吳曉維，崔相利

1.中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院/醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)中心/醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230031；2.中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院放療中心，安徽合肥230031

前言

宮頸癌是一種嚴(yán)重危害女性健康，影響女性生活質(zhì)量的惡性腫瘤［1］。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)（Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT）是一種新的放療技術(shù)［2-4］，此技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于宮頸癌放療［5-7］。在勾畫腫瘤時(shí)，為減少腸對(duì)腫瘤的干擾，采集宮頸癌患者定位CT 圖像時(shí)需口服造影劑溶液［8］?？诜煊皠┛赏ㄟ^增加腸內(nèi)容物的CT 值（Hounsfield Unit,HU）以便于顯影［9］。但在實(shí)施放療時(shí)，患者體內(nèi)造影劑溶液已被完全代謝。因此，口服造影劑溶液所導(dǎo)致的腸內(nèi)容物CT 值的增加可能導(dǎo)致患者體內(nèi)的劑量分布異于放療計(jì)劃的劑量分布。為了探討口服泛影葡胺溶液對(duì)劑量分布的影響，本研究分析了腸內(nèi)容物為泛影葡胺溶液和常規(guī)容物時(shí)的劑量分布差異。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

選取2017 年10 月到2018 年5 月接受VMAT 的宮頸癌患者12例，年齡52～65歲，中位年齡61歲。

1.2 常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值

選擇10 幅未做任何增強(qiáng)的腹部CT 圖像。利用Monaco 5.1放療計(jì)劃軟件勾畫腸組織。因腸內(nèi)存在氣體，且氣體的HU=-1 000，嚴(yán)重降低腸的平均HU值，所以本研究選用HU的最大值為常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值。

1.3 定位CT 圖像掃描及靶區(qū)和危及器官（Organs-at-Risk,OAR）的勾畫

患者在掃描定位CT 圖像前1 h 排空膀胱，口服泛影葡胺溶液，配比為泛影葡胺（40 mL）：水（1 000 mL）。采用仰臥位，雙手互握肘關(guān)節(jié)置頭頂，雙腿并攏，熱塑膜固定，在患者體表和體膜上做好標(biāo)記。使用Philips 公司的大孔徑CT 模擬定位機(jī)（Philips Brilliance Big Bore CT）對(duì)患者進(jìn)行CT成像。掃描參數(shù)為：掃描電壓120 kV，曝光325 mAs，掃描層厚3.0 mm。將CT 圖像傳送到Monaco 5.1 放療計(jì)劃系統(tǒng)，根據(jù)RTOG 宮頸癌術(shù)后放療臨床靶區(qū)勾畫指南［10］勾畫臨床靶區(qū)，臨床靶區(qū)邊緣外放1 cm形成計(jì)劃靶區(qū)，定義為CT1。復(fù)制CT1，并更改腸內(nèi)造影區(qū)CT 值為常規(guī)的腸內(nèi)容物的CT值，定義為CT2。

1.4 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)及比較

在Monaco 5.1 放療計(jì)劃系統(tǒng)中，對(duì)每位患者的CT1 圖像設(shè)計(jì)VMAT 計(jì)劃（Plan A）。VMAT 放療采用雙弧技術(shù)，處方劑量和OAR 限量要求均參照RTOG 0418［11］。放療計(jì)劃劑量均歸一為95%以上體積的PTV達(dá)到處方劑量。將Plan A移植到CT2，保持所有參數(shù)不變，計(jì)算劑量（Plan B）。

利用計(jì)劃靶區(qū)的均勻性指數(shù)（HI）［12］、適形度指數(shù)（CI）［13］、最小劑量（Dmin）、最大劑量（Dmax）和平均劑量（Dmean）分析口服泛影葡胺溶液對(duì)計(jì)劃靶區(qū)劑量分布的影響；并利用OAR的V40、V30和V20分析口服泛影葡胺溶液對(duì)OAR受照劑量的影響。HI及CI的定義如下：其中，D2、D98和D50分別為包繞2%、98%和50%的計(jì)劃靶區(qū)體積的劑量；TVDP、TV 和VDP分別為處方劑量包繞的計(jì)劃靶區(qū)體積、計(jì)劃靶區(qū)體積和處方劑量包繞的體積。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19 軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。Plan A 和Plan B 各項(xiàng)指標(biāo)間的比較采用配對(duì)t 檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值

分析10幅未做任何增強(qiáng)的腹部CT圖像，其常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值的平均值為61.4。

2.2 口服泛影葡胺對(duì)計(jì)劃靶區(qū)和OAR劑量分布的影響

利用式（1）和（2）計(jì)算宮頸癌患者計(jì)劃靶區(qū)的HI和CI。圖1為12例宮頸癌患者的計(jì)劃靶區(qū)HI分布和對(duì)應(yīng)的CI 分布。利用配對(duì)t 檢驗(yàn)對(duì)Plan A 和Plan B中HI或CI進(jìn)行分析，結(jié)果顯示差異無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。詳見表1。

圖1 12例宮頸癌患者的HI和CI分布比較Fig.1 Comparison of homogeneity index(HI)and conformity index(CI)for 12 cervical cancer patients

表1 12例宮頸癌患者靶區(qū)均勻度和適形度及其差值M(A)-M(B)Tab.1 HI and CI of target areas and their difference value M(A)-M(B)of 12 cervical cancer patients

利用配對(duì)t 檢驗(yàn)分析計(jì)劃靶區(qū)Dmin、Dmax、Dmean和OAR（小腸、直腸和膀胱）V40、V30、V20的差異。結(jié)果顯示計(jì)劃靶區(qū)的Dmean、小腸的V40、V30、V20有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。詳見表2。

表2 計(jì)劃靶區(qū)最小、最大和平均劑量的相對(duì)百分比以及危及器官V40、V30、V20的相對(duì)百分比Tab.2 The relative percentages of the Dmin,Dmax and Dmean of planning target volume,and the relative percentages of the V40,V30,V20of OAR

3 討論

由于小腸距離宮頸癌臨床靶區(qū)較近，勾畫臨床靶區(qū)時(shí)兩者交界處不易區(qū)分。為了更清晰地區(qū)分臨床靶區(qū)和小腸，在定位CT掃描前1 h，患者需口服一定濃度的泛影葡胺溶液。但目前患者的放療計(jì)劃一般要在掃描定位CT圖像數(shù)天后執(zhí)行，此時(shí)泛影葡胺溶液已被排出體外。因此，口服泛影葡胺溶液會(huì)造成患者腸內(nèi)容物在放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和執(zhí)行時(shí)CT值的差別。本研究發(fā)現(xiàn)患者口服泛影葡胺溶液的CT值為434 HU，對(duì)應(yīng)的相對(duì)電子密度為1.243，而常規(guī)腸內(nèi)容物CT值為61.4 HU，對(duì)應(yīng)的相對(duì)電子密度為1.057。腸內(nèi)容物相對(duì)電子密度的變化可能會(huì)影響宮頸癌患者的劑量分布［14-15］。

本研究利用Monaco 5.1計(jì)劃系統(tǒng)中的Force ED的功能，把患者定位CT圖像中腸造影區(qū)的CT值所對(duì)應(yīng)的相對(duì)電子密度改為常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值所對(duì)應(yīng)的相對(duì)電子密度，并分析了這兩種情況下劑量分布的差異。研究結(jié)果顯示，Plan A和Plan B中僅計(jì)劃靶區(qū)的Dmean和小腸V40、V30、V20有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這可能與下列因素有關(guān)：（1）口服泛影葡胺溶液進(jìn)入小腸后的CT值小于434 HU，濃度較低未能造成較大的劑量分布差異。當(dāng)口服高濃度的泛影葡胺溶液時(shí)才可能會(huì)造成較顯著的治療計(jì)劃劑量分布的差異，這一猜想在牛靜等［16］和許志新等［17］的研究中已得到驗(yàn)證。牛靜等［16］通過研究口服造影劑對(duì)胰腺癌VMAT劑量分布的影響，發(fā)現(xiàn)口服造影劑濃度對(duì)胰腺癌的劑量分布有一定的影響。當(dāng)CT值HU＜800時(shí)，造影劑對(duì)劑量分布不會(huì)造成太大影響；當(dāng)HU＞800時(shí)，此影響將顯著增加。（2）相對(duì)于PlanA，Plan B中小腸造影區(qū)改為正常腸內(nèi)容物的相對(duì)電子密度值1.057。這種相對(duì)電子密度的變化會(huì)導(dǎo)致射線通過路徑的有效深度發(fā)生變化［14］。因此，當(dāng)射線的路徑為經(jīng)過小腸到達(dá)計(jì)劃靶區(qū)時(shí)，射線在Plan B中計(jì)劃靶區(qū)沉積的劑量比PlanA更多，進(jìn)而造成Plan B計(jì)劃靶區(qū)的Dmean略高于Plan A，有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是此差異的絕對(duì)值較?。ㄐ∮?.1%），滿足臨床要求。（3）宮頸癌放療計(jì)劃采用雙全弧技術(shù)。雙全弧技術(shù)的機(jī)架角可沿360°方向旋轉(zhuǎn)兩次，每2°可產(chǎn)生一個(gè)子野。針對(duì)貢獻(xiàn)計(jì)劃靶區(qū)劑量的子野，為滿足正常組織對(duì)劑量的要求，該技術(shù)可從不同方向設(shè)置子野，即劑量可從不同部位到達(dá)計(jì)劃靶區(qū)，進(jìn)而較大程度地降低經(jīng)過腸造影區(qū)的子野數(shù)，減小口服造影劑對(duì)計(jì)劃靶區(qū)劑量分布的影響，所以除計(jì)劃靶區(qū)Dmean，計(jì)劃靶區(qū)的其他參數(shù)未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Plan A和Plan B中的子野參數(shù)保持一致，但小腸的造影區(qū)相對(duì)電子密度改為1.057，這顯著改變了小腸的劑量分布，因此，兩種計(jì)劃比較，小腸V40、V30、V20有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但其他正常組織的相對(duì)電子密度無改變，因而，對(duì)應(yīng)的劑量分布幾乎沒有變化，參數(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

肖江洪等［18］研究造影劑對(duì)盆腔腫瘤術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療劑量計(jì)算的影響，發(fā)現(xiàn)計(jì)劃靶區(qū)的Dmean、CI和膀胱V40均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。顧文棟等［19］也研究了宮頸癌患者口服造影劑對(duì)盆腔劑量分布的影響。首先對(duì)每例患者設(shè)定VMAT計(jì)劃，再人為把腸內(nèi)容物CT值設(shè)置為水的CT值，保持兩個(gè)計(jì)劃的等中心位置、機(jī)架旋轉(zhuǎn)的起止角度、處方劑量和權(quán)重等參數(shù)一致，且兩種計(jì)劃的處方劑量都平衡至相同值，該研究結(jié)果顯示計(jì)劃靶區(qū)的CI和HI、小腸V30、股骨頭V35及膀胱V45都無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。為克服小腸內(nèi)造影劑對(duì)射線衰減的影響，機(jī)器跳數(shù)的增加和更改腸造影區(qū)的CT值為常規(guī)腸內(nèi)容物CT值所獲得的結(jié)果是相似的。此外，與顧文棟等［19］的研究相比，本研究把腸內(nèi)容物設(shè)置為常規(guī)腸內(nèi)容物的CT值更接近臨床實(shí)際情況。Zhang等［20］也研究了口服造影劑在宮頸癌術(shù)后放療中對(duì)盆腔劑量分布的影響，發(fā)現(xiàn)口服造影劑對(duì)計(jì)劃靶區(qū)和周圍正常組織劑量的影響無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，為了提高腫瘤靶區(qū)和OAR勾畫的準(zhǔn)確性，掃描定位CT圖像時(shí)可口服被稀釋過的造影劑，但應(yīng)盡量避免口服高濃度的造影劑溶液。目前口服的造影劑溶液［配比=泛影葡胺（40 mL）：水（1 000 mL）］對(duì)放療劑量分布的影響可以忽略。