宫颈癌术后容积旋转调强放疗与5野调强放疗计划的剂量学比较

马建华 李明 刘宝玲 屠婷婷 尚玉萍 王忠明

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宫颈癌术后容积旋转调强放疗与5野调强放疗计划的剂量学比较

Dosimetric comparison between volumetric modulated arc radiotherapy and five fields intensity-modulated radiation therapy for postoperative cervical carcinoma

    Corresponding author: Zhongming Wang, wzm85365580@126.com
  • 摘要: 目的比较宫颈癌术后容积旋转调强放疗(VMAT)与5野调强放疗(5F-IMRT)计划的剂量学差异,并在危及器官保护方面进行分析。方法选择10例宫颈癌术后放疗的5F-IMRT计划,按相同的剂量限制对每例患者行单弧VMAT和双弧VMAT计划设计,比较3种计划的靶区剂量、适形度指数、均匀性指数、危及器官剂量及加速器跳数。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。结果单弧VMAT和双弧VMAT均能满足靶区处方剂量的要求,在靶区最大剂量、平均剂量、适形度指数和均匀性指数上,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义(F=24.102、13.710、5.919、11.045,均P < 0.05);靶区最小剂量比较,3种计划差异无统计学意义(F=3.323,P>0.05)。单弧VMAT和双弧VMAT计划的加速器跳数明显少于5F-IMRT计划,差异有统计学意义(F=295.138,P < 0.05)。对于小肠、直肠和膀胱的参数最大剂量,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义(F=16.069、7.521、13.966,均P < 0.05)。对于膀胱的参数V20、V30和V40(V表示受照剂量体积百分比),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)。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)。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)。结论宫颈癌术后放疗,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计划的加速器跳数明显减少,可以提高治疗效率,值得进一步研究。
  • 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

    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)

    放疗技术Dmax /cGyDmin /cGyDmean /cGyCIHIMU
    5F-IMRT5275.14±31.114601.58±106.865096.05±8.520.88±0.040.13±0.031315.70±139.77
    单弧VMAT5468.76±102.014504.43±113.375149.94±38.260.80±0.0830.19±0.040455.00±57.40
    双弧VMAT5328.61±32.724596.35±51.775107.91±14.770.87±0.040.14±0.010444.70±50.73
    F24.1023.32313.7105.91911.045295.138
    P0.0000.0510.0000.0070.0000.000
    注:表中,5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;Dmax:最大剂量;Dmin:最小剂量;Dmean:平均剂量;CI:适形度指数;HI:均匀性指数;MU:加速器跳数。
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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]

    危及器官剂量学参数5F-IMRT单弧VMAT双弧VMATFP
    小肠Dmax5168.85±44.695358.57±106.285228.83±65.2916.0690.000
    Dmean2884.12±436.962954.05±387.782907.72±411.520.0740.929
    直肠Dmax5200.55±38.975301.88±86.255233.60±41.157.5210.003
    Dmean4635.31±177.424772.79±151.704743.27±132.062.1840.132
    膀胱Dmax5217.79±37.585393.39±125.035257.88±33.8413.9660.000
    Dmean4304.59±210.114627.95±119.324545.79±161.8010.0210.001
    左股骨头Dmax4632.40±234.834557.97±269.564589.41±297.050.1940.825
    Dmean3296.81±156.962785.82±292.912796.42±316.4312.1490.000
    右股骨头Dmax4807.94±131.724834.58±266.904763.11±161.940.3410.714
    Dmean3439.86±178.903023.92±463.042867.44±234.528.7120.001
    注:表中,5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;Dmax:最大剂量;Dmean:平均剂量。
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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)/%]

    危及器官剂量学参数5F-IMRT单弧VMAT双弧VMATFP
    小肠V10093.27±7.31092.87±7.12092.86±7.240.0100.990
    V20071.34±11.44070.62±10.16068.36±10.300.2130.809
    V30041.14±13.54044.71±12.06043.96±11.110.2350.792
    V40024.85±12.16028.53±11.63026.98±12.490.2330.793
    V50006.07±3.27009.43±4.67007.47±4.091.7310.196
    直肠V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    V20100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    V30099.29±1.62099.89±0.34100.00±0.001.5940.222
    V40089.62±11.70095.57±5.63095.20±5.381.6860.204
    V50019.85±8.68029.43±16.39024.55±10.781.4950.242
    膀胱V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    V20098.30±2.37100.00±0.00100.00±0.005.1420.013
    V30090.73±5.54099.10±1.57099.36±1.6620.0950
    V40072.84±10.82088.29±4.64083.58±10.787.3870.003
    V50020.35±7.51027.76±10.98021.10±8.072.0610.147
    左股骨头V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    V20099.45±1.34089.84±10.67089.47±11.933.7170.038
    V30067.56±13.65034.29±15.33034.46±16.2916.0400.000
    V40010.53±5.82004.67±6.23005.64±6.282.6500.089
    V50100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    右股骨头V10100.00±0.00099.87±.27100.00±0.002.0430.149
    V20100.00±0.00089.13±16.28091.22±8.332.9840.067
    V30074.68±14.70050.65±23.24039.19±12.2110.8730.000
    V40020.15±9.92013.33±8.49006.39±3.447.7910.002
    V50100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
    注:表中,Vn:小肠受照n Gy的体积百分比,n=10、20、30、40、50;5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;-:无数值。
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  • [1] 胡尚英, 郑荣寿, 赵方辉, 等. 1989至2008年中国女性子宫颈癌发病率和死亡趋势分析[J].中国医学科学院学报, 2014, 36(2):119-125. DOI:10.3881/j.issn.1000-503X.2014.02.001.
    Hu SY, Zheng RS, Zhao FH, et al. Trend analysis of cervical cancer incidence and mortality rates in Chinese women duri[J]. Acta Academiae Medicinae Sinicae, 2014, 36(2):119-125. doi: 10.3881/j.issn.1000-503X.2014.02.001
    [2] Rotman M, Sedlis A, Piedmonte MR, et al. A phase Ⅲ randomized trial of postoperative pelvic irradiation in Stage IB cervical carcinoma with poor prognostic features:follow-up of a gynecologic oncology group study[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 65(1):169-176. DOI:10.1016/j.ijrobp.2005.10.019.、
    [3] 金华, 马翔宇, 周丽静, 等.调强放疗在早期子宫颈癌术后阴道残端复发治疗中的价值[J].肿瘤研究与临床, 2014, 26(4):238-240. DOI:10.3760/cma.j.issn.1006-9801.2014.04.007.
    Jin H, Ma XY, Zhou LJ, et al. Evaluation of the intensity modulated radiotherapy in early stage cervical cancer with vaginal stump recurrence after surgery[J]. Cancer Res Clin, 2014, 26(4):238-240. doi: 10.3760/cma.j.issn.1006-9801.2014.04.007
    [4] 穆鹏, 李联崑, 贾海清.宫颈癌术后调强放疗与三维适形放疗的对比研究[J].实用医院临床杂志, 2015, 12(2):49-51, 52. DOI:10.3969/j.issn.1672-6170.2015.02.018.
    Mu P, Li LK, Jia HQ. A comparative study on three-dimensional conformal radiotherapy and intensity modulated radiotherapy in the treatment of postoperative cervical cancer[J]. Pract J Clin Med, 2015, 12(2):49-51, 52. doi: 10.3969/j.issn.1672-6170.2015.02.018
    [5] Yu CX. Intensity-modulated arc therapy with dynamic multileaf collimation:an alternative to tomotherapy[J]. Phys Med Biol, 1995, 40(9):1435-1449. doi: 10.1088/0031-9155/40/9/004
    [6] Otto K. Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc[J]. Med Phys, 2008, 35(1):310-317. DOI:10.1118/1.2818738.
    [7] Pecorelli S. Revised FIGO staging for carcinoma of the vulva, cervix, and endometrium[J]. Int J Gynaecol Obstet, 2009, 105(2):103-104. DOI:10.1016/j.ijgo.2009.02.012.
    [8] Wang JZ, Li XA, D'Souza WD, et al. Impact of prolonged fraction delivery times on tumor control:a note of caution for intensity-modulated radiation therapy (IMRT)[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003, 57(2):543-552. doi: 10.1016/S0360-3016(03)00499-1
    [9] Moiseenko V, Duzenli C, Durand RE. In vitro study of cell survival following dynamic MLC intensity-modulated radiation therapy dose delivery[J]. Med Phys, 2007, 34(4):1514-1520. DOI:10.1118/1.2712044.
    [10] Guckenberger M, Richter A, Krieger T, et al. Is a single arc sufficient in volumetric-modulated arc therapy(VMAT) for complex-shaped target volumes?[J]. Radiother Oncol, 2009, 93(2):259-265. DOI:10.1016/j.radonc.2009.08.015.
    [11] Shaffer R, Nichol AM, Vollans E, et al. A comparison of volumetric modulated arc therapy and conventional intensity-modulated radiotherapy for frontal and temporal high-grade gliomas[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2010, 76(4):1177-1184. DOI:10.1016/j.ijrobp.2009.03.013.
    [12] 杨波, 庞廷田, 孙显松, 等.宫颈癌术后盆腔容积调强弧形治疗与固定野调强放疗计划的剂量学研究[J].中华放射肿瘤学杂志, 2012, 21(6):543-546. DOI:10.3760/cma.j.issn.1004-4221. 2012. 06.018.
    Yang B, Pang TT, Sun XS, et al. Dosimetric study of volumetric intensity-modulated arc therapy and fixed field intensity-modulated radiotherapy for cervix cancer[J]. Chin J Radiat Oncol, 2012, 21(6):543-546. doi: 10.3760/cma.j.issn.1004-4221.2012.06.018
    [13] 杨国姿, 潘振宇, 夏文明, 等.容积旋转调强与固定野动态调强在宫颈癌术后放疗的剂量学比较[J].中华放射医学与防护杂志, 2014, 34(1):37-40. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098. 2014. 01.010.
    Yang GZ, Pan ZY, Xia WM, et al. Dosimetric comparison and clinical application of RapidArc and intensity-modulated radiotherapy for postoperative radiotherapy of cervical cancer[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2014, 34(1):37-40. doi: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2014.01.010
    [14] 吴丽丽, 谢文佳, 张武哲, 等.宫颈癌根治性放疗旋转容积调强技术及固定野动态调强放疗技术的剂量学差异[J].中国老年学杂志, 2014, 34(10):2617-2620. DOI:10.3969/j.issn.1005-9202. 2014.10.001.
    Wu LL, Xie WJ, Zhang WZ, et al. Dosimetric study of volumetric modulated radiotherapy in cervical cancer treated with definitive radiotherapy[J]. Chin J Gerontol, 2014, 34(10):2617-2620. doi: 10.3969/j.issn.1005-9202.2014.10.001
    [15] 康梅, 权循凤, 李兵兵, 等.宫颈癌容积调强与固定野动态调强放疗技术的剂量学比较[J].安徽医学, 2016, 37(4):398-402. DOI:10.3969/j.issn.1000-0399.2016.04.005.
    Kang M, Quan XF, Li BB, et al. Dosimetric study of volumetric-modulated arc radiotherapy and fixed field-intensity modulated radiation therapy for cervix neoplasms[J]. Anhui Med J, 2016, 37(4):398-402. doi: 10.3969/j.issn.1000-0399.2016.04.005
    [16] Jia MX, Zhang X, Yin C, et al. Peripheral dose measurements in cervical cancer radiotherapy: a comparison of volumetric modulated arc therapy and step-and-shoot IMRT techniques[J/OL]. Radiat Oncol, 2014, 9: 61[2017-10-15]. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3996072. DOI: 10.1186/1748-717X-9-61.
    [17] Sharfo AW, Voet PW, Breedveld S, et al. Comparison of VMAT and IMRT strategies for cervical cancer patients using automated planning[J]. Radiother Oncol, 2015, 114(3):395-401. DOI:10.1016/j.radonc.2015.02.006.
  • [1] 黄维李英龙强鲁文力姜庆丰谭本旭田丽娟罗弋肖英方文姬 . 中晚期宫颈癌患者调强放疗与同步推量调强放疗预后比较. 国际放射医学核医学杂志, 2016, 40(6): 429-434. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2016.06.006
    [2] 庄名赞吴仁华邱庆春彭逊陆佳扬陈志坚 . 调强适形放射治疗剂量验证中CT密度值的校准分析. 国际放射医学核医学杂志, 2011, 35(1): 54-58. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2011.01.015
    [3] 吴伟章 . 三维适形放疗和调强放射治疗. 国际放射医学核医学杂志, 2004, 28(4): 185-188.
    [4] 姜勉董佳丽李航樊赛军 . HBXIP蛋白表达对宫颈癌细胞的增殖能力及放射敏感性的影响. 国际放射医学核医学杂志, 2017, 41(5): 340-346. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2017.05.007
    [5] 薛艳安瑞芳 . 放射免疫显像在妇科肿瘤中的研究与应用. 国际放射医学核医学杂志, 2006, 30(1): 36-38.
    [6] 陈冀莹 . 宫颈癌基因治疗联合放射治疗的研究进展. 国际放射医学核医学杂志, 2006, 30(6): 365-368.
    [7] 童冠圣 . 核素标记微球治疗肝癌的实验与临床研究. 国际放射医学核医学杂志, 2000, 24(3): 116-119.
    [8] 李景涛邓垒张文珏肖泽芬冯勤付陈东福梁军吕纪马周宗玫 . 广泛期小细胞肺癌胸部IMRT后发生放射性肺炎的危险因素分析. 国际放射医学核医学杂志, 2016, 40(2): 100-105. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2016.02.003
    [9] 司宏伟耿建华陈盛祖 . 呼吸门控与放疗. 国际放射医学核医学杂志, 2006, 30(3): 177-180.
    [10] 张良安 . 辐射防护剂量学最新进展. 国际放射医学核医学杂志, 1995, 19(5): 216-220.
    [11] 黄建敏潘莉萍李冬雪 . PET和PET-CT在宫颈癌中的应用价值. 国际放射医学核医学杂志, 2007, 31(2): 112-114.
    [12] 刘道佳唐明灯林端瑜倪雷春18F-FDG SPECT-CT在宫颈癌监测中的价值. 国际放射医学核医学杂志, 2010, 34(3): 155-158.
    [13] 龙斌肖必文 . 前哨淋巴结检测术在宫颈癌诊疗中的研究进展. 国际放射医学核医学杂志, 2007, 31(3): 166-169.
    [14] 李红艳贺桂芳陈志华 . 宫颈癌辐射敏感性相关基因的研究进展. 国际放射医学核医学杂志, 2007, 31(1): 44-47.
    [15] 司宏伟耿建华陈盛祖 . 核医学显像与呼吸门控. 国际放射医学核医学杂志, 2007, 31(2): 104-107.
    [16] 夏新舍王勇叶红强黑忠林郭艳红王艳阳闫刚詹文华马建萍 . 腮腺癌术后高危复发区放疗的不同治疗计划剂量学比较. 国际放射医学核医学杂志, 2010, 34(4): 250-255. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2010.04.016
    [17] 张敏周莉张开贤李苓石存 . 中下段食管癌调强放疗布野方案剂量学比较. 国际放射医学核医学杂志, 2012, 36(2): 121-123,129. doi: 10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2012.02.016
    [18] 张晓军王建华涂彧 . 二维电离室矩阵在调强适形放疗剂量学验证中的应用. 国际放射医学核医学杂志, 2007, 31(5): 318-320.
    [19] 张晓军许锡元王建华涂彧江振龙方明明 . 二维电离室矩阵在鼻咽癌调强适形放射治疗相对剂量验证中的应用. 国际放射医学核医学杂志, 2008, 32(2): 118-121.
    [20] 徐志勇 . 放射免疫治疗计划研究. 国际放射医学核医学杂志, 2000, 24(3): 100-103.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-17
  • 刊出日期:  2018-01-25

宫颈癌术后容积旋转调强放疗与5野调强放疗计划的剂量学比较

    通讯作者: 王忠明, wzm85365580@126.com
  • 222023, 连云港市第二人民医院放疗科

摘要: 目的比较宫颈癌术后容积旋转调强放疗(VMAT)与5野调强放疗(5F-IMRT)计划的剂量学差异,并在危及器官保护方面进行分析。方法选择10例宫颈癌术后放疗的5F-IMRT计划,按相同的剂量限制对每例患者行单弧VMAT和双弧VMAT计划设计,比较3种计划的靶区剂量、适形度指数、均匀性指数、危及器官剂量及加速器跳数。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。结果单弧VMAT和双弧VMAT均能满足靶区处方剂量的要求,在靶区最大剂量、平均剂量、适形度指数和均匀性指数上,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义(F=24.102、13.710、5.919、11.045,均P < 0.05);靶区最小剂量比较,3种计划差异无统计学意义(F=3.323,P>0.05)。单弧VMAT和双弧VMAT计划的加速器跳数明显少于5F-IMRT计划,差异有统计学意义(F=295.138,P < 0.05)。对于小肠、直肠和膀胱的参数最大剂量,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义(F=16.069、7.521、13.966,均P < 0.05)。对于膀胱的参数V20、V30和V40(V表示受照剂量体积百分比),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)。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)。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)。结论宫颈癌术后放疗,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计划的加速器跳数明显减少,可以提高治疗效率,值得进一步研究。

English Abstract

  • 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。

    • 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。

    • 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)。

    • 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。

    • 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%。

    • 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。

    • 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。

    • 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。

    • 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)。

      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

      放疗技术Dmax /cGyDmin /cGyDmean /cGyCIHIMU
      5F-IMRT5275.14±31.114601.58±106.865096.05±8.520.88±0.040.13±0.031315.70±139.77
      单弧VMAT5468.76±102.014504.43±113.375149.94±38.260.80±0.0830.19±0.040455.00±57.40
      双弧VMAT5328.61±32.724596.35±51.775107.91±14.770.87±0.040.14±0.010444.70±50.73
      F24.1023.32313.7105.91911.045295.138
      P0.0000.0510.0000.0070.0000.000
      注:表中,5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;Dmax:最大剂量;Dmin:最小剂量;Dmean:平均剂量;CI:适形度指数;HI:均匀性指数;MU:加速器跳数。

      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)。

      危及器官剂量学参数5F-IMRT单弧VMAT双弧VMATFP
      小肠Dmax5168.85±44.695358.57±106.285228.83±65.2916.0690.000
      Dmean2884.12±436.962954.05±387.782907.72±411.520.0740.929
      直肠Dmax5200.55±38.975301.88±86.255233.60±41.157.5210.003
      Dmean4635.31±177.424772.79±151.704743.27±132.062.1840.132
      膀胱Dmax5217.79±37.585393.39±125.035257.88±33.8413.9660.000
      Dmean4304.59±210.114627.95±119.324545.79±161.8010.0210.001
      左股骨头Dmax4632.40±234.834557.97±269.564589.41±297.050.1940.825
      Dmean3296.81±156.962785.82±292.912796.42±316.4312.1490.000
      右股骨头Dmax4807.94±131.724834.58±266.904763.11±161.940.3410.714
      Dmean3439.86±178.903023.92±463.042867.44±234.528.7120.001
      注:表中,5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;Dmax:最大剂量;Dmean:平均剂量。

      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]

    • 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)。

      危及器官剂量学参数5F-IMRT单弧VMAT双弧VMATFP
      小肠V10093.27±7.31092.87±7.12092.86±7.240.0100.990
      V20071.34±11.44070.62±10.16068.36±10.300.2130.809
      V30041.14±13.54044.71±12.06043.96±11.110.2350.792
      V40024.85±12.16028.53±11.63026.98±12.490.2330.793
      V50006.07±3.27009.43±4.67007.47±4.091.7310.196
      直肠V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      V20100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      V30099.29±1.62099.89±0.34100.00±0.001.5940.222
      V40089.62±11.70095.57±5.63095.20±5.381.6860.204
      V50019.85±8.68029.43±16.39024.55±10.781.4950.242
      膀胱V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      V20098.30±2.37100.00±0.00100.00±0.005.1420.013
      V30090.73±5.54099.10±1.57099.36±1.6620.0950
      V40072.84±10.82088.29±4.64083.58±10.787.3870.003
      V50020.35±7.51027.76±10.98021.10±8.072.0610.147
      左股骨头V10100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      V20099.45±1.34089.84±10.67089.47±11.933.7170.038
      V30067.56±13.65034.29±15.33034.46±16.2916.0400.000
      V40010.53±5.82004.67±6.23005.64±6.282.6500.089
      V50100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      右股骨头V10100.00±0.00099.87±.27100.00±0.002.0430.149
      V20100.00±0.00089.13±16.28091.22±8.332.9840.067
      V30074.68±14.70050.65±23.24039.19±12.2110.8730.000
      V40020.15±9.92013.33±8.49006.39±3.447.7910.002
      V50100.00±0.00100.00±0.00100.00±0.00--
      注:表中,Vn:小肠受照n Gy的体积百分比,n=10、20、30、40、50;5F-IMRT:5野调强放疗;VMAT:容积旋转调强放疗;-:无数值。

      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。

参考文献 (17)

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