2022年全国癌症统计显示，我国每年新增宫颈癌患者约11万人，占中国女性癌症新发病例第六位，30%～40%发生在育龄期妇女[1]。2020年全球宫颈癌死亡约34万人，在女性妇科生殖系统肿瘤中占首位[2]。

除少数Ⅰa1期和部分Ⅰb1期等宫颈癌早期患者外，其他各期均应做术后瘤床、阴道残端和盆腔淋巴引流区放疗[3-5]。国内大多医院已应用三维适形及调强放疗治疗宫颈癌患者[6]。IMRT在照射野方向和形状上与靶区一致，临床优势主要为显著改善照射野中靶区剂量分布的不均匀性。但IMRT通常需要多个固定角度照射野，子野数目多，机器总跳数较常规照射技术明显增多导致治疗时间增加，大幅降低患者治疗舒适度。较长治疗时间又会影响患者固定体位保持，增加患者不自主运动发生概率导致靶区位置的改变最终影响实际治疗效果。VMAT是在直线加速器机架连续旋转过程中通过动态多叶准直器连续运动形成一系列子野并配合通过改变剂量率形成可变束流来完成的动态调强方式。靶区适形性剂量均匀性较IMRT略有改进，机器总跳数和治疗时间大幅降低。TOMO将IMRT、影像引导放疗和剂量引导放疗为一体，通过不断调节二元制多叶准直器闭合时间、机架旋转速度及治疗床前进速度来形成与肿瘤靶区实际形状相似的剂量分布。最大剂量率为850 MU/min, 无物理均整器模式的6 MV能量X射线在加速器机架360°旋转过程中射出。TOMO在鼻咽癌、前列腺癌等的治疗中显示出高靶区适形度、均匀性的同时危及器官受量更低的优势，但在宫颈癌放疗的临床应用中相对较少[7]。

本课题TOMO Helical螺旋断层调强放疗用于20例宫颈癌患者进行放疗计划设计，从靶区剂量分布、剂量分布适形度和均匀性及小肠、肾脏、膀胱和骨髓等危及器官受量等方面探讨其剂量学优势。

1、资料与方法

1.1 病例选择

随机选取2021年7月至2022年12月我院放射治疗科收治的宫颈癌患者20例。患者年龄30～85岁，中位年龄56岁；经宫颈活体组织病理检查确诊；宫颈癌国际妇产科联盟分期均在ⅡA ～ ⅢB需要接受术后盆腔放疗。所有患者均签署放疗知情同意书，且同时要求心肺功能基本正常，无放疗禁忌症。本研究已获患者及家属知情同意，并获江西省肿瘤医院医学伦理委员会审核批准。

1.2 体位固定和CT扫描

患者定位前2 h, 排空直肠，CT扫描前1 h排空膀胱，口服600 ml水(含20 ml浓度为60%的泛影葡胺),自感膀胱充盈后，用超声膀胱扫描仪检测尿量并记录。患者取仰卧位躺在腹部体模固定一体架上，双臂上举交叉抱头置于额前。采用胸腹部热塑膜固定体位，在西门子SOMATOM Definition AS20排大孔径螺旋CT下行自由平静呼吸CT扫描定位，利用体表三维激光灯在固定患者腹部的热塑面膜上确定并用金属铅点标记参考位置。以患者身体长轴垂直的方向在5 mm层厚下逐层增强扫描，扫描FOV为40 cm, 扫描电压120 KV,电流为250 mAs, 扫描范围自胸12下缘至盆腔下缘5～10 cm处，扫描结束后将CT模拟定位图像资料通过医院专用局域网传输到瓦里安Eclipse 13.5三维放射计划系统工作站。有需要时在计划系统上将CT模拟图像与患者MRI图像进行融合。

1.3 靶区勾画

将传入3DTPS的患者的CT模拟定位图象三维重建。由同一资深妇科肿瘤放疗医师融合图像上根据ICRU第62、83号报告进行靶区及各危及器官精确勾画。肿瘤体积(GTV)包括MRI、CT显示的宫颈病灶和肿大淋巴结；临床靶体积(CTV)包括子宫颈体和宫颈、宫旁组织及盆腔淋巴引流区域；在CTV的基础上均匀外放5～8 mm 生成计划肿瘤靶区PTV。勾画危及器官包括膀胱、骨盆骨髓、直肠、小肠场管、股骨头，肾脏，脊髓等。

1.4 计划的设计和实施

由专业放射物理师在瓦里安Eclipse 13.5放疗计划系统和TOMO螺旋断层放疗计划系统物理师工作站根据放疗医师确认后总计划靶区进行照射计划设计。对每位患者分别设计三套放疗计划：IMRT 7野计划、VMAT双弧旋转调强照射技术计划，TOMO螺旋断层放疗计划。IMRT和VMAT采用美国瓦里安公司TrueBeam直线加速器6 MV光子线计划设计，照射野剂量率设为600 MU/min, TOMO螺旋断层放疗计划采用美国安科瑞公司Radixact 6MV光子线，照射野剂量率设为850 MU/min。处方剂量均设为50 Gy, 2 Gy/次，1次/d, 5次/周，共25次。规定靶区处方剂量是指95%的PTV所接受最低吸收剂量，PTV接受>110%处方剂量的体积<5%,同时要求危及器官剂量限量：膀胱V50<50%,直肠V50<50%,小肠V30<40%、V20<50%、Dmax<54 Gy, 结肠V50<10%,股骨头V45<5%,骨盆V50<10%、V30<50%、V20<76%,脊髓Dmax<45 Gy。

①IMRT7野调强计划：

机架以0°为起始，7野均分360°,无旋转床角。共面设野机架角度具体为：0°、52°、104°、156°、208°、260°、312°;采用sliding windows Jaw跟随模式，在计划系统中设置总靶区逆向优化目标和危及器官剂量等约束限制，应用PO或者PRO算法进行优化，由3DTPS自行优化等剂量线分布后再经AAA算法进行最终剂量计算，剂量计算网格大小为2.5 mm, 通过反复调整优化参数达到理想剂量线分布。

②VMAT双弧旋转调强计划：

照射野峰值剂量率设为600 MU/min, 两个全弧照射，其中一个弧旋转角度从179°逆时针方向旋转机架至181°,另外一个弧旋转角度为181°顺时针方向旋转机架至179°,两弧准直器角度分别为315°和45°,治疗床角度为0°。其余物理优化参数设置与IMRT7野计划相同，由三维计划系统自动优化得到靶区及危机器官剂量线。

③TOMO螺旋断层放疗计划：

Jaw模式选为动态Jaw, 铅门宽度为2.5 cm, 螺距为0.21 cm, 束流强度调制因子为2.4,采用360°旋转照射方式。使用的完全剂量计算算法为预先计算的由 Monte Carlo 生成的散射核的筒串卷积叠加进行最终剂量计算。

1.5 剂量参数的获取

利用3D剂量体积直方图及参考TPS提供的相关剂量学数据，评估3种调强计划设计方案在靶区总PTV及各危及器官OARS的剂量参数值。

1.6 观察指标及计划评估

根据体积剂量直方图DVH比较3种照射计划均匀性指数、适形度指数、靶区和相关正常组织体积剂量的差异。计划靶区的评价参数：①靶区平均剂量Dmean、最大剂量Dmax、最小剂量Dmin;②均匀性指数(HI)为最大剂量与处方剂量的比值，HI反应靶区内剂量的均匀性。计算公式为[8]:,其中 、,分别表示5%、95%体积的靶区所接受照射的最低剂量，其值越大表明PTV内部剂量分布越不均匀。③适形度指数(CI)用来评价靶区与参考等剂量曲面的适形程度，计算公式为[9]:CI=(Vt,ref/Vt)×(Vt, ref/Vref),Vref为95%的处方剂量所覆盖的计划靶体积，为总的计划靶体积，为95%的剂量所覆盖的所有体积，CI值为0～l, CI值越接近1,表示适形度越好。危及器官评价指标：脊髓的最大受量Dmax,膀胱、直肠、股骨头、骨盆和小肠的V20、V30、V40、V45、V50。两种计划危及器官比较，包括小肠、结肠、直肠和膀胱的最大剂量Dmax、Dmean和10、20、 30、40、50 Gy 剂量受照射的体积(V10、V20、V30、V40、V50);双侧股骨头Dmax、Dmean、股骨头接受25 Gy 受照的体积(V25)及5%的体积受照的剂量(D5)[Vx表示接受XGy照射的体积占整个体积的比例(%)]。

1.7 统计学方法

本研究应用SPSS 26.0软件建立数据库，并对计划所得数据进行录入和分析。定量资料采用均数±标准差

表示。三种治疗方法间的差别采用单因素方差分析方法进行比较，若差别有统计学意义，再进一步作多组间的两两比较。对于服从正态分布的数据，用单因素方差进行分析；而对不服从正态分布的数据，用非参数秩和检验进行分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 靶区内剂量分布、HI、CI的比较

三种治疗计划的靶区平均剂量Dmean、最大剂量Dmax、最小剂量Dmin、靶区的均匀性指数(HI)和适形度指数(CI)见表l。从表1中可以看出，在满足95%等剂量曲线对PTV的剂量覆盖的前提下，IMRT计划靶区的最小剂量显著高于VMAT与TOMO计划。TOMO计划的靶区的均匀性指数HI(0.84±0.04)和适形度指数CI(0.94±0.01)最优，而IMRT计划和VMAT计划两者基本相当，差别无统计学意义。

表1 3种计划总靶区的剂量参数、均匀性指数和适形度指数情况

2.2 危及器官受照剂量和体积比较

膀胱受照剂量对比：3种治疗计划的膀胱受照受量见表2。TOMO计划组的膀胱受量体积V20～V50显著低于IMRT和VMAT组，差异具有统计学意义(P<0.05)。

表2 3种计划膀胱的受量情况

直肠器官受照剂量对比：3种治疗计划的直肠受量见表3。TOMO计划的直肠V30、V40显著低于IMRT和VMAT计划，但是直肠受量的Dmax和Dmean以及低剂量受量三组计划之间差别没有统计学意义。

表3 3种计划直肠的受量情况

表4 3种计划肠管的受量情况

左侧股骨头受照剂量对比：三种治疗计划的左侧股骨头受量见表5。TOMO计划的左侧股骨V30及平均剂量、最大剂量都显著低于IMRT和VMAT计划，差别具有统计学意义。但是左侧股骨头的低剂量V10、V20和高剂量受照区域V40、V50三组计划之间差别没有统计学意义。

表5 3种计划左侧股骨头的受量情况

右侧股骨头受照剂量对比：三种治疗计划的右侧股骨头受量见表6。与左侧股骨头类似，TOMO计划的右侧股骨V30及平均剂量显著低于IMRT和VMAT计划，差别具有统计学意义。但是右侧股骨头的最大受量及低剂量V10、V20和高剂量受照区域V40、V50三组计划之间差别没有统计学意义。

左侧肾脏受照剂量对比：三种治疗计划的左侧肾脏受量见表7,三组计划之间差别没有统计学意义。

右侧肾脏受照剂量对比：三种治疗计划的右侧肾脏受量见表8,三组计划之间差别没有统计学意义。

脊髓受照剂量对比：三种治疗计划的脊髓受量见表9,TOMO计划组的脊髓最大受照剂显著小于IMRT和VMAT计划两组，差别有统计学意义。

表6 3种计划右侧股骨头的受量情况

表7 3种计划左侧肾脏的受量情况

表8 3种计划右侧肾脏的受量情况

表9 3种计划脊髓的受量情况

3、讨论

研究显示，在宫颈癌的治疗中同期放化疗在改善局部控制率及提高患者总生存时间上有着不可替代的作用[10-11]。但盆腔放疗后常见的并发症包括放射性直肠炎和膀胱炎等。如何提高宫颈癌患者的生存率，降低放疗患者急性胃肠炎、膀胱炎及骨髓抑制等副反应，改善其预后生活质量，仍然是目前临床研究面临的主要难点热点问题[12-13]。

Mazeron等[14]研究发现宫颈癌放疗后约有30.0%的患者出现放射性直肠炎。Bastiaan等[15]研究发现与3DCRT相比，IMRT后观察到宫颈癌术后患者报告的肠急迫和腹部痉挛有显著减少的趋势。杨勤等[16]对比中晚期宫颈癌3DCRT和IMRT治疗疗效，研究发现IMRT治疗的患者血小板抑制率较3DCRT低。顾科等[17]通过比较局部晚期宫颈癌盆腔不同调强放疗计划方式的靶区和危及器官剂量分布及实施照射时间(MU值),探讨得到7野方式具有最佳的靶区剂量分布及对OAR的保护的结论。洪潮等[18]对宫颈癌术后患者进行旋转调强放疗技术与固定野调强放疗技术的比较，研究发现对比7野静态调强，VMAT调强技术靶区剂量适形度、均匀度均高，而患者的股骨头、直肠、膀胱等的照射剂量低。徐洋等[19]对15例宫颈癌根治性放疗患者行旋转容积调强技术与9野固定野动态调强放疗技术的剂量学比较，结果显示VMAT计划机器跳数更低，靶区适形度及剂量均匀性优，危及器官剂量低，更好治疗宫颈癌的同时具有较好的危及器官保护效果。李明等[20]比较容积旋转调强(VMAT)和固定野动态调强放疗(DIMRT)技术在术前宫颈癌放疗中的剂量学差别，发现VMAT和IMRT技术两者均能很好达到临床剂量学的要求，但在保护正常器官、减少加速器跳数和照射时间等方面VMAT技术更优。刘娟等[21]对25例宫颈癌患者制作盆腔照射螺旋断层放射治疗计划与七野静态调强放疗计划，研究发现螺旋断层放疗较静态调强技术在靶区和危及器官的剂量学优势明显。刘伟等[22]对26 例伴腹膜后淋巴结转移宫颈癌患者分别进行螺旋断层放疗、容积旋转和7野静态 IMRT计划比较，研究发现螺旋断层放疗技术在靶区适形度、均匀性及周围正常组织保护上更优。杨波等[23]研究证实宫颈癌患者采用HT技术，靶区均匀性指数及适形度指数均较FF-IMRT技术明显提高，膀胱、直肠、小肠中高剂量区的体积进一步降低。何亚男等[24]选用20例宫颈癌术后需行延伸野放疗的患者进行HT和IMRT剂量学比较发现，HT在特定危及器官有更高保护时更具有优势。吴骏翔等[25]综合考虑计划质量和照射效率建议宫颈癌术后螺旋断层调强放疗计划采用5.0 cm的动态铅门进行计划设计。

本研究将TOMO螺旋断层照射技术与IMRT、VAMT旋转调强照射技术相比较，确定TOMO计划的临床剂量学优势。研究结果表明：在满足95%等剂量曲线对患者整个PTV靶区剂量覆盖的前提下，三种治疗计划均能够很好的满足临床治疗计划的需要。TOMO计划的靶区的均匀性指数HI(1.03±0.01)和适形度指数CI(0.94±0.01)都显著优于固定7野IMRT计划和VMAT计划，与其他研究结果基本一致[26],这主要是由于靶区剂量覆盖的适形度和靶区均匀性与计划射野及子野数目呈正相关，TOMO螺旋断层放疗技术具有子野小、角度多、调强能力强的优势，每个螺旋周期中有51个弧形照射野，每个弧形照射野有64个可调节的子野，每个子野有100级强度可调[27]。在计划优化过程中不会因受器官保护约束而出现明显不规则分布、均匀性差等问题[28],能够较好的解决传统照射方式因为射野半影造成的靶区剂量冷热点极不均匀现象。

对危及器官受照剂量保护上来说：TOMO计划组的膀胱受量体积从低剂量的V20到高剂量的V50都要显著低于IMRT和VMAT组，研究结果表明TOMO计划并未增加低剂量区，这与Renard-Oldrini和Gallio等的研究主要在高量区存在差异不同[29-30],主要可能与所有患者在定位及治疗前首先要通过超声测算尿量从而可以保证患者膀胱充盈的总体积较大有一定关系。TOMO计划组的直肠V30和V40要略低于IMRT和VMAT组，与Yu等[31]研究结果具有一致性。左右股骨头的Dmax和Dmean、脊髓的Dmax受量，TOMO计划明显要更低，但三者的总体剂量都完全满足临床实际的治疗需要。三组计划的小肠肠管受量和左右肾脏的受量差异无统计学意义(P>0.05)。但由于TOMO采用了较小的pitch及较大的MF来进行计划设计，所以计划设计时间及总执行时间会比VMAT计划长，这可能会给患者治疗带来一定的影响[32]。

与IMRT和VMAT照射方式相比，TOMO照射技术具有显著的剂量学优势，其可在大幅提高提高患者PTV肿瘤靶区剂量分布的适形度和均匀性，同时大幅降低靶区周围膀胱、直肠、脊髓等危及器官的照射剂量和照射体积进而减少放射性损伤的发生率，具有重要的现实意义和临床推广应用价值。

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基金资助:江西省卫建委科技计划项目(编号:202310876);

文章来源:张怀文,张凯燕,胡海芹,等.螺旋断层调强技术在宫颈癌患者放疗中的剂量学研究[J].实用癌症杂志,2024,39(12):1992-1998.