影像学技术在图像引导宫颈癌近距离放射治疗中的应用

黎敏 冉立， 综述 常建英 审校

宫颈癌是最常见的女性生殖系统恶性肿瘤，放疗是宫颈癌的主要治疗方法之一，腔内近距离放射治疗(Brachytherapy，BT)是宫颈癌患者的一种高度准确和可靠的治疗选择，它从基于二维的点剂量测定发展到基于三维的体积计划[1]。基于X线的二维放射治疗计划不能显示肿瘤组织，在根据肿瘤体积和患者解剖调整剂量分布方面没有优势，导致一些患者潜在的治疗不足或过度治疗[2]。宫颈癌图像引导的近距离放射治疗(Image guided brachytherapy，IGBT)可以显著提高对高危临床靶区(High risk clinical target volume，HR-CTV)和危及器官(Organ at risk，OAR)的可视化，提高靶区覆盖，降低危及器官的受照量，从而提高肿瘤局部控制率并减少放疗副反应[3]。近距离放射治疗计划的最佳影像模式取决于要治疗的部位以及施源器的几何形状和材料，成像设备的可用性也是一个关键问题[4]。

1 单纯腔内近距离治疗

1.1 MRI

宫颈癌的影像引导的近距离放射治疗中，MRI是首选的影像方式，它的优点就是在软组织分辨率高、多维成像、无电离辐射。在宫颈癌及阴道癌中，MRI有利于评估宫旁、阴道、宫体、膀胱、直肠、乙状结肠受侵情况。欧洲放射治疗和肿瘤学协会的妇科工作组(GEC-ESTRO)强调了MRI在基于3D图像的宫颈癌BT中的关键作用，盆腔T2加权像是显示肿瘤和危及器官的金标准[5]。

施源器重建是具有挑战性的，用于MRI的虚拟源的可用性是有限的，而且使用钛施源器可能会出现图像伪影。MRI序列的选择对于施源器的最佳可视化至关重要，建议使用小层厚(≤5 mm)的准横向成像，或者可选择具有各向同性体素大小的3D MRI序列。使用MRI兼容的新型模板Benidorm治疗提供了MRI体积定义的优势，并且允许定义较小的体积，与基于CT的Martinez会阴通用间质模板(MUPIT)治疗相比，可显著降低直肠毒性[6]。观察者间靶区勾画的不确定性对宫颈癌近距离放射治疗的剂量学也有差异[7]，与CT相比，MRI的观察者间差异性更小，MRI图像勾画的临床靶区显示的CTV体积更小、更一致[8]，这意味着使用MRI放疗后剂量测定将使数据质量更高，以后可以用来建立剂量效应关系。

使用MRI引导的IGBT已经发展并日益流行，基于MRI的靶体积定义和剂量优化导致了降低毒副作用的临床结果的改善[9]。在局部晚期宫颈癌患者中，MRI引导的三维近距离放疗的2年局部控制率可高达96%[10]。子宫体深度浸润、体重指数低、宫颈附近有肠环、FIGO Ⅲ～ⅣA期的宫颈癌患者从基于MRI的BT计划中获益最多[11]。对于MRI诊断时肿瘤≥5 cm和宫旁侵犯的患者以及BMI较高的患者，我们推荐基于MRI的近距离放射治疗计划[12]。

近年来，放疗已进入精确的个体化治疗时代，对靶区的精确勾画是影响放疗疗效最关键因素之一，GEC-ESTRO建议使用MRI作为宫颈癌影像标准[5]。尽管MRI是图像引导宫颈癌三维近距离治疗的金标准，其地位是毋庸置疑的，但其空间分辨率不及CT，成像时不能携带金属定位，且定位时间长，费用高昂，需要特殊施源器，而我国目前普遍使用的施源器，包括三腔管及插植针多为金属，均不适合采用MRI定位。由于经济、实用性等原因，目前我国各大医院及放疗中心多配备CT定位机，而且在很多国家和地区仍普遍使用CT作为宫颈癌近距离治疗定位[13]。

1.2 CT

尽管MRI现在被认为是基于3D图像的治疗计划的参考标准，但在近距离放射治疗时获得MRI扫描较困难、昂贵和耗时。相比之下，CT扫描往往容易获得，更易识别施加器、源和源路径，而且成本更低。在宫颈癌的BT计划中，CT的使用率远远高于MRI的使用率[14]。

与传统的二维技术相比，基于CT的三维近距离放射治疗可以优化靶区覆盖，减少对OAR的剂量，明显改善宫颈癌患者的预后[15]。Imano等[16]研究显示基于CT的IGBT治疗的患者具有良好的局部控制率和较少的直肠并发症发生率。但CT在评估肿瘤与子宫颈和子宫的边界以及宫旁浸润方面的作用有限。比较CT和MRI上靶体积和直径的研究显示，CT高估了体积和宽度[17]，低估了子宫的高度[18]。如果只有CT信息，HR-CTV高度可能至少包含子宫高度的2/3[17]。CT计划可能影响HR-CTV或增加OAR剂量，从而降低局部控制或增加治疗毒性[19]。单纯基于CT的HR-CTV的剂量参数低于基于MRI的HR-CTV的剂量参数，建议至少需要一次近距离放射治疗前或近距离治疗时的MRI结果结合妇科检查来评估肿瘤的范围，提高目标描绘精度，从而有助于提高在近距离放射治疗时对成像设施访问受限的情况下的剂量优化的准确性[20]。

1.3 CT-MRI

虽然CT仍然是最常用的方式，但许多中心已经采用MRI进行至少一次近距离放射治疗。当MRI检查限制IGBT的实施时，CT/MRI图像融合的IGBT在局部晚期宫颈癌中提供了另一种方法，Choong等[21]一项研究基于CT/MRI的方法和单纯MRI进行IGBT的剂量学比较，以及它对长期临床结果和主要毒性的影响。结果显示CT/MRI组方法中位随访时间为41个月(范围23～71个月)，3年局控率、无进展生存率和总生存率分别为92.6%、78.8%和77.7%，而单纯MRI方法分别为92.2%、66.3%和69.6%。两组的剂量学结果和晚期毒性发生率相当。研究认为当MRI检查限制IGBT的实施时，CT/MRI图像引导的IGBT在局部晚期宫颈癌中提供了另一种方法。MRI和MRI/CT的HR-CTV剂量相似，显著高于CT获得的HR-CTV剂量，CT获得的HR-CTV平均体积、宽度和高度被高估。至于OAR，三种方法没有明显区别。MRI和CT联合应用是宫颈癌高剂量率(High dose rate，HDR)后装治疗的一种安全的替代方法。该技术提供了与基于MRI的计划相当的剂量学结果，同时更具成本效益[22]。放疗前MRI有助于选择合适的宫颈癌近距离放射治疗，减少不恰当的近距离放射治疗导致局部控制不佳的可能性[23]。利用现有的基础设施实施基于3D图像的宫颈癌BT放疗计划，MRI和CT图像的组合提供了相似和充分的HR-CTV覆盖，同时满足GEC-ESTRO推荐的OAR剂量限制。在大多数患者中，基于MRI/CT的宫颈癌BT三维放疗使HR-CTV剂量处方更加个性化[24]。MRI对相关的HR-CTV和OAR提供了良好的解剖学描述，并且在剂量参数分析方面比CT有更好的表现。至少需要一张MRI图像来评估肿瘤的范围，临床结果和MRI信息有助于更准确的基于CT的轮廓绘制[25]。

1.4 PET

虽然MRI改变了宫颈癌的治疗计划，但将PET成像与MRI相结合用于近距离治疗的探索越来越多[26]。一些研究小组研究了原发性肿瘤的(18F)氟脱氧葡萄糖(FDG)正电子发射断层扫描(PET)是否可以作为宫颈癌预后的指标，结果表明，高标准化摄取值加上淋巴结转移可能与预后不良有关[27]。然而，圣路易斯华盛顿大学的研究小组已经发表了一些研究，其中FDG-PET用于定位宫颈癌近距离放射治疗的目标体积，该研究比较常规二维X线计划和三维FDG-PET治疗计划，认为FDG-PET是一种可行、准确的宫颈癌治疗计划方法[28]。在另一项研究中，对47例宫颈癌患者的MRI和FDG-PET定义的大体肿瘤体积进行了比较，发现MRI和FDG-PET肿瘤体积相似，但位置不同，特别是对于<14 cm3的肿瘤[29]。有人建议，进一步改进这两种成像技术可以减少观察到的差异[30]。

20%的局部晚期宫颈癌患者接受基于图像的近距离放射治疗后PET/CT反应不完全，磁共振弥散加权成像(DW-MRI)的整合有助于准确识别有持续性疾病风险和较差预后的患者，DW-MRI这种方式可能允许PET-CT不完全代谢反应率患者更早地进行评估和抢救治疗[31]。MRI和PET在近距离放射治疗前的预后价值使得有可能考虑个性化近距离放射治疗的剂量，向真正需要的患者建议剂量递增，并可能在预后非常好的患者中考虑降级策略。然而，经济因素也在一定程度上影响了PET和MRI联合应用于宫颈癌放射治疗，还需要进一步的研究来证实这一方法[32]。

1.5 超声

虽然MRI是宫颈癌IGBT的金标准，但大多数IGBT仍然是由CT引导的，同时CT似乎高估了靶区的清晰度，而Schmid等[33]探索了三维经直肠超声(3DTAUS)在宫颈癌近距离放射治疗中的应用，并证明了它在定义HR-CTV的维度方面不逊于T2加权MRI。与基于CT的计划相比，在CT中加入3DTAUS可使治疗计划更接近于MRI的计划。它的使用减少了通常在CT上观察到的HR-CTV体积的高估，提高了靶区体积的覆盖范围，同时减少了OAR剂量[34]。在宫颈癌IGBT中，在诊断时使用MRI和实时TRUS信息来描述基于CT的靶点和OAR似乎与基于MRI的金标准方法具有可比性[35]。

然而，3DTAUS近距离治疗计划要求目标体积和施源器都要有高精度的识别。施源器的重建是具有挑战性的，以可接受的精度重建施源器仅适用于20%的患者[36]。因此，需要进一步开发硬件、软件和操作程序来提高图像质量，以便能够以足够的精度描绘目标并重建施源器。第三种新的选择是直接将探头放入宫内通道，这种方法被称为经宫颈内镜造影术[37]，但到目前为止，临床经验仍有限[38]。

2组织间插植近距离放疗(Interstitialbrachytherapy，ISBT)

ISBT常用于不能用单纯腔内治疗的巨大子宫内膜癌或宫颈癌，ISBT的一个现代趋势是利用具有高剂量率(HDR)后装机的磁共振成像进行基于适形3D图像的治疗[39]。Fokdal等[40]发现与单纯腔内放疗相比，系统地使用腔内放疗联合插值使3年局部控制率提高了10%。基于CT和MRI的计划在HR-CTV或OAR剂量方面没有显著差异，当MRI兼容施源器设备不可用时，利用现有资源治疗晚期宫颈癌的ISBT是可行的[41]。

在宫颈癌宫旁近距离放疗中，超声能准确确定宫旁植入针的位置，在MRI上已有应用，可为晚期宫颈癌宫旁近距离放疗提供辅助[42]。宫颈癌近距离放射治疗插值术中实时超声引导可能有助于降低子宫穿孔率，从而增加近距离放射治疗的使用率，减少局部失败风险[43]。

3 小结与展望

图像引导放射治疗IGBT是一种很有前途的放射治疗技术，可以提高宫颈癌患者的局部控制率，降低并发症发生率。现代影像在近距离放射治疗计划过程中发挥着重要作用，能够提供3D信息，并能够根据目标体积定制剂量分布，从而控制向目标体积周围的危险器官和健康组织输送的剂量。最佳成像模式应以高精度再现施加器/源的解剖和定位。通常，CT是重建施源器的最佳方式，而MRI则更适合于靶区勾画。大多数中心在放疗定位时确实很容易获得CT，并在超声引导下能够获得足够的精度描绘目标并重建施源器，而应用MRI和PET定位较少，所以多个图像模态的组合也是一种好的解决方案。