无均整器模式对宫颈癌放射治疗剂量的影响

王惠 姜召峰 杨敬磊 车帅 黄显玉 张宗春

(青岛市中心医院放射物理科，山东 青岛 266042)

宫颈癌是妇科常见的恶性肿瘤之一[1]，其在世界人群的发病率逐年增高，且呈年轻化的趋势。目前我国多采用手术、化疗及放疗相结合的综合治疗方案对宫颈癌进行治疗[2]。随着放射治疗设备及计算机技术的不断发展，在宫颈癌的放疗中，调强放射治疗(IMRT)已经代替常规二维放射治疗，患者副反应明显降低，并得到广泛的临床应用。IMRT的一种新形式——容积旋转调强放射治疗(VMAT)综合了全数字化加速器、3D容积成像以及先进的放疗计划系统，可大幅度缩短患者治疗时间，改善对危及器官的保护[3]。对比IMRT和VMAT在宫颈癌放疗中的剂量分布发现，VMAT在膀胱、直肠、小肠、股骨头等危及器官的受量及加速器跳数、治疗时间等方面均具有一定优势[4-6]，因此越来越多的放疗中心将VMAT应用到宫颈癌的放疗中。

均整器(FF)是放置于加速器的射束轴上以保证某一固定深度剂量均匀分布的装置。但是FF存在降低剂量率、延长出束时间及机头漏射等缺点，移除FF在理论上可以改善上述缺点，因此在临床中无均整器(FFF)模式应用越来越多，具有放射治疗剂量率高、治疗时间短的优势[7-10]。FFF模式由于去除了FF，可使输出剂量形成锥形剂量剖面，从而增加X射线束剂量率，提高了X射线束中心的剂量率。另外，FFF模式还可以减少射野外的剂量，从而减少了对周围正常组织的照射。本研究通过比较FF-VMAT和FFF-VMAT两种放疗方式在宫颈癌放疗中靶区和危及器官的剂量分布，探讨两种放疗方式对宫颈癌患者放疗剂量的影响。

1 对象与方法

1.1

青岛市中心医院2019年1—8月经病理检查诊断为宫颈癌的患者35例，年龄38～78岁，中位年龄57岁。患者肿瘤均未发生转移。

1.2

1.2.1CT定位 所有患者均于定位前2 h排空膀胱并饮水500～800 mL。利用Brilliance大孔径CT定位机(荷兰飞利浦公司)行常规三维CT定位，采用仰卧真空负压垫方式固定体位。自第1腰椎体上缘到股骨中上段行CT扫描,扫描层厚为5 mm。将采集的患者CT图像从CT定位机传至Varian公司的13.6 eclipse计划系统。

1.2.2靶区范围和处方剂量 依据国际辐射学单位委员会ICRU62号和83号报告，宫颈癌盆腔临床靶区(CTV)应包含阴道上段1/2及残端、阴道旁软组织和盆腔淋巴结引流区域，计划靶区(PTV)范围是CTV在X、Y、Z三维方向上都均匀外扩0.8～1.0 cm，并勾画膀胱、小肠、直肠、左右股骨头等危及器官的范围。处方剂量设计为5 040 cGy/28 f，覆盖95% PTV。

1.2.3两种放疗方式的计划设计 每例患者分别设计FF-VMAT和FFF-VMAT两种放疗计划，均采用eclipse计划系统，在系统中分别采用FF和FFF两种模式，两种计划均为共面双弧，360°旋转2周，其他优化参数一致，能量选择6 MV X射线。

1.2.4对两种放疗计划的靶区剂量和危及器官剂量评估 利用剂量体积直方图(DVH)对靶区剂量和危及器官的剂量进行评估。靶区剂量评估指标包括靶区2%体积对应的剂量(D2%)及靶区剂量均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)、剂量梯度平均距离(GM)。危及器官剂量评估指标包括膀胱V50、直肠V50及小肠Dmax、V30、V40和股骨头V50，以及膀胱、直肠、小肠及股骨头的平均剂量(Dmean)。

1.2.5对两种放疗计划的剂量进行验证 将上面设计好的两种放疗方式分别在加速器上模拟运行，并通过PD系统进行剂量验证，采用Gamme进行数据分析，放疗方式有效的判断标准是剂量通过率≥95%。以加速器跳数和运行时间(除去人工摆位时间)评估两种放疗计划的运行效率。

1.3

2 结 果

2.1

对FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗计划的靶区剂量进行比较，其中参数D2%、HI、CI、GM具有显著差异(t=3.43～5.46，P<0.05)，参数D98%无显著差异(P>0.05)。见表1。

表1 FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗方式的靶区剂量比较

2.2

对FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗计划的危及器官剂量进行比较，其中直肠Dmean和小肠Dmax差异有显著性(t=2.81、2.84，P<0.05)，其他危及器官剂量比较无明显差异(P>0.05)。见表2。

表2 FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗计划的危及器官剂量比较

2.3

FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗计划模拟运行后，运行时间分别为(134.26±4.78)、(133.71±4.46)s，加速器跳数分别为612.15±64.08、858.75±95.84。两种放疗计划加速器跳数比较差异具有显著意义(t=28.46,P<0.05)。PD系统剂量验证的结果显示，两种放疗计划的通过率均≥95%，计划均有效。

3 讨 论

宫颈癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一，发病率居妇科恶性肿瘤首位。淋巴结阳性、宫旁阳性、切缘阳性是宫颈癌术后复发转移的主要影响因素；肿瘤直径较大、侵犯深肌层以及脉管阳性也是肿瘤复发的影响因素。术后辅助放疗可以有效地降低局部复发率，特别是联合化疗还可降低患者的急性不良反应发生率。近年来IMRT和VMAT越来越多应用在宫颈癌患者的临床放疗当中，技术也越来越成熟。VMAT与IMRT患者的比较，在不降低剂量学优势的同时，明显缩短了患者的放疗时间，提高了患者的放疗舒适度[11-13]。

随着放疗技术的进一步发展，越来越多的学者开始研究FFF模式放疗技术[14-15]。FFF模式是基于加速器平台的光子束高剂量率放射治疗技术，通过移除FF可有效减少治疗时间，已应用于乳腺癌、肺癌、前列腺癌等的放疗中[16]。FFF技术由于移除了FF，降低了射线的均匀性，而VMAT放疗技术可通过调节射线的输出通量得以均匀分布靶区剂量。本研究在FFF技术和VMAT技术基础上，设计了FFF-VMAT方式，通过与FF-VMAT方式进行比较，探讨FFF-VMAT方式对宫颈癌患者放疗剂量的影响。

本研究同时对35例宫颈癌患者通过eclipse计划系统设计FF-VMAT与FFF-VMAT两种放疗方式。在计划设计中，除了选择FF和FFF两种不同模式外，其他参数均相同，系统模拟运行后结果显示，FF-VMAT方式与FFF-VMAT方式比较，靶区剂量参数D2%、HI和GM均显著减小，参数CI显著增大。HI数值越小代表靶区剂量均匀度越好，GM值越小代表靶区外剂量跌落越快，CI值越大代表靶区适形度越好。因此本研究结果提示FF-VMAT方式的均匀度、适形度和靶区剂量跌落速度均优于FFF-VMAT方式。对于两种放疗方式的危及器官剂量进行比较，显示FF-VMAT方式的直肠Dmean、小肠Dmax两个指标更低，提示FF-VMAT方式对于直肠和小肠的保护优于FFF-VMAT方式，其他危及器官剂量指标两种放疗方式无显著性差异。对两种放疗方式的加速器跳数和运行时间进行比较，FFF-VMAT方式的加速器跳数高于FF-VMAT方式，但如果考虑到FFF模式剂量率为1 200 MU/min，FF模式剂量率为600 MU/min，相同跳数下FFF模式的运行时间应该较FF模式减半。但将两种放疗方式在加速器上模拟运行，显示两者的运行时间无显著差异。通过分析发现，宫颈癌靶区体积较大，由于受到加速器多叶光栅MLC运动速度的限制，在运行时间上并没有达到减半的速度优势。为了验证两种放疗方式的实际临床可行性，采用PD系统对两种放疗方式进行了剂量验证，通过率均≥95%，均可以满足临床需求。

综上所述，FFF-VMAT方式综合了FFF模式剂量率高、运行速度快和VMAT剂量学优势等特点，在宫颈癌常规放疗中可满足临床剂量学要求。但与FF-VMAT相比而言，靶区均匀度、适形度及靶区剂量跌落速度上均有所降低，同时在直肠和小肠两大危及器官的保护方面也不及FF-VMAT方式。因此FF-VMAT以及FFF-VMAT两种放疗方式均能满足临床需求，但剂量分布FF-VMAT方式较FFF-VMAT方式更优。