基于AAA 算法的三种调强方式在宫颈癌放射治疗中的剂量学比较

2024-02-28 03:27韩超陈晶晶陈宏林苗慧通信作者
医疗装备 2024年1期
关键词:剂量学靶区放射治疗

韩超,陈晶晶,陈宏林,苗慧( 通信作者)

1 徐州市肿瘤医院 (江苏徐州 221005);2 邳州市人民医院 (江苏邳州 221300)

宫颈癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤,近年来发病率较高[1]。放射治疗是宫颈癌的有效治疗手段,具有易操作、创伤小等优点[2]。随着放射治疗技术的不断发展,调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)已成为治疗宫颈癌的主流技术[3]。IMRT 是一种采用不同角度、强度的射线束对靶区进行逐点调制,使射线沉积剂量均匀分布在靶区内,可在提高靶区剂量的同时降低周围正常组织的受照剂量,已经广泛应用于临床。

目前,临床常使用以下3 种IMRT 技术,包括容积旋转调强(rapidarc,RA)、动态调强(sliding window,SW)和动态调强固定钨门(fixed jaw,FJ)技术[4-6]。以上3 种IMRT 技术在剂量学上均可以满足宫颈癌患者术后放射治疗的要求。近年来,国内外许多学者报道了上述3 种IMRT 技术在宫颈癌放射治疗计划中的剂量学差异[7-10],但关于3 种IMRT 技术比较分析的报道仍较少。本研究旨在比较分析宫颈癌术后3 种IMRT 技术的剂量学差异,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2023 年1—5 月我院行宫颈癌术后盆腔辅助性放射治疗的30 例患者,年龄50~68 岁,中位年龄54 岁。纳入标准:病理证实为宫颈癌;均行子宫切除术和盆腔淋巴结清扫术;年龄18 岁以上;Karnofsky 评分≥70 分。排除标准:放射治疗前合并心、肝、肾等脏器功能不全。入选患者均对本研究知情同意,并经医院医学伦理委员会审批通过(伦理审批号:2023-03-014-K01)。

1.2 定位及CT 扫描

使用SIEMENS CT 模拟定位机(SIEMENS 公司,型号:Somatom Definition AS)进行扫描,自由呼吸状态下行轴向扫描,轴向厚度为0.5 cm,电压为120 kV,电流为350 mAs。所有患者均采用仰卧位,双上肢交叉抱肘置于前额,双下肢自然伸直,采用热塑模固定体位。定位0.5 h 前排空膀胱后饮水500 ml,扫描前叮嘱患者排空直肠。膀胱充盈及直肠排空后,采用定位CT 机扫描,扫描范围从腰1 椎体上缘至耻骨联合下5 cm,层厚为0.5 cm。CT 图像导入Eclipse 13.5 治疗计划系统(Varian 公司),由2 名副主任医师勾画靶区和危及器官(organs at risk,OARs)。

1.3 靶区勾画及计划设计

放射治疗医师根据RTOG 勾画指南共识勾画靶区[11]。靶区勾画包括临床靶区(clinical target volume,CTV)和计划靶区(planning target volume,PTV)。CTV 为术后盆腔残留肿瘤组织可能存在的区域,包括子宫切除术切口、盆腔淋巴结清扫区域及盆腔血管周围。为防止患者呼吸、体位等因素导致的放射治疗误差,CTV 向外扩展0.5 cm 即为PTV,危及器官包括脊髓、直肠、小肠和双侧股骨头。PTV 处方剂量为45 Gy/25 F。

使用Eclipse 13.5 治疗计划系统(treatment tanning ystem,TPS)调用各向异性解析(anisotropy analysis algorithm,AAA)[12]算法,为每例患者均设计RA、SW、FJ 3 种调强方式的放射治疗计划。其射野方式分别为单全弧、7 野均分、7 野均分固定钨门。采用瓦里安VitalBeam 机型,以6 MV 光子束、多叶准直器(multi-leaf collimator,MLC)叶片在等中心处投影宽度为0.5 cm,经多次优化迭代后使95%PTV的处方剂量为45 Gy/25 F,至少99%的PTV 照射剂量为42.75 Gy。

1.4 剂量学指标评估[13-15]

(1)PTV 的平均剂量(mean dose,Dmean);(2)PTV 的均匀性指数(heterogeneity index,HI),HI=(D2%-D98%)/D50%,式中的D2%、D98%和D50%分别代表PTV 剂量分布中2%、98%和50%体积受照射剂量;(3)PTV 的适形指数(conformity index,CI),CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref,VT.ref表示处方剂量包含 PTV 体积,Vref表示处方剂量覆盖总体积,VT表示计划靶区体积,CI数值趋近于1 表示适形度越好;(4)OARs(脊髓、直肠、小肠和双侧股骨头)的最大剂量(Dmax)和相应剂量-体积(如V30、V40等);(5)加速器跳数(monitor unit,MU);(6)低剂量区指数(low dose area inde,LDAI),定义为V5/VPTV,即5 Gy 剂量线覆盖体积与PTV 体积的比值。

1.5 统计学处理

根据剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)提取各剂量学指标数据,并应用SPSS 22.0 统计学软件对数据进行分析。采用重复测量方差分析比较不同调强方式间的剂量学指标差异;若方差分析结果显著,则进一步行LSD-t检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

30 例宫颈癌术后患者的不同放射治疗计划比较,结果见表1。RA、SW 和FJ 3 种调强方式的PTV 平均剂量比较,差异无统计学意义(P>0.05)。RA 调强方式的CI和HI明显优于SW 和FJ,且MU 显著减少(P<0.001)。RA 调强方式的LDAI 明显高于 SW 和 FJ,差异有统计学意义(P<0.05)。在OARs 剂量方面,直肠和膀胱部位的RA 在V40低于SW 和FJ,差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 PTV 和OARs 的三种剂量学比较(±s)

表1 PTV 和OARs 的三种剂量学比较(±s)

参数 RA SW FJ F P直肠Dmax(Gy) 47.27±1.24 47.08±1.19 47.18±1.27 0.198 0.508 V40 (%) 43.23±25.82 46.39±21.30 46.24±20.74 0.021 0.026膀胱Dmax(Gy) 48.05±1.87 48.11±1.42 48.03±1.02 0.321 0.432 V40 (%) 40.39±16.60 45.39±19.33 44.39±18.65 0.013 0.025脊髓Dmax(Gy) 36.52±9.74 35.22±10.64 34.96±10.29 0.274 0.214小肠Dmax(Gy) 47.28±2.48 47.00±1.78 47.17±1.82 0.403 0.685 V30 (%) 14.17±5.21 14.06±3.98 13.97±4.54 0.844 0.606 V40 (%) 5.81±2.27 5.09±1.59 5.15±1.63 0.022 0.027股骨头L Dmax(Gy) 41.66±6.36 37.49±6.36 37.50±7.05 0.000 0.001 V40 (%) 1.17±1.30 0.36±0.76 5.81±2.27 0.021 0.081股骨头R Dmax(Gy) 40.79±8.02 37.19±7.39 38.10±7.56 0.006 0.023 V40 (%) 1.46±1.68 0.30±0.72 0.88±2.16 0.029 0.351 LDAI V5 / VPTV 14.71±5.78 14.23±5.50 14.00±5.36 0.002 0.001 PTV Dmean(Gy) 46.45±0.14 46.32±0.17 46.36±0.14 0.118 0.180 CI 1.02±0.02 0.99±0.01 0.99±0.01 0.002 0.001 HI 0.07±0.01 0.06±0.01 0.06±0.01 0.020 0.067 MU 419.20±35.39 1151.10±155.83 978.00±118.26 0.000 0.000

3 讨论

一般来说,基于AAA 算法的IMRT 可分为RA和SW。在 IMRT 实现过程中,为了可以在射野内调节射束强度,MLC 的形状常是不规则的。直线加速器的MLC 过中线运动的距离会限制 IMRT的最大射野,当射野X 方向宽度 >14.5 cm 时,MLC 会出现分野现象。宫颈癌术后放射治疗时,射野宽度均会 >14.5 cm,此时可进行拖动并固定X方向的一侧准直器,使射野宽度控制在14.5 cm 内进行照射,即FJ 调强技术,其是SW 技术的特殊应用。

本研究通过收集30 例宫颈癌术后患者的放射治疗计划数据,比较3 种调强方式在PTV 剂量指标、OARs 受照剂量及MU、LDAI 等的差异。近年来,国内外已有学者基于AAA 算法对宫颈癌不同放射治疗技术进行剂量学比较,但仅进行两两比较,如IMRT 与RA 比较、IMRT 的分野技术与固定准直器技术比较[17-19],但关于3 种调强方式比较报道较少。本研究结果显示,尽管3 种调强方式在PTV 平均剂量指标方面差异无统计学意义,但CI和HI、OARs 的V40、MU 方面,RA 调强方式表现出明显优势,说明RA 调强方式在保证靶区剂量的同时更能保护OARs,减少正常组织的不良反应,并缩短治疗时间[14,20]。 RA 调强方式的LDAI 明显高于SW和FJ,差异有统计学意义(P<0.05)。而小肠V40、双侧股骨头Dmax方面,RA 调强方式剂量偏高,但根据QUANTEC 对正常组织的限定标准[16]其均在临床可接受范围内。

综上所述,RA 调强方式在宫颈癌术后放射治疗中具有较好的剂量学优势,且可缩短治疗时间。建议物理师在制定宫颈癌术后放射治疗计划时,优先考虑使用RA 调强方式。

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