Discrete intensity levels值对宫颈癌调强放疗计划的影响

吴翠娥

【摘要】 目的 本研究主要探讨在宫颈癌调强放疗计划中， 基于Xio放疗计划系统， 动态调强方式（sliding window）子野优化参数Discrete intensity levels对子野权重优化（SWO）过程的影响。方法 10例宫颈癌患者， 在sliding window子野优化过程中， 改变 Discrete intensity levels 参数， 数值可以选取10、9、8、7四个值。在满足相同的靶区剂量要求下[95%的计划靶区（PTV）满足50 Gy的劑量]， 比较四组level值下的子野数目、机器跳数、危及器官。结果 四组level值下的危及器官受量比较差异均无统计学意义（P>0.05）。level值为7的子野数目为（59.2±0.9）个， 与level值为10、9、8的（66.4±7.9）、（61.2±2.5）、（58.1±1.2）个比较差异均有统计学意义（P<0.05）;level值为10、9、8的子野数目两两比较差异均无统计学意义（P>0.05）。四组 level值下的机器跳数比较差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 参数Discrete intensity levels为7时能够满足临床剂量学要求， 同时能有效减少治疗时间， 可作为宫颈癌调强放疗计划sliding window方式的默认优化参数。

【关键词】 宫颈癌：调强放疗;子野优化;Sliding window;Discrete intensity levels

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2020.20.033

宫颈癌是一种常见的妇科恶性肿瘤， 目前在女性癌症死亡率中排名第二， 严重威胁着女性的生命健康， 放疗是宫颈癌的主要治疗手段之一， 世界上约70%的宫颈癌需进行放疗[1]。传统的二维宫颈癌盆腔照射可引起盆腔正常组织较大的早晚期放射损伤， 随后出现的三维适形放射治疗（3D-CRT）技术能提高靶区剂量， 适当减少危及器官剂量， 但并没有明显减少对危险器官（OAR）的受量。随着放疗技术的发展和放疗机器的更新换代， 调强放射治疗技术成为宫颈癌放射治疗的主要放疗方式， 可以在提高肿瘤靶区受照剂量的同时明显降低周围正常组织的受照剂量与范围， 从而达到保护危及器官的目的[2， 3]。而在调强放疗计划设计过程中， 很多因素会影响剂量结果， 如射野方向及数量 、子野数量 、子野最小面积、子野最小跳数等。作者将根据设计宫颈癌放疗计划经验， 基于放疗中心现有的放疗计划系统Xio， 而子野优化方式有两种， 本研究基于sliding window 子野方式， 研究参数Discrete intensity levels 对宫颈癌调强放疗计划设计的影响。现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选取2019年在放疗中心治疗过的10例宫颈癌患者为研究对象， 年龄37～72岁， 中位年龄56岁， 患者均为宫颈癌术后患者， 首程放疗。使用Xio计划系统的sliding window子野优化方式， 在子野优化界面在选择不同的Discrete intensity  levels数值设定放疗计划。

1. 2 方法 患者取俯卧位， 采用体膜固定， 使用GE公司 CT机扫描， 扫描前1 h叮嘱患者喝水650 ml， 充盈膀胱， 扫描层厚5 mm， 扫描范围从第一腰椎到阴道口下缘， 将CT图像传到医生工作站， 医生勾画靶区和危及器官。

1. 3 计划要求 靶区剂量：95%的PTV达到50 Gy;危及器官限量：膀胱V50<50%; 直肠V40<50%， V50<40%;股骨头V50<5%。

1. 4 计划设计 参照国际辐射单位和测定委员会（ICRU）的第50、62号报告， 医生勾画靶区后， 将靶区、危及器官的命名统一， 放疗物理师插入做好的宫颈癌模板计划， 模版计划有5个固定射角度， 分别为200°、315°、0°、40°和140°， 射野优化参数相同、在生成子野优化界面时， 只改变Discrete intensity levels数值， 分别为10、9、8、7， 每个患者设计4个放疗计划。

1. 5 计划评估 在满足相同的靶区剂量要求下（95%的PTV满足50 Gy的剂量）， 比较四组levels值下的子野数目、机器跳数、危及器官。

1. 6 统计学方法 采用SPSS23.0统计学软件对数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2. 1 四组levels值下的危及器官比较 四组levels值下的危及器官受量比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表1。膀胱、直肠、股骨头受量的比较P值见表2， 表3， 表4。

2. 2 四组levels值下的子野数目及机器跳数比较 levels值为7的子野数为（59.2±0.9）个， 与levels值为10、9、8的（66.4±7.9）、（61.2±2.5）、（58.1±1.2）个比较差异均有统计学意义（P<0.05）;levels值为10、9、8的子野数目两两比较差异均无统计学意义（P>0.05）。四组levels值的机器跳数比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表5， 表6， 表7。

3 讨论

近年来， 随着放射治疗技术的不断进步， 三维适形放射治疗（3D-CRT）和调强放射治疗（IMRT）在宫颈癌的治疗中得到了广泛的应用。IMRT比3D-CRT技术具有明显的剂量学优势， 因为它的剂量分布更加贴合靶区， IMRT可以减少危险器官和正常组织的受量， 包括直肠、膀胱、股骨头和小肠， 减轻放疗引起的副作用， 改善患者的生活质量[4， 5]。宫颈癌调强放疗计划设计划难易程度、剂量分布差异、计划设计耗时区别等是与计划系统品牌和剂量算法有关。市场上主流的计划系统monaco、eclipse、pinnacle等， 它们使用的优化算法不一样， 放疗计划系统使用的主要算法有快速迭代（Superpositon）、笔形束卷积算法（PBC）、各向异性分析算法（AAA）、蒙卡算法（MC）等， 算法间的差异在不同的疾病种类调强放疗计划有许多相关研究报道[2， 3]。Xio放疗计划系统提供了两种算法， 分别为快速迭代和快速傅里叶变换卷积算法， 它们之间的差异有论文报道[6]。作者选择的是快速迭代剂量计算方法， 在子野优化时候， 设定相同参数， 限定跳数为5 MU， 迭代次数为100次， <5 MU的子野直接被系统删除， 优化至满足临床剂量学要求结束。

宫颈癌放疗计划的执行好坏， 很大程度上取决于加速器的治疗时间， 而影响治疗时间的因素主要有射野数量、子野面积、子野数目和机器跳数等[7， 8]。它们的增加就会延长患者的治疗时间增加， 暴露在射线环境下的时间增多， 增加二次致癌风险， 也会占用更多的机器时间， 降低机器效率。

基于Xio计划系统的sliding window子野优化方式， 参数Discrete intensity  levels 数值的合理选取， 很大程度上决定着宫颈癌放疗计划结果的好坏。从实验的结果分析看， 对于宫颈癌放疗计划， levels选择7， 能满足临床剂量学要求， 生成比较合理的子野数目和机器跳数。从统计结果来看， 数值>7， 生成子野数较多， 增加治疗时间。数值<7， 剂量分布变差， 有剂量热点存在。因为调强放疗计划是由多个子野构成的， 如果子野数目过少， 剂量分布就变差， 不再适合临床剂量学要求。接下来， 本中心会选取不同的疾病种类， 如鼻咽癌、食管癌、肺癌等其他种类疾病， 研究levels值的选取是否依然为7， 便于物理师更好的设计调强放疗计划。

综上所述， 宫颈癌调强放疗子野优化过程中参数Discrete intensity  levels数值为7时能够满足临床剂量学要求， 同时能有效减少治疗时间， 可作为宫颈癌调强放疗计划sliding window方式的默认优化参数。

参考文献

[1] Kitaguchi M， Murakami N， Nakamura S， et al. EP-1350：Comparison of DVH and myelosuppression between IMRT and 3DCRT in cervical cancer with postoperative radiotherapy. Radiotherapy and Oncology， 2014， 111（Supplement 1）：s105.

[2] Wang WP， Zhang FQ， Hu K， et al. Image-guided， intensity-modulated radiation therapy in definitive radiotherapy for 1433 patients with cervical cancer. Gynecologic Oncology， 2018， 151（3）：444-448.

[3] 林濤， 高留刚， 眭建锋， 等. 子野数目对宫颈癌术后调强放疗计划剂量分布的影响. 肿瘤基础与临床， 2017， 30（6）：493-496.

[4] Chen JL， Huang YS， Kuo SH， et al. Intensity-modulated radiation therapy achieves better local control compared to three-dimensional conformal radiation therapy for T4-stage nasopharyngeal carcinoma. Oncotarget， 2017， 8（8）：14068-14077.

[5] Portelance L， Chao KS， Grigsby PW， et al. Intensity-modulated radiation therapy （IMRT） reduces small bowel， rectum， and bladder doses in patients with cervical cancer receiving pelvic and para-aortic irradiation. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics， 2001， 51（11）：261-266.

[6] 王磊， 王晓梅， 陈维平， 等. 调强放疗中两种不同剂量算法的比较. 中国医学物理学杂志， 2015， 32（3）：401-403.

[7] 邱嵘， 尚凯， 李润霄， 等. 子野面积对宫颈癌IM RT剂量分布的影响. 中华放射肿瘤学杂志， 2016， 25（7）：740-744.

[8] Eminowicz G， Rompokos V， Stacey C， et al. Understanding the impact of pelvic organ motion on dose delivered to target volumes during IMRT for cervical cancer. Radiotherapy and Oncology， 2017， 122（1）：116-121.

[收稿日期：2020-04-15]