VMAT 与IMRT 在局部晚期宫颈癌放疗中的剂量学差异

魏纯霄 田含含 韩济华

南京医科大学附属淮安第一医院放疗科，淮安 223300

宫颈癌是严重威胁女性健康的恶性肿瘤之一，全球宫颈癌年龄标准化发病率为13.3/10 万[1]。在我国，宫颈癌发病率居女性恶性肿瘤的前列，具有高发病率和病死率，有调查结果显示， 2003—2018年，20～79 岁女性宫颈癌标准化发病率和标准化病死率均呈明显的逐年增长趋势[2]。近80%的宫颈癌患者就诊时已处于局部晚期[3]，通常对于局部晚期宫颈癌患者不推荐手术治疗，应以同步放化疗为主。目前宫颈癌放疗包括固定野调强适形放射治疗（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）、容积弧形调强放射治疗（volumetric intensity modulated arc therapy，VMAT）等，其中，IMRT 是主流的宫颈癌放疗方式，与常规放疗相比，其具有较高的适形度及靶区内剂量均匀性[4]。VMAT 是一种新型的调强方式，不仅具有固定野IMRT 的优势，且在多数肿瘤中具有更好的均匀性和适形度，能更好地保护危及器官并缩短治疗时间[5]。本研究拟通过比较分析VMAT 与固定野IMRT 在局部晚期宫颈癌延伸野放疗计划中的剂量学差异，为局部晚期宫颈癌的放疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2019 年1 月至2021 年12 月南京医科大学附属淮安第一医院收治的20 例宫颈癌患者的临床资料。患者年龄（56.3±9.1）岁，范围39～78 岁。纳入标准： 经组织病理学检查结果诊断为宫颈癌，根据国际妇产科联盟临床分期标准（FIGO）[6]划分为ⅡB～ⅢB 期；患者体力活动评分≤2 分；经MRI 检查确诊有腹主动脉旁淋巴结转移。排除标准：除腹主动脉旁淋巴结外还有其他远处转移；既往接受过放疗、化疗；有其他恶性肿瘤病史。

所有患者均于检查和治疗前签署了知情同意书。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

1.2 主要仪器设备

采用瑞典医科达公司Infinity、Versa HD 医用直线加速器和XVI 影像系统，其中，医用直线加速器具备全电动的80 片多叶光栅，最大照射野为40 cm×40 cm；采用医科达公司Monaco 放疗计划系统制定放疗计划。采用荷兰飞利浦公司的Brilliance CT Big Bore 模拟定位机实施模拟定位。

1.3 CT 定位及靶区勾画

患者治疗前排空直肠，提前1 h 排空膀胱后憋尿，然后进行CT 扫描。CT 定位后，根据国际辐射单位和测量委员会 83 号报告[7]由放疗科副主任医师进行靶区勾画，包括计划靶区（planning target volume，PTV）、转移淋巴结计划靶区（planning gross target volume for lymph node lesion，PGTVnd），以及膀胱、直肠、双侧股骨头、 肝、双肾、小肠、脊髓等危及器官。

1.4 放疗计划

由同一位物理师在每例患者的CT 图像上分别设计共面 7 野均分 IMRT 和共面两弧 VMAT 2 种计划。PTV 的总处方剂量为50.40 Gy，分28 次完成；PGTVnd的总处方剂量为59.92 Gy，分28 次完成。按照随机数字表法将患者分为IMRT 组和VMAT 组，每组10 例，分别进行IMRT 和VMRT的放疗计划；其中IMRT 组患者年龄（54.1±7.1）岁，VMAT 组患者年龄（58.1±10.8）岁。

1.5 观察指标

PTV 和PGTVnd的剂量参数：最高剂量（Dmax）、最低剂量（Dmin）、 平均剂量（Dmean）、均匀性指数（homogeneity index，HI）和适形指数（conformity index，CI）。CI 的取值范围为0～1，越接近1，表示靶区的适形度越好；HI 的值越小，表示靶区的均匀性越好。

危 及 器 官 剂 量 参 数：Dmean、V10Gy、V20Gy、V30Gy、V40Gy、V50Gy（VxGy表示接受≥x Gy 照射的体积占总体积的百分比）。

评估加速器输出的机器跳数和治疗时间，比较2 种计划的机器总跳数和有效治疗时间，有效治疗时间为单次治疗加速器的出束时间。

1.6 统计学方法

采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用t检验（方差齐）。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PTV 及 PGTVnd 的剂量参数比较

VMAT 和IMRT 2 种放疗技术靶区的剂量分布均能够满足处方剂量要求。由表1 可知，在PTV中，VMAT 组的CI 高于IMRT 组，且差异有统计学意义（t=-2.190，P=0.035），VMAT 组和IMRT组的Dmax、Dmin、Dmean、HI 的差异均无统计学意义（均P＞0.05）。在PGTVnd中，VMAT组的HI 低于IMRT 组，且差异有统计学意义（t=-2.315，P=0.026），VMAT 组和IMRT 组的Dmax、Dmin、Dmean、CI 的差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 20 例局部晚期宫颈癌患者2 种放疗计划的计划靶区剂量参数比较（±s）Table 1 Comparison of planning target volume dose parameters for two radiotherapy plans in 20 locally advanced cervical cancer patients (±s)

表1 20 例局部晚期宫颈癌患者2 种放疗计划的计划靶区剂量参数比较（±s）Table 1 Comparison of planning target volume dose parameters for two radiotherapy plans in 20 locally advanced cervical cancer patients (±s)

注：IMRT 为调强适形放射治疗；VMAT 为容积弧形调强放射治疗；PTV 为计划靶区；Dmax 为最高剂量；Dmin 为最低剂量；Dmean 为平均剂量；HI 为均匀性指数；CI 为适形指数；PGTVnd 为转移淋巴结计划靶区

参数 IMRT组（n=10） VMAT组（n=10） t值 P值PTV Dmax（Gy） 61.24±1.05 61.35±1.12 -0.321 0.750 Dmin（Gy） 47.09±1.12 47.20±1.27 -0.296 0.769 Dmean（Gy） 52.29±1.01 52.35±1.12 -0.178 0.860 HI 0.27±0.01 0.27±0.02 0.469 0.642 CI 0.79±0.23 0.81±0.03 -2.190 0.035 PGTVnd Dmax（Gy） 64.35±1.12 64.24±1.05 -0.321 0.750 Dmin（Gy） 60.34±1.12 59.87±1.20 1.266 0.213 Dmean（Gy） 62.35±1.12 62.18±1.08 -0.473 0.639 HI 0.07±0.01 0.06±0.01 -2.315 0.026 CI 0.37±0.05 0.41±0.08 -1.561 0.127

2.2 危及器官的剂量参数比较

2.2.1 膀胱

在膀胱受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy低于IMRT 组，且差异有统计学意义（t=2.220，P=0.032）。2 组其他参数的比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。

表2 20 例局部晚期宫颈癌患者2 种放疗计划的危及器官剂量参数比较（±s）Table 2 Comparison of dose parameters of organs at risk in 20 patients with locally advanced cervical cancer treated with two radiotherapy plans ( ±s)

表2 20 例局部晚期宫颈癌患者2 种放疗计划的危及器官剂量参数比较（±s）Table 2 Comparison of dose parameters of organs at risk in 20 patients with locally advanced cervical cancer treated with two radiotherapy plans ( ±s)

注：IMRT 为调强适形放射治疗；VMAT 为容积弧形调强放射治疗；Vx Gy 表示接受≥x Gy 照射的体积占总体积的百分比；Dmean 为平均剂量

参数 IMRT组（n=10） VMAT组（n=10） t值 P值膀胱V10 Gy（%） 99.35±1.12 99.19±1.13 -0.449 0.656 V20 Gy（%） 93.98±1.47 92.64±2.29 2.220 0.032 V30 Gy（%） 79.15±1.08 78.22±3.00 1.305 0.200 V40 Gy（%） 64.35±1.12 64.19±1.13 -0.449 0.656 V50 Gy（%） 34.35±1.12 34.09±1.39 -0.650 0.519 Dmean（Gy） 40.47±1.17 39.74±2.52 -1.176 0.247直肠V10 Gy（%） 99.26±1.07 99.09±1.39 -0.433 0.667 V20 Gy（%） 93.68±1.88 92.20±2.21 2.282 0.028 V30 Gy（%） 79.00±1.16 78.17±3.00 1.150 0.257 V40 Gy（%） 64.31±1.08 64.09±1.39 -0.558 0.580 V50 Gy（%） 35.29±1.01 35.21±1.10 0.239 0.812 Dmean（Gy） 39.21±1.10 39.08±1.39 -0.314 0.755肝V10 Gy（%） 7.93±0.10 7.73±0.39 2.372 0.023 V20 Gy（%） 5.51±0.16 5.14±0.68 2.367 0.023 V30 Gy（%） 0.78±0.03 0.76±0.06 1.265 0.214 Dmean（Gy） 4.43±0.11 4.38±0.12 1.266 0.213小肠V10 Gy（%） 95.30±1.17 94.87±1.55 0.991 0.328 V20 Gy（%） 80.24±1.05 77.67±4.64 2.416 0.021 V30 Gy（%） 42.34±6.00 39.21±1.10 2.228 0.028 V40 Gy（%） 22.34±6.01 18.35±3.05 2.628 0.012 Dmean（Gy） 34.23±6.71 30.36±3.46 2.290 0.028脊髓V10 Gy（%） 65.35±1.12 65.04±1.56 -0.723 0.474 V20 Gy（%） 42.88±6.19 38.81±2.33 2.752 0.009 V30 Gy（%） 32.35±1.12 32.24±1.04 -0.321 0.750 V40 Gy（%） 0.37±0.78 0.22±0.97 0.539 0.593 Dmean（Gy） 17.97±7.40 11.46±4.26 3.410 0.002左肾V20 Gy（%） 15.56±7.50 11.67±2.36 2.216 0.033 Dmean（Gy） 14.06±7.29 10.02±2.19 2.375 0.023右肾V20 Gy（%） 16.67±6.92 11.72±2.31 3.030 0.004 Dmean（Gy） 13.92±7.17 10.07±2.15 2.295 0.027左股骨头V10 Gy（%） 78.51±7.46 74.77±2.33 2.147 0.038 V20 Gy（%） 38.91±7.20 34.37±2.74 2.640 0.012 V30 Gy（%） 18.51±7.46 14.77±2.33 2.147 0.038 V40 Gy（%） 4.98±3.73 2.99±1.03 2.305 0.027 V50 Gy（%） 0.99±0.65 0.48±0.22 3.359 0.002 Dmean（Gy） 38.41±6.67 34.32±2.79 2.533 0.016右股骨头V10 Gy（%） 78.26±7.30 75.02±2.61 1.872 0.069 V20 Gy（%） 48.21±7.21 45.37±2.79 1.646 0.108 V30 Gy（%） 18.67±7.01 15.62±3.07 1.778 0.083 V40 Gy（%） 4.35±1.31 3.58±1.28 1.878 0.068 V50 Gy（%） 0.03±0.01 0.02±0.01 2.997 0.005 Dmean（Gy） 18.11±6.44 15.83±2.56 1.471 0.149

2.2.2 直肠

在直肠受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy低于IMRT 组，且差异有统计学意义（t=2.282，P=0.028）。2 组其他参数的比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。

2.2.3 肝

在肝受照射剂量中，VMAT 组的V10Gy、V20Gy均低于IMRT 组，且差异均有统计学意义（t=2.372、2.367，P=0.023、0.023）。2 组其他参数的比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。

2.2.4 小肠

在小肠受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy、V30Gy、V40Gy和Dmean均低于IMRT 组，且差异均有统计学意义（t=2.228～2.628，均P＜0.05）。2 组V10Gy的比较差异无统计学意义（P＞0.05）（表2）。

2.2.5 脊髓

在脊髓受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy和Dmean均低于IMRT 组，且差异均有统计学意义（t=2.752、3.410，P=0.009、0.002）。2 组其他参数的比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。

2.2.6 双肾

在左肾受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy和Dmean均低于IMRT 组，且差异均有统计学意义（t=2.216、2.375，P=0.033、0.023）；在右肾受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy和Dmean均低于IMRT组，且差异均有统计学意义（t=3.030、2.295，P=0.004、0.027）（表2）。

2.2.7 双侧股骨头

在左股骨头受照射剂量中，VMAT 组的V10Gy、V20Gy、V30Gy、V40Gy、V50Gy及 Dmean均 低 于IMRT 组，且差异均有统计学意义（t=2.147～3.359，均P＜0.05）；在右股骨头受照射剂量中，VMAT 组的 V50Gy低于IMRT 组，且差异有统计学意义（t=2.997，P=0.005）。2 组其他参数的比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。

2.3 机器总跳数和有效治疗时间比较

VMAT 组的机器总跳数为（536.16±42.37），低于IMRT 组的（614.44±59.44），且差异有统计学意义（t=-5.362，P＜0.001）；VMAT 组的有效治疗时间为（152.23±0.31）min，短于IMRT 组的（453.88±9.94） min，且差异有统计学意义（t=-151.708，P＜0.001）。

3 讨论

随着放疗技术的不断发展，放疗在宫颈癌的治疗中发挥着越来越重要的作用，相关研究结果表明，同期放化疗可显著缩小肿瘤体积并提高宫颈癌患者的总生存率[8]。VMAT 和IMRT 均可以实现均匀的靶区剂量分布，减小周边正常组织的受照剂量，具有高效、治疗时间短等特点[9-10]。有研究结果表明，与IMRT 相比，VMAT 具有更好的靶区剂量分布，危及器官也能得到更好的保护，且还能提高治疗效率，有效节省治疗时间等[10-11]。VMAT 已在头颈部肿瘤、食管癌、直肠癌及宫颈癌等多种恶性肿瘤的放疗中表现出了一定的剂量学优势[12-15]。

本研究结果显示，在PTV 中，VMAT 组的CI 明显高于IMRT 组，在PGTVnd中，VMAT 组的HI 明显低于IMRT 组，这提示VMAT 的靶区适形度及均匀性更好。VMAT 是三维放疗技术中的一种，是在 IMRT 基础上发展起来的动态容积调强技术，可以达到与IMRT 相似或更优的剂量学分布[16]。武雅琴等[17]的研究结果显示，宫颈癌伴腹主动脉旁淋巴结转移的患者，采用IMRT 和VMAT技术均可满足临床靶区剂量要求和对常见危及器官的剂量保护，而VMAT 计划在靶区CI 和HI 上优于IMRT 计划。胡丽娟等[18]的研究结果表明，采用VMAT 计划的靶区CI 与IMRT 相当，而HI 优于IMRT。

本研究结果显示，在膀胱受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy较 IMRT 组低；在直肠受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy较 IMRT 组低；在肝受照射剂量中，VMAT 组的V10Gy和V20Gy均较IMRT 组低；在小肠受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy、V30Gy、V40Gy及Dmean均 较IMRT 组 低；在 脊 髓 受 照 射 剂 量 中，VMAT 组 的V20Gy及Dmean均较 IMRT 组低；在左右肾受照射剂量中，VMAT 组的V20Gy及Dmean均较 IMRT 组低；在左股骨头受照射剂量中，VMAT 组的V10Gy、V20Gy、V30Gy、V40Gy、V50Gy及Dmean均较IMRT 组低；在右股骨头受照射剂量中，VMAT 组的V50Gy较IMRT组低。以上结果均提示，VMAT 计划较 IMRT更有利于保护周围正常组织，危及器官的受照射剂量更低。范娇娇[19]的研究结果也显示，VMAT 计划的小肠、肝脏、股骨头、肾脏等危及器官的受照射剂量均低于IMRT 计划，VMAT 计划更能保护危及器官。VMAT 在技术上更容易实现，在保护特定器官方面的可控性、灵活性更强，选择方法更多，可最大限度地降低靶区周围正常组织受照射体积和剂量[20-21]。此外，本研究结果还显示，VMAT组的机器总跳数和有效治疗时间均明显低于IMRT组，这提示VMAT 具有显著缩短治疗时间，提高放疗计划执行效率的优势。

综上所述，行局部晚期宫颈癌延伸野放疗的患者，采用 IMRT 和 VMAT 2 种计划，其靶区均能获得较为满意的剂量分布，VMAT 较IMRT 的HI及CI 均较好，能更好地保护危及器官，且可减少机器总跳数，缩短治疗时间。从剂量学角度来说，在综合条件允许的情况下，VMAT 可以作为一种更好的选择，但其临床放疗效果及并发症还需要进一步研究观察。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明魏纯霄负责研究命题的提出与设计、研究过程的实施、论文的撰写；田含含、韩济华负责数据的获取与分析、论文的起草与最终版本的修订