磁共振成像定位在局部晚期宫颈癌放疗中对靶区勾画和危及器官的影响

赵康康 孟凡旭 王琢 李舒畅 申延男 欧健 杜晶 王蕴龙 陈志深 刘敏 孙宝胜

(1吉林省肿瘤医院，吉林 长春 130000；2吉林大学公共卫生学院)

宫颈癌患者死亡率在全球所有癌症中排第4位，每年造成全世界超过30万人死亡〔1〕。以顺铂为基础的同步放化疗是局部晚期宫颈癌的标准治疗方式，也被用作宫颈癌术后有局部复发危险因素的患者的辅助治疗方式〔2〕。放射治疗在局部晚期宫颈癌的治疗中起着主要作用，标准的放射治疗包括外照射放射治疗(EBRT)和近距离放射治疗(IGBT)〔2,3〕。随着医学影像技术和计算机技术的飞速发展，放射治疗已经迈入精准治疗的时代。靶区精确勾画是精准放疗的基础和保证，肿瘤靶区(GTV)勾画的精确性将直接影响肿瘤局部控制率和周围危及器官的放疗损伤。目前，放射治疗多数以计算机断层影像(CT)定位图像为基础，CT图像主要反映人体组织器官的解剖结构变化，其空间分辨力高，并可进行剂量计算，是放射治疗的基本影像。但CT对密度差异小的盆腔软组织分辨力差(如宫颈肿瘤和宫旁组织)，有时很难明确肿瘤组织的真实边界，因此CT不能满足精准放疗对明确GTV的全部要求。磁共振成像(MRI)可明显提高软组织分辨能力，能更早期、更细致地反映肿瘤组织与周围正常组织结构的解剖关系，从而清楚显示肿瘤侵犯范围，有利于GTV的确定及放射治疗计划的个体化。近年来，利用MRI定位引导的放射治疗(3D-IGBT)在一些大的放疗中心开始应用〔4,5〕，但是MRI定位与常规CT图像定位比较，其优势和限制性目前尚缺少国内临床数据支持。本研究将常规CT定位方式和MRI定位方式相结合，探讨MRI定位在局部晚期宫颈癌精准放疗临床实践中的优势。

1 材料与方法

1.1研究对象 选取2019年6月至2020年6月就诊于吉林省肿瘤医院的局部晚期宫颈癌患者40例。中位年龄60(48～70)岁，功能状态(PS)评分0～1分。患者均经病理证实，鳞癌37例，腺癌、腺鳞癌、黏液腺癌各1例。根据2018国际妇产科联盟(FIGO2018)分期标准，Ⅱb期10例、Ⅲb期14 例、ⅢC1r期12例、ⅢC2r期4例。病例入选标准：①PS评分0～1分；②病理诊断明确；③根据FIGO分期为Ⅱb～Ⅳa期；④无泌尿系、消化道感染史；⑤盆腹腔、关节无金属植入物,能耐受MRI检查；⑥无远处转移；⑦自愿接受放射治疗。随机分为两组各20例，采用膀胱容量控制技术，其中对照组定位前膀胱排空，常规组定位前膀胱充盈。患者在相同体位下行常规CT模拟定位及MRI模拟定位。将CT定位与MRI定位图像传输至靶区勾画系统,分别在两种图像上勾画GTV及直肠和膀胱等危及器官，然后将两组图像进行融合，以此为基础进行靶区勾画，并设计三维适形调强放疗计划。比较不同定位图像上GTV的边界及体积及膀胱不同充盈状态下危及器官的剂量体积直方图参数间剂量学差异。

1.2体位固定及CT 扫描 患者仰卧于平板床，采用腹部热塑面膜固定，并根据患者具体情况给予适合头枕。采用飞利浦大孔径CT模拟定位机进行CT定位扫描，扫描层厚3 mm,层距3 mm,矩阵512×512,120 kV,150 mA,扫描范围为从胸10椎体到阴道外口下3 cm。

1.3MRI 扫描 采用飞利浦大孔径MRI模拟定位机( FOV= 50 cm×50 cm×45 cm),按照同样体位固定方式应用盆腔原始扫描序列进行MRI定位扫描。患者先扫描定位相，选择轴位T2WI+FS压脂扫描，层厚3 mm,层距0 mm,体素1.3 mm×1.3 mm×3.0 mm。

1.4靶区勾画及计划 将所有CT和MRI定位图像经网络系统传输至医科达Monaco工作站，通过骨性标志融合，完成几何失真校正、三维数字图像重建及显示。将得到的CT图像和MRI按照ICRU 50及ICRU 62号文件标准确定GTV,主要勾画宫颈原发肿瘤，分别命名为GTVct 和GTVmri。同时分别在CT图像、MRI上勾画危及器官直肠和膀胱。入组病例影像学资料均经放疗科和放射科医生讨论，然后由两名具有丰富经验的放疗医师和1名放射医师共同勾画GTV，然后基于融合图像进行整个靶区的勾画，最后以同样的处方剂量和危及器官限量由物理师进行计划设计。采用弧形旋转调强技术(VMAT)，共面多弧束采用10 MV或15 MV光子。计划靶区(PTV)中的剂量Dmax<规定剂量的110%，>99%的PTV接受规定剂量的>95%，处方剂量DT：50.4 Gy/28 f。根据放射治疗肿瘤小组(RTOG)提供的数据进行危及器官限量。参考危及器官剂量限制如下:膀胱V50<50%；直肠：V50<50%。

1.5统计学方法 采用SPSS24.0软件进行t检验和秩和检验。

2 结 果

2.1不同定位图像GTV 与GTVct相比，GTVmri的左右径和体积显著降低(P<0.001)，而前后径及上下径无显著差异(P>0.05)。见表1。

2.2膀胱两组GTV 与充盈组比较，排空组CT和MRI定位图像上GTV差异性较小，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组GTV勾画结果

2.3两组膀胱和直肠受照射剂量 与排空组比较，充盈组膀胱和直肠的受照射体积百分比和平均受照射剂量较低，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组危及器官受照剂量的影响(n=20)

V30、V40、V50为接受30、40、50 Gy 剂量照射的危及器官体积占该危及器官总体积的百分比，Dmean指在放疗计划中危及器官接受的平均照射剂量

3 讨 论

精准勾画GTV和危及器官(OAR)是保证放射治疗疗效和降低放疗不良反应的核心因素。与三维适形计划相比，三维调强放疗(3D-CRT)计划的靶区适形度更好、靶区剂量曲线跌落更快及危及器官受量更低〔6〕。然而放疗技术越是精准，对于靶区勾画的精度要求就越高，脱靶风险越大。

多个研究已对不同部位的肿瘤，包括宫颈癌的靶区进行了量化研究，分析并比较GTV的轮廓变化对GTV的最终受照剂量的影响〔7～10〕。Eminowicz等〔8〕报道了宫颈癌外照射靶区变化对剂量的影响，该研究表明，宫颈癌临床靶区(CTV)的界定标准在不同研究中心有所不同，但与标准CTV相比，随着CTV体积增加，会显著降低PTV的受照剂量。本研究显示与CT定位图像相比，在MRI定位图像上进行靶区勾画，其CTV的左右横径和总体积更小，这样不仅能够缩小CTV的体积，基于CTV外扩产生的PTV也会相应缩小，在放疗计划设计时，可在不增加邻近危及器官的受照剂量的同时，尽可能提高PTV的受照剂量，最终使肿瘤的局部控制率得到提高，且不增加放疗不良反应的发生率。

Veera等〔9〕研究数据量化了MRI对宫颈癌靶区体积轮廓的影响，与CT定位图像相比，大多数的GTV结构与基于MRI定位图像的靶区轮廓更一致，但这对OAR受照剂量及临床预后没有显著影响。这可能是由于在宫颈癌的放疗靶区不仅包括GTV，还包括盆腔淋巴引流区，特别是在盆腔有肿大淋巴结时，还需要行同步推量，使宫颈肿瘤的靶区勾画差异对整个放疗计划的影响大大降低，包括计划靶区及危及器官的受量，这在本研究中也得到了证实。

许多研究表明，膀胱充盈能减少小肠的受照剂量，这更多是针对接受术后辅助性放疗的早期宫颈癌患者。由于正常女性的解剖结构中，膀胱和小肠均位于盆腔的中上部，接受宫颈癌根治术后，盆腔中部分结构被切除，从而使部分小肠和膀胱位置下移进入临床靶区，特别是在膀胱排空状态下，使更多的小肠和膀胱位置下移，导致小肠和膀胱的放疗剂量明显增加。另外宫颈和膀胱紧紧相邻，膀胱容量的变化某种程度上会影响宫颈癌放射治疗效果。对此毛睿等〔11〕研究分析了盆腔调强放射治疗不同膀胱充盈程度对照射剂量和体积变化的影响，结果显示和膀胱排空时相比，膀胱充盈时，膀胱、小肠及直肠的受照射体积百分比和平均受照射剂量更低。Jhingran等〔12〕研究表明，模拟定位时分别对膀胱充盈和排空状态下的体积进行比较，结果发现放疗过程中膀胱体积有较大的变化范围，最大值和最小值之差的中位数是247 mm3〔12〕。本研究也显示宫颈肿瘤毗邻膀胱后壁层面位置变化更大，提示放疗医师在勾画靶区时，应充分考虑膀胱容量改变对不同层面靶区移动的影响，将靶区前缘外放1.0～1.5 cm，属安全剂量范围，以避免靶区出现脱靶现象。

本研究系统描述MRI定位的优势，并通过与CT定位比较，发现膀胱憋尿后，靶区最容易造成脱靶，特别是靶区前界的脱靶。所以在靶区勾画时，GTV前界应外扩1.0～1.5 cm，才能达到安全剂量范围。本研究仍有一定局限性，后续研究需进一步完善。首先，这是一个单中心研究，且病例数量少，需要进一步补充数据，以进一步提供更详实的循证医学证据；另外，这项研究仅考虑了动态调强放疗技术(VMAT)来评估这两种定位图像方式对危及器官的剂量学影响。如果采用不同的计划技术如静态调强放射治疗(IMRT)或3D-CRT进行研究，则可能存在其他剂量学差异。而且，本研究并没有计算器官内自然移位现象，特别是膀胱排空和充盈时的靶区移动度，这些动度可能会掩盖基于MRI的靶区轮廓对OAR产生的剂量影响。

综上，宫颈癌放射治疗中，应用MRI定位勾画出的GTV范围更小，对于肿瘤边界的确定也更为准确。而在排空膀胱的状态下，CT定位和MRI定位的宫颈GTV的一致性相对更好，对危及器官的保护也相对更好一些。