宫颈癌是严重威胁妇女健康的一种疾病, 也最多见的恶性肿瘤之一, 居我国女性生殖器官恶性肿瘤中首位。多年的实践证明, 防癌普查及减少与宫颈癌发生可能有关的一些因素, 可以降低发病率。一旦宫颈癌发生, 应予早期发现、及时治疗。其治疗原则, 以放射治疗和手术治疗或二者综合治疗为主, 化疗为辅。本文利用治疗计划系统计算、分析、比较、评估宫颈癌不同能量调强适形放射治疗对肿瘤组织和危及器官受照剂量的影响。

1 材料与方法 1.1 一般资料

美国瓦里安Clinac23EX医用电子直线加速器, X射线能量为6MV和15MV。在瓦里安EclipseDX放射治疗计划系统上, 为本课题的宫颈癌患者在美国GE公司16排螺旋CT定位后同时设计6MV、15MV调强适形放射治疗计划。

1.2 CT扫描定位

宫颈癌患者的临床检查和治疗方针确定后, 直肠排空、膀胱处于充分充盈状态, 患者平静自由呼吸, 俯卧于真空袋上(有条件的单位可用腹盆腔固定器), 前臂弯曲, 双手平放, 枕于颌下, 双腿自然分开约与肩同宽, 固定长度从胸部锁骨下缘水平到大腿中段。抽真空时, 双腿分开处, 技术员用拳头塞入真空袋下将真空袋向上顶, 借以固定双腿。阴道内插入标记物, 美国GE公司16排螺旋CT增强扫描定位, 按治疗计划的要求对相应部位进行CT增强扫描, CT医师在扫描时, 不但要注意CT不同扫描及重建参数对三维重建图像的影响, 而且要在工作效率和图像质量上权衡, 选择最佳条件。扫描范围应比常规CT检查范围大, 特别在立体定向放疗时, 靶区上下两端的范围更需大一些, 一般从L3椎体到耻骨联合下缘5cm, 肿瘤区层厚最好为2mm~ 5mm(具体根据肿瘤大小和定位精度要求而定)。为了获得较大的扫描范围又不至于使层次太多, 可采用混合扫描技术, 即肿瘤区层厚为2mm~ 5mm, 以外区域逐步过度为5mm~ 10mm。显示血管及肠道, 获得为进行治疗计划设计所必需的患者治疗部位的解剖资料, 其包括肿瘤的位置和范围、周围重要组织及器官的位置及结构等。

1.3 调强适形放射治疗计划设计

对于调强适形放射治疗, 需要确定的照射野参数有射野方向、能量、以及与调强方式有关的参数, 目前射野方向、能量通常手工选定, 而调强方式有关的参数通常是逆向优化确定的。射野方向及数目通常采用奇数数目、均分360°机架角的共面布置, 一般不设对穿野, 不用避开危及器官。射野总数为5 ~ 9个; 根据计划要求的难易程度, 可适当增减射野数。本课题射野数目设计为5、7、9个。

由于宫颈癌生物学行为和与周围组织的关系, 使的宫颈癌的靶区尤其是CTV勾画后, 会与重要功能脏器(危及器官)如直肠、膀胱、小肠等有相互重叠区域, 治疗计划系统在处理这些重叠区域时, 要么将其视作CTV保证照射剂量, 要么视作危及器官将其保护起来, 二者只能选择其一。在这种情况下, 需要临床医生根据临床经验和对宫颈癌生物学行为的认识, 来决定重叠区域和危及器官的权重。如宫颈癌调强适形放射治疗的一个重要作用就是对直肠功能的保护, 从解剖结构和CT影像我们可以知道, 二者经常会出现重叠区域。在这种情况下, 如果放射治疗剂量不足会导致肿瘤复发, 因此我们将设计靶区的权重大于直肠, 要求物理师在作计划时保证这一区域的剂量。

1.4 调强适形放射治疗计划的评估与确认

首先, 借助剂量体积直方图(DVH)来评估, 是否95%PTV满足处方剂量要求; 各靶区接受的最高剂量、最低剂量、平均剂量以及靶区内超过110%和小于93%处方剂量的体积和所占的比例是否满足要求。其次, 在计划系统CT图像的每一个横断面上对剂量分布进行评估, 靶区剂量与危及器官保护不能完全满足给定条件时应确定如何妥协, 如宫颈癌的PTV的剂量要求与膀胱、直肠的耐受剂量等发生冲突时, 通常是以牺牲部分膀胱、直肠的剂量为代价的。另外, 还有靶区剂量的均匀度、靶区形状的适形度等指标。同时应对治疗计划实施的难易程度, 照射时间的长短等进行评估, 确保计划顺利执行。中国医学科学院肿瘤医院对处方剂量的定义:处方剂量是指95%的PTV所接受的最低吸收剂量, PTV接受大于110%的处方剂量的体积应小于20%, PTV接受小于93%的处方剂量的体积应小于3%, PTV外的任何地方不能出现大于110%的处方剂量。

在计划系统上测量、分析、比较、评估宫颈癌6MV、15MV调强适形放射治疗照射野数目分别为5、7、9个时对肿瘤计划靶区, 膀胱、直肠、小肠、骨髓、双侧股骨头、脊髓等危及器官的剂量影响。

2 结果

在宫颈癌6MV、15MVX射线5野调强适形放射治疗中, 处方剂量满足中国医学科学院肿瘤医院对处方剂量的定义:处方剂量是指95%的PTV所接受的最低吸收剂量, PTV接受大于110%的处方剂量的体积应小于20%, PTV接受小于93%的处方剂量的体积应小于3%, PTV外的任何地方不能出现大于110%的处方剂量。在提高靶区内剂量及其均匀度、靶区适形度方面, 15MV高能X射线优于6MV低能X射线, 靶区最大剂量提高7.1%, 平均剂量提高5.8%。对危及器官膀胱、直肠的保护, 6MVX射线优于15MVX射线, 膀胱、直肠最大剂量降低约6.4%;平均剂量降低约3.9%;在脊髓、小肠、双侧股骨头、骨髓的保护方面, 15MV高能X射线和6MV低能X射线没有差别。

在宫颈癌6MV、15MVX射线7野调强适形放射治疗中, 处方剂量满足中国医学科学院肿瘤医院对处方剂量的定义。在提高靶区内剂量及其均匀度、靶区适形度方面, 15MV高能X射线优于6MV低能X射线, 靶区最大剂量提高7.4%, 平均剂量提高6.3%。对危及器官膀胱、直肠的保护, 6MVX射线优于15MVX射线, 膀胱、直肠最大剂量降低约6.8%;平均剂量降低约3.8%;在脊髓、小肠、双侧股骨头、骨髓的保护方面, 15MV高能X射线和6MV低能X射线没有差别。

在宫颈癌6MV、15MVX射线9野调强适形放射治疗中, 处方剂量满足中国医学科学院肿瘤医院对处方剂量的定义。在提高靶区内剂量及其均匀度、靶区适形度方面, 15MV高能X射线优于6MV低能X射线, 靶区最大剂量提高7.0%, 平均剂量提高6.2%。对危及器官膀胱、直肠的保护, 6MVX射线优于15MVX射线, 膀胱、直肠最大剂量降低约5.4%;平均剂量降低约4.5%;在脊髓、小肠、双侧股骨头、骨髓的保护方面, 15MV高能X射线和6MV低能X射线没有差别。

3 讨论

调强放疗(IMRT)是三维适形调强放疗的简称, 属于精确放疗的范畴, 其已经成为越来越多恶性肿瘤的主流治疗技术。IMRT与常规放疗相比的优势在于:它采用了精确的体位固定和立体定位技术:如头、体膜和真空袋固定, 用CT定位加三维重建, 其结果大大提高了放疗的定位精度、摆位精度和照射精度; 采用了精确治疗计划:逆向计算, 即医生首先确定最大优化的计划结果, 包括靶区的照射剂量和靶区周围敏感组织的耐受剂量, 然后由计算机给出实现结果的方法和参数, 从而实现了治疗计划的自动最佳优化; 采用了精确照射:能够优化配置射野内各线束的权重, 使高剂量区的分布在三维方向上与靶区的实际形状相一致, 从而可以较大幅度地增加肿瘤剂量和减少敏感组织的受量; 可在一个计划中同时实现大野照射及小野的追加剂量照射, 使不同靶区可获得相应所需剂量, 同时缩短了总的治疗时间。IMRT可完全满足放疗的“四最”的要求, 即靶区的受照剂量最大、靶区周围正常组织受照剂量最小、靶区的定位和照射最准确、靶区内的剂量分布最均匀。其临床结果可明显增加肿瘤的局部控制率, 提高放疗的有效性和治愈率; 使正常组织所受剂量大幅度降低, 减少了放射损伤, 放疗副作用明显减少。

当医用加速器的X射线能量高于10MV以上时, 高能X光子会与治疗头中多种高原子序数的材料如铅、钨等发生光核反应, 产生中子辐射^[1]。加速器能量高于8 ~ 10MV照射机头均整器、准直器、铅挡块的等会产生感生放射性核素, 如半衰期短的铝-28和铜-62(半衰期分别为2.3min和7.9min), 半衰期长的钨-187和镍-57(半衰期分别为24h和36h)。当加速器工作在任何高于8MeV的能量时都会发生光核反应, 特别是高于12MeV时增加得更快。使治疗室内空气产生少量放射性气体, 如¹³N(半衰期分别为10min)和¹⁵O(半衰期分别为2min)等^[2]。调强放疗时子野越多, 治疗时间增加, 出束时间延长, 调强放疗时的M.U.大约是普放的10倍, 加重了加速器的负荷; 同时调强适形放疗时, 因为照射时间长, 散射、漏射剂量增多, 15MV高能量时, 患者受到更多的低剂量照射。在宫颈癌6MV、15MVX射线调强适形放射治疗中, 处方剂量均能满足中国医学科学院肿瘤医院对处方剂量的定义, 不同能量调强适形放射治疗剂量分布无明显差异。因此, 宫颈癌调强适形放射治疗时X射线能量一般选用6MV而不用15MV。