2018, Vol. 42
宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤之一，近十几年来我国宫颈癌的发病率和病死率在逐年升高[1]。放疗是治疗宫颈癌的主要手段之一，各期均可选择放疗。对于宫颈癌术后具有高危复发因素的患者，行术后盆腔放疗可以降低复发风险和延长无进展生存时间[2]。宫颈癌术后盆腔调强放疗（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）是目前常用的外照射放疗技术，在疗效和不良反应方面优于常规放疗和三维适形放疗[3-4]。
容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc radiotherapy，VMAT）是一种新的调强方法，最早由Yu[5]在1995年提出，Otto[6]于2008年对其算法进行改进，并开始用于临床。与IMRT相比，VMAT用于宫颈癌术后盆腔放疗在剂量学上是否更具优势？我们比较了不同弧度的VMAT计划与5野IMRT（5-field IMRT，5F-IMRT）计划之间的剂量学差异，现报道如下。
1 资料与方法 1.1 研究对象回顾性分析2015年5月至2016年12月我院放疗科的10例宫颈癌患者术后盆腔外照射的5F-IMRT计划资料。患者年龄34~61岁，中位年龄48岁；按2009年国际妇产科学联盟（FIGO）分期[7]均为Ⅰb~Ⅱa期；手术方式均为全子宫+双侧附件切除术+盆腔淋巴结清扫术，术后有复发高危因素。所有患者均于检查前签署了放疗知情同意书。
1.2 CT模拟定位患者取仰卧位，真空垫或体膜固定体位，CT模拟定位机（SOMATOM，德国西门子）行增强扫描，扫描层厚为5 mm，层间距为5 mm，层数70~80，扫描范围为腰3椎体上缘至坐骨结节下2 cm。然后将CT扫描图像传入Eclipse治疗计划系统（美国瓦里安）。
1.3 靶区和危及器官的勾画在Eclipse治疗计划系统上进行靶区勾画，临床靶区包括阴道残端、部分阴道及盆腔淋巴结引流区（部分髂总、髂外、髂内、宫旁、闭孔、骶前）。计划靶区（plan target volume，PTV）为临床靶区各个方向外放0.5~1.0 cm。同时勾画小肠（包括结肠）、直肠、膀胱和股骨头等危及器官。
1.4 靶区处方剂量和危及器官限量靶区处方剂量为2 Gy/次，共25次，总剂量为50 Gy。要求至少95%的PTV达到处方剂量，PTV外不出现≥110%的剂量热点。照射野危及器官限量：小肠V40（小肠受照40 Gy的体积百分比）≤50%；直肠和膀胱V50（直肠和膀胱受照50 Gy的体积百分比）≤50%；股骨头V50（股骨头受照50 Gy的体积百分比）≤5%。
1.5 放疗计划设计在Eclipse治疗计划系统上对10例宫颈癌术后患者设计单弧VMAT和双弧VMAT放疗计划。单弧VMAT：顺时针179°~181°；双弧VMAT：顺时针179°~181°，逆时针181°~179°。5F-IMRT机架角度数为70°、125°、180°、235°、290°。均采用6 MV-X线照射。
1.6 剂量学参数评估PTV剂量学参数包括最大剂量（Dmax）、平均剂量（Dmean）、最小剂量（Dmin）、适形度指数（conformity index，CI）、均匀性指数（homogeneity index，HI）和加速器跳数（monitor unit，MU）。CI计算公式为：CI=（TVRI /TV）×（TVRI /VRI），TVRI为处方剂量包括的靶区体积，TV为靶体积，VRI为处方剂量包括的总体积，CI值在0到1之间，CI值越大表明靶区适形度越高。HI计算公式为：HI=（D2%-D98%）/D50%，D2%为靶区最大近似剂量，D98%为靶区最小近似剂量，D50%近似靶区平均剂量，HI值越小说明靶区剂量分布越均匀。危及器官剂量学参数包括：最大剂量（Dmax）和平均剂量（Dmean），以及接受10、20、30、40、50 Gy照射剂量的体积占总体积的百分比。
1.7 统计学方法采用SPSS22.0统计学软件进行分析，计量资料采用x± s表示，数据符合正态分布且方差齐。组间比较采用单因素方差分析检验，组间两两比较采用LSD检验。P < 0.05表示差异有统计学意义。
2 结果 2.1 靶区剂量分布和MU评估结果5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗计划均能满足靶区处方剂量的要求（图 1）。3种放疗计划的Dmax、Dmean、CI和HI之间的差异有统计学意义（F=24.102、13.710、5.919、11.045，均P < 0.05）。3种放疗计划的Dmin的差异无统计学意义（F=3.323，P>0.05）。单弧VMAT和双弧VMAT计划的MU明显少于5F-IMRT计划，差异有统计学意义（F=295.138，P < 0.05）（表 1）。
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图 1 5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗技术靶区的剂量体积直方图 Figure 1 The dose-volume histogram of targets of 5F-IMRT, SA-VMAT and DA-VMAT plans 图中，5F-IMRT：5野调强放疗；SA-VMAT：单弧容积旋转调强放疗；DA-VMAT：双弧容积旋转调强放疗。 5F-IMFT: 5 field intensity-modulated radiotherapy; SA-VMAT: single arcing volumetric modulated arc radiotherapy; DA-VMAT: double arcing volumetric modulated arc radiotherapy. |
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表1 5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗技术靶区剂量学参数比较（x± s） Table 1 Comparison of dosimetric parameters for targets in 5F-IMRT, SA-VMAT and DA-VMAT plans(x± s) |
5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗计划均能满足危及器官的剂量要求。由表 2可知，对于小肠的参数Dmax，5F-IMRT和双弧VMAT计划优于单弧VMAT，差异有统计学意义（F=16.069，P < 0.05）；3种计划的Dmean差异无统计学意义（F=0.074，P>0.05）。对于直肠的参数Dmax，5F-IMRT和双弧VMAT计划优于单弧VMAT，差异有统计学意义（F=7.521，P < 0.05）；3种计划的Dmean差异无统计学意义（F=2.184，P>0.05）。对于膀胱的参数Dmax，5F-IMRT和双弧VMAT计划优于单弧VMAT，差异有统计学意义（F=13.966，P < 0.05）；对于参数Dmean，5F-IMRT优于单弧VMAT和双弧VMAT，差异有统计学意义（F=10.021，P < 0.05）。对于左、右股骨头，3种计划的Dmax差异无统计学意义（F=0.194、0.341，均P>0.05）；对于参数Dmean，单弧VMAT和双弧VMAT优于5F-IMRT，差异有统计学意义（F=12.149、8.712，均P < 0.05）。
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表2 5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗技术危及器官剂量学参数比较[（x± s）/cGy] Table 2 Comparison of dosimetric parameters for organs at risk in 5F-IMRT, SA-VMAT and DA-VMAT plans[(x± s)/cGy] |
由表 3可知，5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗计划在小肠和直肠V10、V20、V30、V40、V50中的差异均无统计学意义（F=0.010~1.731，均P>0.05）。3种计划在膀胱V50中的差异无统计学意义（F=2.061，P>0.05）；在膀胱V20、V30、V40中，5F-IMRT优于单弧VMAT和双弧VMAT，差异有统计学意义（F=5.142、20.095、7.387，均P < 0.05）。3种计划在左股骨头V40中的差异无统计学意义（F=2.650，P>0.05）；对于左股骨头参数V20和V30，单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT，差异有统计学意义（F=3.717、16.040，均P < 0.05）。3种计划在右股骨头V10、V20中的差异无统计学意义（F=2.043、2.984，均P>0.05）；对于右股骨头参数V30和V40，单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT，差异有统计学意义（F=10.873、7.791，均P < 0.05）。
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表3 5F-IMRT、单弧VMAT和双弧VMAT 3种放疗技术危及器官剂量学参数比较[（x± s）/%] Table 3 Comparison of dosimetric parameters for organs at risk in 5F-IMRT, SA-VMAT and DA-VMAT plans[(x± s)/%] |
宫颈癌术后盆腔IMRT是目前常用的外照射放疗技术，在疗效和不良反应方面优于常规放疗和三维适形放疗，但其治疗时间相对较长。有文献报道，延长治疗时间可以修复肿瘤细胞DNA、增加肿瘤的增殖概率，导致肿瘤控制概率降低[8]。体外照射宫颈癌细胞，随着照射时间延长，肿瘤细胞的存活率会逐步增高[9]。MU减少，即减少了散射，正常组织的散射量也减少，理论上降低了第二原发肿瘤的发生率[10]。
VMAT技术是一种新的调强方式，可以通过调整多叶光栅的形状和输出剂量率配合机架的旋转，在较短的时间内对靶区进行剂量强度调制，提高了靶区的生物效应和治疗效率[11]。
宫颈癌术后外照射放疗靶区形状不规则，变化较大，其周围又有众多危及器官；另外，患者在治疗时需要憋小便，治疗时间过长增加了患者不适感，增加了不自主运动，可能引起摆位误差。能否利用VMAT技术达到IMRT相同的剂量学要求，同时减少MU和缩短治疗时间？宫颈癌术后外照射是否可以应用VMAT技术进行，不仅能达到IMRT的剂量学要求，同时又能减少MU和治疗时间？不少学者针对以上问题进行了研究，如杨波等[12]对比了宫颈癌术后固定野调强放疗（FF-IMRT）和容积调强弧形治疗（VIMAT）计划的剂量学差异，FF-IMRT计划采用9野均分共面照射，VIMAT计划采用2个全弧照射；与9野IMRT比较，VIMAT计划PTV的95%覆盖度增加（t=9.84，P=0.000）、最大剂量（Dmax）降低（t=-3.51，P=0.005）、CI变差（t=5.93，P=0.000）；正常组织保护方面VIMAT计划略好于FF-IMRT；与9野IMRT比较，VIMAT计划MU减少57%（t=-40.54，P=0.000）。杨国姿等[13]比较了双弧VMAT（RapidArc）与7野固定野动态IMRT两种宫颈癌术后放疗的剂量学参数及急性不良反应发生率，发现RapidArc靶区剂量适形度较高（t=3.13，P < 0.05），但均匀性略低（t=-4.25，P < 0.05）；RapidArc计划股骨头V20和V30均低（t=2.56、2.34，P < 0.05）；RapidArc计划MU减少52.1%，治疗时间缩短46.8%；两组急性不良反应发生率差异无统计学意义。可见双弧VMAT计划达到了或略优于IMRT计划的要求，并且减少了MU并缩短了治疗时间。在宫颈癌根治性放疗中取得了同样的研究结果[14-15]。
临床上治疗患者是为了达到最大的增益比，理论上单弧VMAT或减少IMRT的野数势必也能降低MU和缩短治疗时间，这样双弧VMAT计划是否还能具有优势？因此，我们分析了单弧VMAT、双弧VMAT和5F-IMRT计划之间的剂量学差异。研究结果显示，单弧VMAT、双弧VMAT和5F-IMRT计划均能满足靶区处方剂量的要求，在靶区Dmax、Dmean、CI和HI上，双弧VMAT与5F-IMRT放疗计划相当，单弧VMAT计划最差。单弧VMAT和双弧VMAT计划的MU明显少于5F-IMRT计划。在危及器官保护方面，从小肠、直肠和膀胱Dmax参数来看，双弧VMAT与5F-IMRT计划相当，单弧VMAT计划最差。膀胱V20、V30和V40，5F-IMRT优于单弧VMAT和双弧VMAT，差异有统计学意义。对于左股骨头参数V20和V30，单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT，差异有统计学意义。对于右股骨头参数V30和V40，单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT，差异有统计学意义。
此外，有研究发现，双弧VMAT计划不仅能更好地保护照射野里的正常组织，对周边组织的辐射剂量也较小[16]。增加IMRT的野数，是否能得到好的剂量学的优势？Sharfo等[17]研究发现宫颈癌12野和20野IMRT计划质量优于单弧和双弧VMAT计划，但是治疗时间长。
在实际工作中，对于个体患者来说，最佳治疗技术的选择取决于治疗计划质量和治疗时间之间的权衡。综上所述，宫颈癌术后放疗，双弧VMAT计划在靶区剂量学参数上与5F-IMRT计划相当，单弧VMAT计划较差。在危及器官保护方面，3种计划各有优势，但VMAT计划MU明显减少，可以提高治疗效率，值得临床进一步研究。
利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，不涉及任何利益冲突。
作者贡献声明 马建华负责方法建立、论文撰写和修改；李明负责方法设施；刘宝玲、屠婷婷负责数据处理；尚玉萍、王忠明负责论文审阅。
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