宫颈癌术后不同射野数量对盆骨保护的调强放射治疗技术剂量学研究

郝丽霞，程欢欢，王晓贞

河北省邢台市人民医院放疗科，河北 邢台 054001

宫颈癌是妇女常见的恶性肿瘤之一，对于中晚期宫颈癌，公认的首选方法是同步放化疗，同步放化疗会导致血液毒性，严重者可能导致治疗的中断[1-2]，影响肿瘤控制率。研究表明，2度以上的血液毒性与盆骨V20存在很强的关联性[3]，V20大于80%的患者患2度以上血液毒性的概率是V20小于80%患者的4.5倍[4]。有研究研究显示3度以上的血液毒性与盆骨的平均剂量有关，而髂骨、下份盆骨及临床因素无关[5-6]。目前，部分研究者专注于采用调强放射治疗技术（IMRT）减少盆骨的辐射剂量[4]，与常规的正向放射治疗技术相比，调强放射治疗技术在降低盆骨剂量方面的优势已被充分研究[7-9]，但在IMRT中，射野数量不同，对盆骨及正常组织剂量学保护也不同。本文首先分析将盆骨进行限量的剂量特点，在此基础上，研究了射野数量对盆骨保护的剂量学影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2014年12月～2015年7月在本院同步放化疗的18例宫颈癌术后患者，年龄24～66岁，平均年龄54.7岁，其病理证实为鳞癌或腺癌，均已行根治性手术治疗。对每位患者放疗前行模拟CT增强扫描，扫描前需憋尿以保证膀胱充盈。患者取仰卧位，双手互握肘关节置于前额，双腿自然并拢，腹部用热塑体膜固定，扫描范围从腰椎L2到耻骨联合下5 cm，层厚5 mm。扫描后，将图像传输至Pinnacle3治疗计划系统。

1.2 靶体积和正常组织的勾画

在CT横断面勾画靶区和危机器官，临床靶体积（CTV）包括阴道残端、阴道旁组织、原宫旁组织、部分阴道区域及淋巴结引流区。CTV不包括骨盆组织，但包括部分直肠和膀胱。计划靶体积（PTV）以CTV为基础外放前向10 mm，余各向5 mm（外放7～15 mm，子宫颈外放15 mm）[10-12]。

危机器官有肠管、膀胱、直肠和盆骨。盆骨勾画由腰骶骨、髂骨和下份盆骨构成，下份盆骨包括坐骨、耻骨和近端股骨。膀胱包括膀胱底到膀胱顶的完整膀胱，直肠上界始于直肠与乙状结肠交界处，下界止于肛外缘，肠管由除了直肠外的全部小肠和大肠构成，上下界位于PTV上下1 cm，包括肠管及腹膜腔，不包括其危机器官及肌肉和骨。

1.3 计划设计

运用Pinnnacle3（9.10版）对每例患者进行静态IMRT计划设计，采用DMPO算法，直接优化每个照射野的子野形状和机器跳数。计划在瓦里安加速器CX上执行，该加速器具有40对叶片，叶片宽度为1 cm。计划的处方剂量均设定为50 Gy，单次剂量为2.0 Gy，使处方剂量覆盖95%的PTV，并且直肠前壁和膀胱后壁无剂量热点。危机器官包括直肠、小肠、膀胱和盆骨，其剂量限制如下：直肠V40＜50%，小肠V30＜40%，膀胱V40＜50%，盆骨V20＜75%，V30＜50%。

采用6MV X线，多野共面照射，对每个患者设计4个IMRT计划，两个7野计划IMRT7f和BMS-IMRT7f，1个5野计划BMS-IMRT5f和9野计划BMS-IMRT9f。IMRT7f为普通的7野调强计划，BMS-IMRT5f、BMSIMRT7f和BMS-IMRT9f将盆骨视为危机器官，对其进行限量，避免盆骨过度照射。IMRT7f和BMS-IMRT7f角度均为是27°、78°、129°、180°、232°、334°，两者相互比较，用于分析盆骨限量对PTV适形性、均匀性和其他危机器官的剂量分布影响。BMS-IMRT5f角度为36°、108°、180°、252°、234°，BMS-IMRT9f角度为20°、60°、100°、140°、180°、220°、260°、300°、340°。BMSIMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f相互比较，研究射野数量对盆骨保护的剂量学影响。以上所有计划最小子野跳数设置为5 MU，最小子野面积设置为5 cm2。

在优化过程中，调节危机器官的剂量-体积约束和重要性优先因子，以减少盆骨、直肠、膀胱、小肠接受的剂量。初步优化后，根据剂量线分布，针对靶区中剂量低于处方剂量、高于处方剂量10%的区域和正常组织剂量过高区域，增加限制条件，再次优化，改进计划质量。

1.4 计划评估

危机器官评价包括盆骨、膀胱、直肠、小肠的V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax。1.5 统计分析

使用SPSS 19.0软件对数据进行分析，18例患者数据不满足正态分布和方差齐性检验，因此采用Wilcoxon符号秩检验比较I MRT7f和BMS-IMRT7f计划的靶区和危机器官剂量学差异。对于BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f、BMS-IMRT9f计划的比较，首先采用Friedman检验来分析3组计划在靶区HI、CI和危机器官V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax上是否存在差异；对存在差异的参数，用Wilcoxon符号秩检验两两比较BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f、BMS-IMRT9f计划剂量学差异，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IMRT7f和BMS-IMRT7f剂量学比较(表1)

2.1.1 剂量分布 观察18例患者的计划，与IMRT7f相比，BMS-IMRT7f在盆骨处等剂量线分布更加紧凑。图1为某一患者的等剂量线分布，在髂内髂外外侧低剂量等剂量线向内收缩，IMRT7f计划2000 cGy等剂量线，即40%处方剂量线，覆盖了整个盆骨，而在BMSIMRT7f中，有部分盆骨位于2000 cGy等剂量线之外。上述的剂量分布情况，在DVH中也有所体现（图2）。

图1 等剂量线分布图

图2 IMRT7f和BMS-IMRT7f计划DVH图

2.1.2 剂量-体积分析 由于盆骨的限制，BMS-IMRT7f计划的PTV均匀性和适形性稍差于IMRT7f，差异无统计学意义（P＞0.05）；但是BMS-IMRT7f在盆骨保护上明显优于IMRT7f（P＜0.05） 。盆骨的体积减少百分比的中位值为：V5减少0.79%，V10减少1.42%，V20减少11.79%，V30减少9.33%，V40减少1.68%，V45减少0.91%。BMS-IMRT7f在V20、V30减少明显。由表1可知 ，BMS-IMRT7f中V10为91.85% ，V20为73.95%，V30为49.5%，V40为39.64%。

BMS-IMRT7f的直肠、小肠在V30，V40，V45，膀胱在V40，V45，略有升高，体积增大百分比均在2%之内，均在危机器官安全限制之内。BMS-IMRT7f在保证在不影响PTV适形性和均匀性的前提下，保护了盆骨，略微增大直肠、小肠和膀胱的高剂量区。

2.2 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f剂量学比较

采用Friedman检验发现，3组计划在以下方面的差异存在统计学意义：计划靶区HI、CI，盆骨和小肠V5、V10、V20、V30、V40、V45、Dmean、Dmax，膀胱和直肠V30、V40、V45、Dmean、Dmax。运用Wilcoxon符号秩检验两两比较BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f和计划剂量学差异。

由 图3的BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMSIMRT9f的体积直方图DVH可知，3个计划均能满足95%的PTV体积达到处方剂量，BMS-IMRT9f和BMSIMRT7f计划靶区的均匀性和适形性明显优于BMSIMRT5f（P＜0.05）；BMS-IMRT9f和BMS-IMRT7f在相比，BMS-IMRT9f计划靶区的均匀性和适形性更好。

在盆骨和小肠保护方面，BMS-IMRT5f和BMSIMRT7f差异无统计学意义（P＞0.05）；在低剂量区，BMS-IMRT9f较BMS-IMRT5f和BMS-IMRT7f照射面积较大，而BMS-IMRT9f计划使盆骨和小肠的所受的高剂量面积小。BMS-IMRT9f和BMS-IMRT5f、BMSIMRT7f和BMS-IMRT5f在平均剂量上差异无统计学意义（P＞0.05）；BMS-IMRT9f的平均剂量低于BMS-IMRT7f（P＜0.05）。由图3直肠直方图可知，BMS-IMRT7f对直肠的照射面积最小，而BMS-IMRT5f的照射面积最大。BMS-IMRT9f和BMS-IMRT5f在V30、V40、V45、Dmean、Dmax上差异有统计学意义（P＜0.05），而BMS-IMRT9f和BMS-IMRT7f差异无统计学意义（P＞0.05）。BMS-IMRT9f对膀胱的保护最好，BMS-IMRT7f次之。

2.3 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f机器跳数比较

BMS-IMRT9f的跳数MU最小为731，最大为1096，中位值为922，高于BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f。BMS-IMRT5f的跳数MU范围为628～1010，中位值为705；BMS-IMRT5f的跳数MU范围为648～974，中位值

为696，两者跳数MU差异无统计意义（P＞0.05）。18例BMS-IMRT9f计划中，有12例计划进行了劈野，而BMS-IMRT7f计划有2个，BMS-IMRT7f计划有5个。BMS-IMRT9f具有较多的射野数量，并且部分进行了劈野，因此其跳数MU和治疗时间，明显高于BMSIMRT5f、BMS-IMRT7f（P＜0.05，表2）。

表1 IMRT7f和BMS-IMRT7f剂量学比较

图3 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f的DVH图

3 讨论

目前治疗局部晚期宫颈癌的标准方法是同步放化疗，然而同步放化疗较单纯的放疗明显增加了血液毒副反应。IMRT比传统放射技术具有更好的剂量分布，并减少盆骨的受照剂量。有研究证明，实施同步放化疗的宫颈癌术后患者，IMRT组比3DCRT组的血液不良反应发生率低[15]。此外，限制盆骨剂量的IMRT计划比没有限制盆骨剂量的IMRT计划在各个剂量水平明显减少盆骨受照剂量。Mell等[7]对宫颈癌和肛门癌患者的同步调强放化疗进行研究，发现随着盆骨接受低剂量辐射体积的增加，患者发生血液学毒性明显增加，但是血液毒副反应的程度和血液毒副与哪些剂量参数相关，尚无定论。本文比较了普通7野调强计划IMRT7f和将盆骨作为危机器官的7野调强计划BMS-IMRT7f的剂量差异。研究发现，BMS-IMRT7f在盆骨处，等剂量线分布比较紧凑，并且V20、V30减少明显。BMS-IMRT7f在不影响计划靶区适形性和均匀性的基础上，保护了盆骨，略微增大了直肠、小肠和膀胱的高剂量区，无统计差异。权衡危机器官的受量情况，本文认为BMS-IMRT7f优于IMRT7f。

盆腔骨髓是人体主要造血点之一，正常人体内超过一半的骨髓位于髂骨、骶骨、股骨近端及低位腰椎[16]。骨髓造血细胞增殖分化快，对辐射高度敏感，当宫颈癌患者接受放射治疗时，使大量功能骨髓暴露在照射野内，导致造血干细胞衰竭，进而导致患者白细胞、红细胞、血小板下降，使患者治疗中断或者延长治疗时间，影响临床疗效。有研究对人体髂骨进行SPECT扫描，将SPECT图像和CT图像融合，勾画出具有活性的骨髓[17]。由于个体差异，每个人的活性骨髓在盆骨处分布存在差异。考虑到SPECT的辐射性对人体的伤害和昂贵的费用，不可能让每个患者进行SPECT扫描。而盆骨在CT上易于辨认，有关临床研究发现，降低盆骨剂量有助于降低血液的毒副反应[18-20]。因此，用盆骨代替盆骨进行计划设计，具有一定的可行性和临床意义。

由于宫颈癌患者的计划靶区形状复杂，面积较大，为了满足95%的PTV达到处方剂量，需要一定的射野数量。本文为了比较射野数量对靶区覆盖和危机器官的保护，选用5、7、9野进行计划设计。18例计划中，有6例计划难以用5个射野达到满意的结果，本文在满足危机器官限量的前提下，在一定程度上牺牲靶区的适形性和均匀性。这与本文的结果一致，5野盆骨保护计划在靶区覆盖和危机器官保护上也最差。

综上所述，本文研究了固定7野调强计划对盆骨限量与不限量的剂量区别，发现对盆骨限量的7野调强计划在不影响PTV适形性和均匀性的基础上，降低了盆骨的受照剂量，而盆骨的受照剂量与血液的毒副反应有关，盆骨受照剂量的降低有望减弱血液的毒副反应。在此基础上，本文比较了射野数量对盆骨限量的调强计划的剂量影响，研究发现，对盆骨限量的7野调强计划在PTV适形性、均匀性和危机器官保护上，优于对盆骨限量的5野计划，略差于对盆骨限量的9野调强计划，但是对盆骨限量的9野调强计划跳数较多，治疗时间较长。从剂量和实际执行效率来看，对盆骨限量的7野调强计划更适合临床应用。

表2 BMS-IMRT5f、BMS-IMRT7f和BMS-IMRT9f剂量学比较

[1]Torres MA, Jhingran A, Thames HD, et al. Comparison of treatment tolerance and outcomes in patients with cervicalcancer treated with concurrent chemoradiotherapy in a prospective randomized trial or with standard treatment[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 70(1): 118-25.

[2]Vale C, Tierney JF, Stewart LA, et al. Reducing uncertainties about the effects of chemoradiotherapy for cervical cancer: a systematic review and Meta-Analysis of individual patient data from 18 randomized trials[J]. J Clin Oncol, 2008, 26(35): 5802-12.

[3]Giangreco DT, Albuquerque K, Norton J, et al. Predictors of hematologic toxicity and implications for Bone-Marrow sparing pelvic IMRT for cervical cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2007, 69(3): S399-402.

[4]Albuquerque K, Giangreco D, Morrison CA, et al. Radiationrelated predictors of hematologic toxicity after concurrent chemoradiation for cervical cancer and implications for bone marrow-sparing pelvic IMRT[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2011, 79(4): 1043-7.

[5]Bazan JG, Luxton G, Kozak MM, et al. Normal tissue complication probability modeling of acute hematologic toxicity in patients receiving pelvic IMRT and concurrent chemotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2012, 84(3, S): S350-3.

[6]Bazan JG, Luxton G, Mok EC, et al. Normal tissue complication probability modeling of acute hematologic toxicity in patients treated with Intensity-Modulated radiation therapy for squamous cell carcinoma of the anal canal[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2012, 84(3): 700-6.

[7]Mell LK, Tiryaki H, Ahn KH, et al. Dosimetric comparison of bone marrow-sparing intensity-modulated radiotherapy versus conventional techniques for treatment of cervical cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 71(5): 1504-10.

[8]Mell LK, Kochanski JD, Roeske JC, et al. Dosimetric predictors of acute hematologic toxicity in cervical cancer patients treated with concurrent cisplatin and intensity-modulated pelvic radiotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 66(5): 1356-65.

[9]Lujan AE, Mundt AJ, Yamada SD, et al. Intensity-modulated radiotherapy as a means of reducing dose to bone marrow in gynecologic patients receiving whole pelvic radiotherapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003, 57(2): 516-21.

[10]赵 起. 宫颈癌盆腔调强放射治疗的计划靶区变化对危险器官受照容积百分比的影响[J]. 河北医药, 2016, 38(11): 1670-2.

[11]黄曼妮, 李明辉, 安菊生, 等. 宫颈癌根治性手术后辅助调强放疗(IMRT)的临床观察[J]. 癌症进展, 2011, 9(1): 89-93.

[12]周 龙. 宫颈癌术后调强放疗临床应用优化研究[D]. 南宁: 广西医科大学, 2015.

[13]Lomax NJ, Scheib SG. Quantifying the degree of conformity in radiosurgery treatment planning[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2003, 55(5): 1409-12.

[14]Van't RA, Mak AC, Moerland MA, et al. A conformation number to quantify the degree of conformality in brachytherapy and external beam irradiation:application to the prostate[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1997, 37(3): 731-4.

[15]Brixey CJ, Roeske JC, Lujan AE, et al. Impact of intensitymodulated radiotherapy on acute hematologic toxicity in women with gynecologic malignancies[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002, 54(5): 1388-96.

[16]Mell LK, Kochanski JD, Roeske JC, et al. Dosimetric predictors of acute hematologic toxicity in cervical cancer patients treated with concurrent cisplatin and intensity-Phys[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 66(5): 1356-65.

[17]Roeske JC, Lujan A, Reba RC, et al. Incorporation of SPECT bone marrow imaging into intensity modulated whole-pelvic radiation therapy treatment planning for gynecologic malignancies[J].Radiother Oncol, 2005, 77(1): 11-7.

[18]肖 锋, 李云海, 王洪林, 等. 宫颈癌术后保护骨髓的调强放疗剂量学研究[J]. 中国癌症杂志, 2013, 45(3): 200-6.

[19]蒋 军, 张利文, 廖 珊, 等. 宫颈癌术后三维适形放疗和共面等分设野调强放疗计划的对比分析[J]. 南方医科大学学报, 2012,32(8): 1201-6.

[20]陈文娟, 潘建基, 柏朋刚, 等. 宫颈癌分段调强放射治疗计划的应用研究[J]. 实用癌症杂志，2014, 29(10): 1253-7.