铅门跟随技术和铅门固定技术在宫颈癌调强放射治疗中的剂量学比较

崔恩萍，王景，裴曦，汪志

1.安徽医科大学第一附属医院 肿瘤放疗科，安徽 合肥 230022；2.中国科学技术大学 放射物理中心，安徽 合肥 230022

引言

宫颈癌是最常见的妇科肿瘤之一，据统计，我国宫颈癌患者数量逐年增加且呈年轻化趋势，发病率和死亡率均较高，随着治疗技术水平的提高，患者的生存期也逐渐延长，但患者对生活质量也提出更高的要求[1]。调强放射治疗是宫颈癌的主要治疗方式之一，目前放射治疗的目标是提高放射治疗的增益比，使射线高剂量集中在靶区，降低靶区外剂量，最大限度地保护周围危及器官（Organs at Risk，OAR），降低并发症的发生率[2]。因宫颈癌患者靶区大且形状复杂，因此所设计的治疗计划照射野面积较大，治疗时参与运动的多叶准直器（Multi-Leaf Collimators，MLC）叶片多，调强适形放射治疗（Intensity Modulated Radiotherapy，IMRT）根据加速器MLC 在治疗中的运动方式不同分为动态IMRT（Dynamic IMRT，dIMRT）和静态IMRT（Static IMRT，sIMRT），目前均已在临床上广泛运用，在其基础上研发的容积旋转调强放疗（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）技术在临床也已开展应用。同时MLC 叶片间透漏率也得到了临床重视，MLC 的透漏率随射线能量不同可达0.9%～7.0%[3]，但如果配合钨门使用可将透漏率降低至0.1%以下[4]。目前已将铅门跟随技术（Jaw Tracking Technique，JTT）应用到食管癌、肺癌、鼻咽癌中，但对于宫颈癌的相关研究较少，本研究旨在比较JTT 和铅门固定技术（Static Jaw Technique，SJT）在宫颈癌3 种调强放疗中的剂量学差异，以期获得更好的OAR 保护。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取我院2021 年9 月至2022 年4 月收治的宫颈癌患者25 例，年龄35～72 岁，中位年龄51 岁，病理确诊为鳞癌，分期为ⅡB～ⅣA 期，卡氏评分≥80 分。

1.2 模拟定位

所有患者定位前均需进行放疗流程和注意事项宣教，消除患者对大型设备的恐惧心理，以取得患者最大程度的配合。患者定位前1 h 排空膀胱和直肠，饮500 mL 水，取仰卧位，双手交叉抱肘置于额头上，用真空体袋塑形。通过美国瓦里安Acuity 模拟定位机的激光灯在患者胸腹部和双大腿外侧形成水平和垂直交叉点，用记号笔分别划上“+”标记线。

1.3 图像采集和计划设计

采用美国GE 公司Discovery RT 16 排大孔径放疗专用螺旋CT 机，扫描范围从第2 腰椎上缘到耻骨联合下5 cm，0.5 cm 层厚重建图像，通过网络系统将图像上传至瓦里安Eclipse 13.6 治疗计划系统，由1 名临床经验丰富的医生勾画大体肿瘤靶区（Gross Tumor Volume，GTV）、临床靶区（Clinical Target Volume，CTV）、计划靶区（Planning Target Volume，PTV）和OAR。CTV 包括髂内、髂外、髂总、闭孔淋巴引流区、阴道上端。根据周围解剖组织和摆位误差在CTV 基础上头脚方向外放0.8 cm、前后左右各外放0.5 cm 勾画出PTV。靶区外照射的处方剂量每次2 Gy、共25 次，总量50 Gy，能量为6 MV X 线，剂量率为600 MU/min。OAR包括膀胱、直肠、小肠及左右侧股骨头，其剂量限值：膀胱V50≤50%，直肠V50≤50%，小肠V50≤10%，左右股骨头V50≤5%。根据杨玉刚等[5]的研究结果，7野IMRT 适形度指数（Conformity Index，CI）高于5 野IMRT 的CI，因此本研究治疗计划中射野角度分别设为156°、104°、52°、0°、308°、256°、204°共7 野。另外，因在靶区剂量要求和OAR 保护方面双弧优于单弧[6-7]，故本研究VMAT 计划均设计为双弧。每例患者的靶区在相同的剂量限制条件下分别应用3 种治疗技术，每种治疗技术应用JTT 和SJT 共设计出3 组共6 个治疗计划，25 例患者共设计出75 组共150 个治疗计划，应用AAA（Analytical Anisotropic Algorithm）算法进行计算[8]，剂量归一至95% PTV 覆盖的靶区总剂量为50 Gy。

1.4 计划评估

对3 种治疗模式分别进行JTT 和SJT 条件下评估CI 和均匀度指数（Homogeneity Index，HI）、最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）以及OAR的受量、机器跳数和出束时间。其中CI 和HI 的计算方式分别如公式（1）和公式（2）所示。

式中，VTref为处方剂量与靶区重叠区域面积；VT为靶区面积；Vref为处方剂量覆盖区域的面积。CI 值为0～1，CI 值越大表明处方剂量区域与靶区重叠度越高。

式中，D2%为2% PTV 受到的最低剂量，代表PTV最大剂量；D98%为98% PTV 受到的最低剂量，代表PTV 最小剂量；D50%为50% PTV 受到的最低剂量，代表PTV 平均剂量。HI 值越小表明PTV 内部剂量分布越均匀。OAR 评估参数包括膀胱、直肠、小肠和左右股骨头的V20、V30、V40、V50。

1.5 统计学分析

采用SPSS 22.0 软件分析数据，以Shapiro-Wilk 法对数据组进行正态分布检验，对符合正态分布的采用±s表示，行配对样本t检验，对不符合正态分布的行Wilcoxon符号轶和检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量比较

3 种治疗技术的治疗计划靶区剂量均能满足临床处方剂量要求。3 种治疗技术的JTT 和SJT 的CI、HI 比较差异均无统计学意义（P＞0.05）；dIMRT 组和sIMRT组JTT 和SJT 的Dmax、Dmin、Dmean比较差异有统计学意义（P＜0.05）；VMAT 组JTT 和SJT 的Dmax、Dmin、Dmean比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 3种治疗技术靶区剂量比较（±s）

表1 3种治疗技术靶区剂量比较（±s）

注：CI：适形度指数；HI：均匀度指数。

组别计划CIHIDmax/cGyDmin/cGyDmean/cGy dIMRT组JTT0.850±0.020 0.096±0.0115402.568±59.8194890.132±23.4485221.964±17.720 SJT0.850±0.021 0.095±0.0105384.956±36.8724894.004±22.4375215.104±16.564 t值0-0.816-3.054-5.0069.355 P值1.0000.4140.002＜0.001＜0.001 sIMRT组JTT0.808±0.021 0.134±0.0135597.456±53.3544877.652±19.2165310.624±26.055 SJT0.810±0.022 0.132±0.0155579.068±69.8614882.092±19.2305299.212±30.458 t值0.726-1.667-3.800-3.983-3.619 P值-0.3510.096＜0.001＜0.001＜0.001 VMAT组JTT0.823±0.041 0.126±0.0185506.040±77.4004836.700±25.5455290.512±47.706 SJT0.822±0.040 0.125±0.0175505.080±74.5034836.928±25.7085294.800±45.378 t值-0.3931.000-0.274-0.117-2.067 P值0.6940.3170.7870.9080.050

2.2 OAR剂量比较

3 种治疗技术中两组治疗计划的左右侧股骨头V50受量可以忽略不计，其中，dIMRT 组JTT 计划的OAR剂量除膀胱V50外，其他参数均显著低于SJT 计划（P＜0.05），见表2 和图1。sIMRT 组JTT 计划的OAR剂量除小肠V50外，其他参数均显著低于SJT 计划（P＜0.05），见表3 和图2。VMAT 组OAR 剂量两种计划比较差异均无统计学意义（P＞0.05），见表4 和图3。

图1 dIMRT组两种计划OAR剂量变化趋势

图2 sIMRT组两种计划OAR剂量变化趋势

图3 VMAT组两种计划OAR剂量变化趋势

表2 dIMRT组OAR剂量比较（±s，%）

表2 dIMRT组OAR剂量比较（±s，%）

注：OAR：危及器官。

OAR计划V20V30V40V50膀胱JTT93.394±4.69161.203±4.82836.198±2.74615.913±3.680 SJT95.423±3.74262.882±5.67236.761±2.80615.947±3.645 t值-5.566-4.373-10.251-0.887 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.384直肠JTT91.048±4.30358.929±3.10630.024±1.6123.510±2.188 SJT92.168±4.53160.461±3.23430.819±1.9353.954±2.951 t值-7.413-4.292-4.292-3.058 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.002小肠JTT24.556±5.25214.791±3.5355.535±2.2841.044±0.908 SJT25.896±5.87715.368±3.6925.815±2.3761.068±0.931 t值-4.373-10.284-8.811-2.629 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.009左侧股骨头JTT31.984±9.7944.917±4.1150.291±0.5370.000±0.000 SJT37.212±9.9775.447±4.2640.314±0.5650.000±0.000 t值-4.319-10.106-3.329-P值＜0.001＜0.0010.001-右侧股骨头JTT29.633±10.7233.594±3.0980.256±0.6120.000±0.000 SJT34.908±10.8804.080±3.3780.280±0.6430.000±0.000 t值-11.584-4.258-3.086-P值＜0.001＜0.0010.002-

表3 sIMRT组OAR剂量比较（±s，%）

表3 sIMRT组OAR剂量比较（±s，%）

注：OAR：危及器官。

OAR计划V20V30V40V50膀胱JTT91.108±5.65560.947±3.22537.754±2.87017.838±3.495 SJT92.778±5.29161.978±3.29238.075±3.00817.762±3.610 t值-4.373-18.953-3.378-1.001 P值＜0.001＜0.0010.0010.317直肠JTT90.761±4.47360.682±2.93132.288±2.0016.319±2.689 SJT91.539±4.51161.840±2.98032.811±2.0076.545±2.808 t值-4.319-4.077-3.728-2.887 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.008小肠JTT23.874±4.72814.489±3.2055.668±2.3061.215±1.002 SJT24.382±4.88314.759±3.2445.768±2.3271.198±0.991 t值-4.239-9.881-5.959-0.343 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.732左侧股骨头JTT32.999±9.0845.110±4.2910.348±0.7620.000±0.000 SJT35.720±9.0105.391±4.3960.373±0.7640.000±0.000 t值-10.196-3.674-2.612-P值＜0.001＜0.0010.009-右侧股骨头JTT31.824±9.6943.921±3.1750.267±0.6210.000±0.002 SJT34.102±9.6064.166±3.3130.363±0.7270.000±0.002 t值-4.372-4.143-2.201-P值＜0.001＜0.0010.028-

表4 VMAT组器官参数比较（±s，%）

表4 VMAT组器官参数比较（±s，%）

注：-表示未测算。OAR：危及器官。

OAR计划V20V30V40V50膀胱JTT98.126±2.97368.053±6.25539.688±4.19919.163±3.615 SJT97.936±3.49368.377±6.83539.681±4.02919.447±3.453 t值-0.608-0.6940.038-1.718 P值0.5430.4940.970 0.099直肠JTT91.392±5.18964.163±4.52933.592±2.9936.337±2.781 SJT91.446±5.01464.535±4.85633.678±3.0306.386±3.053 t值-0.471-0.786-0.4820 P值0.6380.440 0.6341.000小肠JTT28.761±6.86314.082±4.4795.945±2.9471.239±0.973 SJT29.075±6.69314.113±4.2185.992±3.0261.226±0.965 t值-1.520 -0.185-1.090 0.350 P值0.1280.8550.2760.729左侧股骨头JTT42.350±12.4417.896±4.9960.716±0.7370.002±0.010 SJT42.504±13.5777.632±4.7460.604±0.6860.000±0.000 t值-0.1920.830 1.132-P值0.850 0.4150.269-右侧股骨头JTT42.350±10.8356.892±3.0470.492±0.4740.000±0.000 SJT43.538±12.6917.063±4.2330.613±0.7460.000±0.002 t值-1.137-0.465-0.942-P值0.2670.6460.346-

2.3 治疗计划机器跳数和出束时间比较

dIMRT 组和sIMRT 组JTT 计划的机器跳数显著高于SJT 计划，当剂量率相同时dIMRT 组JTT 计划的出束时间较SJT 计划显著增加（P＜0.05），而sIMRT 组JTT 计划的出束时间显著短于SJT（P＜0.05），VMAT 组JTT 计划和SJT 计划的机器跳数比较差异无统计学意义（P＞0.05），但JTT 计划的出束时间显著高于SJT 计划（P＜0.05），见表5。

表5 治疗计划机器跳数和出束时间比较（±s）

表5 治疗计划机器跳数和出束时间比较（±s）

组别计划机器跳数出束时间/s dIMRT组JTT1456.540±118.677 210.000±11.391 SJT1433.688±118.515 184.625±10.024 t值-3.48410.010 P值＜0.001＜0.001 sIMRT组JTT921.376±86.829304.750±28.026 SJT908.472±84.386318.875±15.759 t值-4.184-2.539 P值＜0.0010.039 JTT594.304±33.922128.125±2.147 SJT597.588±34.269121.375±0.484 t值-1.7367.488 P值0.100＜0.001 VMAT组

3 讨论与总结

放射治疗是宫颈癌的主要治疗方式，目前主要有sIMRT、dIMRT 和VMAT 3 种治疗技术。Losasso 等[9]研究发现，因宫颈癌靶区较大且形状复杂，随着射野面积增大，MLC 漏射和投射线增加，在设计计划中适当利用铅门遮挡不仅可以在不影响靶区剂量分布的前提下更好地保护OAR，还可以有效防护靶区外MLC 漏射[10-11]，JTT 是在MLC 叶片运动的同时铅门也跟随运动，SJT是MLC 叶片运动时铅门固定不变。

本研究通过对3 种治疗技术分别采用JTT 和SJT 计划对比，结果表明，靶区和OAR 受量均能满足临床治疗要求。在dIMRT 组和sIMRT 组的JTT 和SJT 计划均能有效地降低OAR（如膀胱、直肠、小肠和股骨头）V20、V30、V40的剂量，而dIMRT 组膀胱V50和sIMRT组膀胱V50、小肠V50差异无统计学意义（P＞0.05），这与冯仲苏等[12]在直肠癌中的研究结果相似。李成等[13]对鼻咽癌放疗研究表明JTT 能显著降低正常组织和OAR 的受量，但机器跳数增加6.6%。Joy 等[14]对JTT和SJT 的sIMRT 进行剂量比较，结果表明，多数正常组织V10、V20剂量下降2%。Feng 等[15]在动态调强中对JTT 和SJT 进行比较，结果表明，JTT 在头颈部、胸腹部肿瘤放疗计划中，尤其在靶区体积大形状复杂计划中降低OAR 和正常组织的受量更明显。

临床为了保证患者的治疗疗效对CI 与HI 有严格的要求[16-17]，本研究中每组计划的靶区CI 与HI 差异均无统计学意义。Schmidhalter 等[18]研究JTT 在前列腺等腹部肿瘤dIMRT 中能明显降低OAR 的受量，但机器跳数增加3%左右。本研究发现，JTT 在有效地降低OAR 的受量同时也造成机器跳数分别增加了1.6%和1.4%，在剂量率相同的情况下，dIMRT 组JTT 比SJT 出束时间增加13.7%，而sIMRT 组JTT 比SJT 出束时间减少4.6%。因调强技术在临床应用已经成熟，在给予靶区足够的剂量覆盖的同时，在周围产生高梯度的剂量陡降，能更好地保护正常器官[19]，进一步提高宫颈癌的放射治疗疗效[20]。综合考虑目前放射治疗追求的是放疗质量，可以忽略所延长的时间，因此，宫颈癌放疗应用调强放疗时运用JTT 效果优于SJT，与刘乐乐等[21]在多发脑转移瘤方面研究得出的结果类似。VMAT 组JTT 和SJT 中靶区和OAR 受量均能满足临床治疗要求，正常组织受量和靶区CI、HI、Dmax、Dmin、Dmean及机器跳数差异均无统计学意义，但JTT 所用的出束时间增加了5.6%。因此，宫颈癌VMAT 计划建议用SJT 技术。