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

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。