余梟

摘要：目的：探討參數(shù)直接疊加和形變配準(zhǔn)疊加的方法在局部晚期宮頸癌內(nèi)外照射計(jì)劃中劑量疊加的可行性研究。方法：選取16例局部晚期宮頸癌病例，所有患者均先進(jìn)行46Gy /23次的VMAT外照射（EBRT），再行5次三維腔內(nèi)近距離治療（ICBT），6Gy/次。利用形變配準(zhǔn)技術(shù)對(duì)內(nèi)外照射計(jì)劃進(jìn)行劑量疊加，并與參數(shù)直接疊加法的值進(jìn)行比較。結(jié)果：兩種劑量疊加方法得到的HRCTV D90值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;與形變配準(zhǔn)疊加法相比，參數(shù)直接疊加法高估了膀胱劑量的值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t = 2.18，P< 0.04）。結(jié)論：形變配準(zhǔn)劑量疊加法對(duì)局部晚期宮頸癌內(nèi)外照射劑量的準(zhǔn)確評(píng)估具有一定指導(dǎo)意義。參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的劑量。

關(guān)鍵詞：局部晚期宮頸癌;參數(shù)直接疊加;形變配準(zhǔn)疊加;劑量學(xué)

【中圖分類號(hào)】R711.74 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】2107-2306（2021）09--01

前言

外照射（external beam radiotherapy，EBRT）加腔內(nèi)近距離治療（Intracavitary Brachytherapy， ICBT）聯(lián)合同步化療是中局部晚期宮頸癌的標(biāo)準(zhǔn)治療模式[1-2]。由于宮頸癌放療中內(nèi)外照射計(jì)劃一般都是在不同的CT圖像上完成設(shè)計(jì)和評(píng)估，如何將多次計(jì)劃中的劑量進(jìn)行累計(jì)疊加對(duì)評(píng)估腫瘤局部控制和危及器官的毒副反應(yīng)至關(guān)重要。根據(jù)歐洲居里治療協(xié)作組歐洲放射治療協(xié)會(huì)（GEC-ESTRO）的推薦[3]，內(nèi)照射中感興趣區(qū)的三維DVH劑量參數(shù)可與外照射的處方劑量直接疊加評(píng)估患者腫瘤和各危及器官的總劑量。但目前廣泛使用的調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）或容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（VMAT）外照射技術(shù)使腫瘤組織劑量分布高度適形，危及器官（OARs）受照射劑量梯度大且分布極不均勻，直接疊加法的使用可能最終導(dǎo)致不準(zhǔn)確的累積劑量評(píng)估。為探究宮頸癌患者內(nèi)外放療計(jì)劃的劑量疊加準(zhǔn)確性方法，本文使用形變配準(zhǔn)算法對(duì)宮頸癌內(nèi)外照射三維劑量進(jìn)行疊加，結(jié)果與劑量直接疊加法進(jìn)行比較，研究兩種疊加方法的劑量學(xué)差異。

1 材料與方法

1.1 一般臨床材料

選取16例2017年6月到2019年4月在中國科技大學(xué)附屬第一附院放療科行根治性外照射宮頸鱗癌患者，年齡30～55歲，中位數(shù)為41歲。根據(jù)國際婦產(chǎn)科學(xué)聯(lián)合會(huì)（FIGO）制定標(biāo)準(zhǔn)[4]，臨床分期為ⅡA期2例，ⅡB期6例，ⅢB期7例，ⅣA期1例，均為鱗狀細(xì)胞癌，無其他嚴(yán)重疾病。所有患者均接受全盆腔VMAT外照射和三維腔內(nèi)近距離治療。

1.2 CT定位及靶區(qū)、OARs勾畫

1.2.1外照射計(jì)劃

患者定位及治療前0.5h排空直腸和膀胱并飲水500 ml使膀胱充盈?；颊呷⊙雠P位行負(fù)壓真空墊固定，GE大孔徑CT模擬定位機(jī)掃描，范圍為腰1椎體上緣至外陰下5cm，層厚2.5mm。定位圖像傳輸至Pinnacle計(jì)劃系統(tǒng)，勾畫照射靶區(qū)與危及器官。大體腫瘤體積（GTV）包括宮頸區(qū)腫瘤、宮體以及盆腔轉(zhuǎn)移淋巴結(jié);臨床靶體積（CTV）包括髂總、髂內(nèi)、髂外、閉孔及骶前淋巴引流區(qū)域、子宮、宮旁組織及陰道上半部分;計(jì)劃靶區(qū)（PTV）在CTV基礎(chǔ)上外放0.5 cm并進(jìn)行適當(dāng)修改。

1.2.2內(nèi)照射計(jì)劃

治療前0.5h口服含20 ml泛影葡胺造影劑的500 ml水溶液，膀胱排空后在三維后裝轉(zhuǎn)運(yùn)床上取截石位并用負(fù)壓真空墊體位固定;外陰消毒后插入Foly導(dǎo)尿管，并向其球囊中注入7 ml生理鹽水，膀胱內(nèi)注入100ml泛影葡胺造影劑;參照后裝治療前盆腔影像資料，植入角度適當(dāng)?shù)膶m腔管和陰道施源器，行CT定位掃描并傳至后裝治療計(jì)劃系統(tǒng)，在CT圖像上逐層勾畫高危臨床靶區(qū)、中危臨床靶區(qū)以及小腸、直腸、乙狀結(jié)腸和膀胱等OARs。

1.3.1 外照射計(jì)劃

采用雙弧VMAT，處方劑量為46Gy/23次;外照射計(jì)劃評(píng)估：99% PTV需接受95%的處方劑量，且適形指數(shù)CI<1.35，即PTV V95>99%; 膀胱V45< 40%（即接受大于45 Gy的受照體積小于40%）;直腸V40< 70%;直腸和膀胱D1cc<103%。

1.3.2內(nèi)照射計(jì)劃

三維三管腔內(nèi)計(jì)劃處方給予6Gy/次，共5次，采用逆向優(yōu)化的方式。根據(jù)GYNGEC-ESTRO指南劑量推薦[5]，局部晚期宮頸癌放療內(nèi)外照射總等效生物劑量（EQD2）要求：HRCTV D90≥85 Gy，膀胱D2cc<85 Gy，直腸、小腸及乙狀結(jié)腸D2cc<75 Gy。其中，EQD2為相當(dāng)于200cGy的等效生物劑量，，式中，n為治療次數(shù);d為單次劑量Gy;α為細(xì)胞存活曲線的起始斜率;β為輻射效應(yīng)的超線性部分。其中靶區(qū)，危及器官 [13-14]。

1.4 CT圖像的形變配準(zhǔn)

將患者所有計(jì)劃圖像及其相應(yīng)的劑量和結(jié)構(gòu)信息導(dǎo)入MIM軟件，利用軟件自動(dòng)和手動(dòng)形變配準(zhǔn)過程如下：基于骨性解剖結(jié)構(gòu)將目標(biāo)CT（外照射圖像）圖像與參考CT（內(nèi)照射圖像）圖像之間進(jìn)行初步剛性配準(zhǔn)，使其與參考圖像實(shí)現(xiàn)最佳匹配，減小下一步形變配準(zhǔn)中每個(gè)體素間潛在的距離;在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于灰度的形變配準(zhǔn)（Deformable Image Registration， DIR）。MIM中基于灰度的DIR可以自動(dòng)選擇控制點(diǎn)，創(chuàng)建變形場(chǎng)以及進(jìn)行圖像的變形，最后生成一個(gè)形變后的外照射CT圖像。在完成形變配準(zhǔn)后，再反復(fù)使用軟件中的Reg Reveal和Reg Refine功能進(jìn)行局部興趣區(qū)域人工評(píng)估及修正、完善，直至達(dá)到最滿意的變形配準(zhǔn)結(jié)果。

1.5內(nèi)外照射累積劑量的疊加

1.5.1 直接疊加法

根據(jù)生物等效劑量（EQD2）轉(zhuǎn)換公式將外照射處方劑量46Gy/23次轉(zhuǎn)化為EQD2值，即46 Gy。計(jì)算內(nèi)外照射劑量時(shí)，假定外照射的靶區(qū)和危及器官等各個(gè)結(jié)構(gòu)劑量均為統(tǒng)一值，即為處方劑量的EQD2值46 Gy。再根據(jù)EQD2轉(zhuǎn)換公式將內(nèi)照射中靶區(qū)和危及器官的DVH參數(shù)劑量轉(zhuǎn)換為總的內(nèi)照射EQD2值，最后將不同分次內(nèi)照射中靶區(qū)與危及器官EQD2值與外照射的EQD2值即46 Gy進(jìn)行直接疊加計(jì)算，得出最終的內(nèi)外照射總劑量。

1.5.2形變配準(zhǔn)疊加法

使用MIM軟件的形變配準(zhǔn)工作流及劑量工具中的劑量累積函數(shù)，運(yùn)用軟件中的線性二次模型（LQ）將各個(gè)結(jié)構(gòu)放療劑量轉(zhuǎn)換為EQD2值，然后將各個(gè)分次劑量疊加，得到患者整個(gè)治療過程中總的受照射劑量，在進(jìn)行EQD2轉(zhuǎn)換時(shí)，準(zhǔn)確確定所涉及的照射次數(shù)至關(guān)重要，本研究中外照射23次，內(nèi)照射5次。劑量疊加后在劑量目錄下生成新的劑量參數(shù)、新的DVH，然后進(jìn)行劑量評(píng)估。

1.6劑量參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分析

統(tǒng)計(jì)兩種方法疊加后HRCTV D90以及直腸、乙狀結(jié)腸、膀胱和小腸的D2cc參數(shù)值。采用SPSS 22.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用表示，對(duì)兩種計(jì)劃行配對(duì)t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2內(nèi)外照射劑量疊加結(jié)果

2.1 兩種劑量疊加的外照射EQD2比較

兩種劑量疊加后各結(jié)構(gòu)所受外照射EQD2值比較詳見表1。HRCTV D90劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t = 0.70，P = 0.39）;直腸、乙狀結(jié)腸、膀胱和小腸的D2cc差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-9.86、7.12、9.15、14.78，P< 0.05），而且形變配準(zhǔn)疊加的各結(jié)構(gòu)劑量值都偏高。

2.2兩種劑量疊加的總EQD2比較

HRCTV D90劑量參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.07，P=0.08）;OARs劑量參數(shù)中直腸D2cc、乙狀結(jié)腸D2cc、小腸D2cc差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.74、0.66、2.18，P> 0.05），但膀胱D2cc差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t= 2.18，P=0.04），具體見表2。

3討論

宮頸癌治療中，由于危及器官運(yùn)動(dòng)的不確定性、腫瘤的退縮等原因使得感興趣區(qū)域的位置很難保證每次都是相同的，所以直接疊加得出的累積劑量可能不夠準(zhǔn)確。本研究先對(duì)內(nèi)外照射計(jì)劃的不同CT影像行形變配準(zhǔn)再進(jìn)行劑量疊加，得到不同計(jì)劃治療的總累積劑量并與直接疊加法值進(jìn)行比較，結(jié)果表明采用形變劑量疊加的方法結(jié)果更準(zhǔn)確。本研究中每位患者進(jìn)行了五次三維腔內(nèi)近距離治療，隨著治療時(shí)間的延長可能出現(xiàn)某些腫瘤消退較快的情況，且治療次數(shù)的增多則可能增加器官發(fā)生位移的概率。結(jié)果表明參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的劑量，這可能是因?yàn)槊看握丈浒螂椎某溆炔煌蛘咴诓煌煶讨邪l(fā)生了相對(duì)較大的移動(dòng)。所以形變配準(zhǔn)疊加法可能更加適用于外照射是IMRT的治療以及有利于評(píng)估易發(fā)生移動(dòng)的器官的評(píng)估。

綜上所述，形變配準(zhǔn)劑量疊加法與參數(shù)直接疊加法對(duì)膀胱的劑量評(píng)估有較大的差異，參數(shù)直接疊加法高估了膀胱的受照射劑量，可能導(dǎo)致影響患者晚期的毒副反應(yīng)的評(píng)估，因此形變配準(zhǔn)疊加法可為臨床實(shí)踐提供一定的指導(dǎo)意義，在臨床的近距離治療時(shí)對(duì)于劑量疊加的評(píng)估應(yīng)充分利用形變配準(zhǔn)的方法。

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