀胱进行更好的保护，具有较好的剂量学优势。
参考文献：
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收稿日期：2018-12-29;修回日期：2019-1-22
编辑/王海静作者简介：罗丹（1987.3-），女，江西新余人，本科，助理工程师，主要从事肿瘤放射治疗的研究
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