宫颈癌调强放疗中膀胱状态对靶区及危及器官影响

李 俨 孔令玲

宫颈癌调强放疗中膀胱状态对靶区及危及器官影响

李 俨 孔令玲

目的 研究宫颈癌调强放疗中膀胱不同状态对靶区及危及器官(OAR)的影响，根据靶区位移的大小初步推断内靶区的大致范围。方法选择7例无严重合并症的局部晚期初治宫颈癌患者，CT定位时分别在膀胱充盈和排空状态下行2次全盆腔CT扫描，将获得的CT图像传输至治疗计划系统后，为每位患者勾画临床靶区(CTV)及OAR，在规定CTV至少达到95%处方剂量的前提下，由物理师设计治疗计划。测量2个计划的靶区及OAR剂量学参数和选定径线长度，并进行统计分析。结果膀胱不同状态的2个计划中，CTV最大剂量、平均剂量和适形指数差异无统计学意义(P>0.05)，膀胱本身的体积和剂量学参数差异颇大，直肠部分剂量学参数差异有统计学意义(P<0.05)，膀胱充盈状态下剂量学参数更优。膀胱状态不同可使靶区产生明显位移，宫底位移在头脚、前后和左右方向上分别为 1.33、0.67和0.60 cm，在宫颈为1.18、0.63和0.49 cm，在靶区质心为0.61、0.46和0.28 cm。膀胱体积变化和靶区质心前后位移之间具有很强的相关性(r=0.843，P<0.05)。结论宫颈癌患者调强放疗时采用膀胱充盈状态对OAR的保护性更好，应尽量保持分次外照射过程中膀胱状态的一致性。CTV的外放采用头脚方向稍大、宫底范围大于宫颈的锥形外放更为合理。

宫颈癌；调强放疗；膀胱状态；剂量学；位移

放射治疗是宫颈癌的根治性治疗手段之一，尤其在中晚期宫颈癌的治疗中占有极其重要的地位，传统全盆腔照射各种并发症的发生率较高，患者生存质量下降甚至危及生命[1]。随着调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)的出现，国内外已有多项研究表明其无论是在增加靶区剂量还是在正常组织的保护中均较常规放疗有明显优势[2-6]。但由于内部器官运动和肿瘤位置变化等，分次外放射中靶区的划定仍是一个需要积极探讨的领域[7-9]，1999年公布了ICRU50号国际辐射单位和测量委员会报告的增补篇62号报告，该报告中定义了内靶区(internal target volume,ITV)为临床靶区(clinical target volume,CTV)+考虑器官运动引起的CTV边界位置变化。在宫颈癌IMRT中膀胱邻近CTV，其充盈程度的不同会带来较大的体积和位置变化，因此本研究通过比较膀胱不同状态下获得的剂量学和位置参数，探讨膀胱状态对靶区及危及器官(organ at risk,OAR)的影响，初步推断ITV的大致范围。

1 资料与方法

1.1 一般资料 经患者同意，选取2014年3月至2014年8月在我院经宫颈活切病理证实为鳞癌的7例局部晚期宫颈癌患者，卡氏评分≥70分，无严重合并症且无放疗禁忌证，实施宫颈癌根治性IMRT，FIGO(宫颈癌国际妇产科联盟)分期IIb～IIIb期。

1.2 方法和步骤

1.2.1 体位固定 全部患者均采用仰卧位，双手抱肘置于额部，于模拟定位机下施行体模固定。

1.2.2 CT扫描 CT扫面前1.5～2 h嘱咐患者排空大小便后饮水500 mL，分别在患者膀胱充盈状态和排空状态用西门子公司PLUS FOUR型螺旋CT进行2次全盆腔扫描，上界扫至L3上缘水平，下界扫至坐骨结节下缘下5 cm，CT定位时体位与模拟机下定位时完全一致，自然平静呼吸，CT无间断扫描，层厚5 mm。将两组扫描图像经局域网传输到治疗计划系统。

1.2.3 靶区和OAR勾画 由同一医师分别在两组CT图像上进行CTV和膀胱、直肠、脊髓等的勾画。CTV包括阴道上段、宫颈、子宫、阴道旁组织、宫旁组织和腹盆腔淋巴结引流区。CTV均匀外放0.5 cm形成计划靶体积(planning target volume,PTV)。

1.3 治疗计划设计和处方剂量 由同一物理师使用Pinnacle 39.2治疗计划系统分别进行计划设计，采用6 MV X线7野共面均分的设计方法，处方剂量为95% CTV 50 Gy(2 Gy/次，25 次)。OAR剂量限制要求：直肠接受≥45 Gy体积占总体积百分比(V45)≤50%，膀胱V45≤50%，同时控制热点。所有治疗计划由西门子ARTISTE加速器实施治疗。所有患者后程均接受腔内后装治疗(A点剂量36 Gy，共6次)。

1.4 治疗计划评估内容 将2个计划经优化和计算后获得的CTV最大剂量(D2%)、平均剂量(Dmean)、适形度指数(CI)与OAR的体积、Dmean、V30、V40、V45、V50和体积受照射剂量(D1/3)进行比较，以获得膀胱不同状态下的差异。其中CI定义为治疗体积与PTV的比值，其中治疗体积是指接受由放射肿瘤学小组根据治疗目的(根治或姑息)而选择的最小剂量的组织体积。CI值为0～1，CI值为0表示等剂量线面包绕的区域和靶区无重叠，CI为1表示等剂量线面包绕的区域和靶区完全一致，可见，CI值越接近于1，表示靶区的适形度越好。

测量2个计划中宫底、靶区质心、宫颈外口分别到骶髂关节前缘平面、趾骨联合上缘平面和右侧股骨头内侧平面的垂直距离，分析膀胱不同状态引起的靶区不同层面在头脚、前后和左右方向上的位置变化。

2 结果

2.1 CTV剂量学参数比较 比较膀胱充盈和排空两种状态下的放疗计划，两种状态下CTV的D2%、Dmean及适形指数差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 7例患者膀胱不同状态下CTV剂量学参数比较

2.2 OAR剂量学参数比较 膀胱的不同状态对其本身的体积及剂量学参数影响颇大，除V50外，其余各参数间均有显著差异，且膀胱充盈时的剂量学参数呈现出明显优势,见表2。膀胱不同状态对直肠的部分剂量学参数可产生影响，降低了直肠平均剂量、体积受照射剂量、V40和V45，提示膀胱充盈对直肠保护具有一定作用，见表3。

2.3 膀胱不同状态引起的靶区位移情况 根据测量的3个不同部位分别到骶髂关节前缘平面、趾骨联合上缘平面和右侧股骨头内侧平面的垂直距离计算出不同层面头脚、前后和左右方向上的位移绝对值，宫底位移在头脚、前后和左右方向上分别为1.33、0.67和0.6 cm，靶区质心为0.61 、0.46 和0.28 cm，宫颈为1.18、0.63 和0.49 cm。见表4。

表2 7例患者膀胱不同状态下膀胱剂量学参数比较

表3 7例患者膀胱不同状态下直肠剂量学参数比较

表4 7例患者膀胱不同状态下靶区不同层面位移(cm)

2.4 膀胱体积变化和位移相关性分析 膀胱体积变化大小和靶区质心的前后位移之间呈正相关(r=0.843,P<0.05)，其余未显示明确相关性。见图1。

3 讨论

目前宫颈癌的发病逐年上升,且呈年轻化趋势，病例发现多较晚。随着放射治疗技术的革新，IMRT在宫颈癌的放疗中呈现出独特的优势。但IMRT中靶区边缘的剂量梯度陡峭，内部器官的运动将会导致靶区剂量不足和周围正常组织的照射过量。宫颈癌IMRT中膀胱体积变化大，Jhingran等[10]对24例患者的分析显示，模拟定位时膀胱充盈和排空的平均体积为480和155 mm3，在IMRT期间膀胱体积的变化范围大，最大值和最小值之差的中位数为247 mm3。可见膀胱变化的影响值得探讨，本研究表明膀胱状态对靶区的剂量学参数影响甚微，可能与IMRT本身的特点有关，计划设计时给予靶区限制较高，因此无论膀胱状态如何，计划实施都要首先确保靶区剂量参数的要求，故膀胱充盈或排空对靶区的剂量分布影响不大。

膀胱状态对OAR的影响则大为不同，笔者研究结果表明，膀胱状态体积的变化对自身剂量学参数影响颇大，膀胱充盈明显降低了膀胱平均剂量和体积受照射剂量，使得V30平均减少了30%、V40减少38%及V45减少31%。因此建议宫颈癌IMRT时采用膀胱充盈的状态以获得更优的剂量学参数。Buchali等[11]发现当膀胱体积增大时其受照剂量减少，50%膀胱体积受照剂量由94%降至87%，66%膀胱和全部膀胱受照剂量分别由78%、42%降至61%和39%。张亮等[12]在研究前列腺癌IMRT时也发现，3种膀胱不同充盈状态下膀胱的平均剂量相差甚大，其充盈程度越大则膀胱的剂量学参数越优。膀胱对直肠的剂量学参数也有部分影响，膀胱充盈时直肠受照的平均剂量略低，和排空时相差4 Gy左右，分析DVH图可见，除V30外，其他剂量学参数也有不同。

尽管在宫颈癌IMRT时推荐使用膀胱充盈状态来更好的保护正常组织，但是有研究表明即使给予严格具体的指示，患者依旧难以在分次治疗过程中保持膀胱充盈[10]，因此在进行靶区划定时需充分考虑膀胱状态不同引起的靶区位移变化。本研究发现膀胱充盈或排空可使靶区产生很大的位移，尤其以头脚方向为著，其次为前后方向，左右方向的位移最小，同时可见在靶区的不同层面，子宫底部的位移较子宫颈部在各个方向上均较大，在靶区划定时可考虑采用宫底外放较宫颈稍大的锥形外放。Taylor等[13]研究显示宫体的位移大于宫颈，尤其在头脚和前后方向上，该研究计算得出子宫体的CTV-PTV外放在前后、头脚和水平方向分别为19、15和7，宫颈为15、13和7 mm。Buchali等[11]的研究也得出类似的结论，膀胱和直肠状态变化使宫体头脚位移平均达7 mm，宫颈头脚位移为4 mm，同时子宫体的前后位移为4 mm，该研究推荐CTV到PTV的外放在头端、前后和尾端分别为15、9 和6 mm。在实际治疗中应根据每个患者的具体病情个体化处理，同时内部各器官的运动和相互影响是复杂的，需要进一步的研究探讨本研究的位移特点是否在整个放疗过程中具有代表性。

本研究还发现在膀胱体积变化和靶区质心的前后位移之间具有很强的正相关，提示在宫颈癌IMRT中保持膀胱状态的一致性具有意义，靶区其余部分和方向上的位移则未显示明显相关性。国外研究表明膀胱体积的改变和CTV的位移无明显相关，然而在多元回归分析中显示直肠和膀胱体积改变与CTV的前后位移显著相关[14]。Taylor等[13]的研究得出膀胱体积改变和子宫体头脚方向位移的相关系数为0.78。类似的研究没有发现膀胱充盈前后体积变化程度和子宫头脚、前后方向上位移的关系[11]。可见对此研究的结论不完全一致，可能与不同研究具体控制因素不尽相同有关。宫颈癌IMRT时靶区周围有膀胱、直肠、小肠等多种正常组织，对其之间体积和位置变化带来的影响以及相互作用还需进一步的探索。

宫颈癌患者进行IMRT时，建议尽量采取膀胱充盈状态，以实现对OAR的更好保护， CTV到ITV的外放在头脚、前后和左右方向上分别为13、7和6 mm左右，同时需适当扩大子宫底体周围的距离。

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(2015-01-16 收稿 2015-03-20修回)

Impacts of bladder status on target volume and OAR in intensity-modulated radiotherapy for cervical cancer

LiYan,KongLingling

DepartmentofRadiationOncology,theFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230022,China

Objective To study the impacts of bladder status on the target volume and organs at risk(OAR) in intensity-modulated radiotherapy(IMRT) for cervical cancer, and to determine the margin of the internal target volume(ITV) preliminarily according to the size of the shift of the target volume.MethodsSeven locally advanced cervical cancer patients without serious complications who were initially treated with IMRT were selected for this study. All the patients underwent CT scans of the whole pelvic two times in bladder filling status( the bladder was emptied two hours before orientation, then drinking water 500 mL)and empty status to obtain two series of pelvic CT images. The CT images were transferred to the three-dimensional treatment planning system (TPS), contoured the clinical target volume (CTV) and rectum, bladder, spinal cord, etc. for each patient. The treatment planning was performed by the physicist with the CTV reaching at least 95% of the prescription dose. The dosimetric parameters of the target volume and OAR in two different bladder status and the length of the selected lines were measured, and the data were analysed by paired t-test.ResultsIn the two plans of different bladder status, maximum dose, mean dose and conformal index had no difference statistically significantly(P>0.05), and dosimetric parameters of the bladder itself and part of dosimetric parameters of the rectum (P<0.05) had statistical significantly difference, with bladder filling state better. Bladder status could lead to significant shifts of target volume, the shift in superior and inferior, anterior and posterior, left and right direction of fundus was 1.33 cm, 0.67 cm and 0.6 cm respectively, in cervical was 1.18 cm, 0.63 cm and 0.49 cm, in target volume center was 0.61 cm, 0.46 cm and 0.28 cm. Volume changes of bladder and the shifts of the anterior and posterior direction of the target volume had a strong positive correlation (r=0.843,P<0.05).ConclusionFor the cervical cancer patients treated with IMRT, bladder filling status is favorable for the protection of OAR and it is recommended to keep the bladder status consistently between fractionated external beam radiotherapy. It is more reasonable to make the CTV margin bigger in superior and inferior direction and the fundus of uterus.

Cervical cancer;Intensity-modulated radiotherapy;Bladder status;Dosimetry; Shifts

230000 合肥 安徽医科大学第一附属医院肿瘤放疗科

孔令玲,kong-lingl@163.com

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.06.005