陈济杭，柏朋刚，陈文娟，林发生，李奇欣

（1.福州儿童医院小儿外科，福州 350014；2.福建省肿瘤医院放疗科，福州 350014）

0 引言

宫颈癌是我国最常见、发病率最高的女性恶性肿瘤，而放疗是治疗宫颈癌的主要手段之一[1-3]。随着放疗技术的发展，调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）可以有效地提高靶区的照射剂量，同时降低周围正常组织的受量[4-5]。

而多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）在IMRT技术的临床应用中占据着举足轻重的地位，是IMRT的重要基础。通过MLC的运动，可以大幅度地提高肿瘤照射的适形性，提高治疗的效果[6]。在静态IMRT中，射野大小和射野适形度很大程度取决于MLC的叶片宽度和数目。本研究利用Pinnacle3计划系统，对20例宫颈癌患者分别用等中心处MLC叶片宽度为5和10 mm的直线加速器制订IMRT计划，以比较不同MLC叶片宽度对宫颈癌IMRT计划的影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2018年2—10月在福建省肿瘤医院接受放疗的20例宫颈癌术后患者，年龄40～74岁，平均年龄51岁，中位年龄53岁；根据2009年的国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）标准，分为ⅠB～ⅢB 期，术后病理均为鳞癌，存在高危因素，需接受术后盆腔放疗。患者均知情同意，且通过福建省肿瘤医院医学研究科研项目伦理审查。

1.2 体表固定及CT扫描

患者取仰卧位，以真空垫固定，在美国飞利浦公司的大孔径Brilliance Bigbore CT下行定位扫描，扫描层厚均为5 mm。

1.3 靶区及危及器官勾画

由专业的放疗科医师依据ICRU50号报告确定临床靶体积（clinical target volume，CTV）和危及器官范围。将CTV沿3个方向均匀外放1 cm形成计划靶区（planning target volume，PTV）。20例患者的平均PTV体积为1 378.6 cm3（963.7～1 938.0 cm3），危及器官包括直肠、膀胱、小肠、左右侧股骨头和左右侧骨髓。勾画完成后，将勾画完靶区、危及器官的CT图像传送至飞利浦公司的Pinnacle39.2计划系统中。

1.4 处方剂量和计划设计

研究所用设备为配置2种不同叶片宽度（10和5 mm）的MLC的医科达直线加速器，其中Elekta Synergy直线加速器配置叶片宽度为10 mm的MLC（40对MLC）；Elekta Axesse直线加速器配置叶片宽度为5 mm的MLC（80对MLC）。

分别在Elekta Synergy和Elekta Axesse两台直线加速器上对每例患者设计7野IMRT计划，分别为10 mm MLC配置的计划和5 mm MLC配置的计划。PTV的处方剂量为48.6 Gy/27次，1.8 Gy/次，要求处方剂量至少包绕95%的PTV体积；危及器官的限制剂量为直肠V45＜60%、膀胱V45＜60%、小肠V40＜30%、股骨头V45＜ 5%、骨髓V40＜ 40%（V40、V45分别代表危及器官受照剂量超过40、45 Gy的体积百分比）。

IMRT计划的射线能量为6 MV，7个射野的角度分别为 0、52、104、156、212、260、310°，计算网格为0.4 cm，优化类型为直接子野优化（direct machine parameter optimization，DMPO），最大子野数为 70，最小子野面积为8 cm2，最小子野机器跳数（machine unit，MU）为8。对于同一患者，2组IMRT计划的优化函数、设置完全一致，以便于比较。

1.5 计划评估指标

平均剂量-体积直方图（dose-volume histogram，DVH）曲线：从计划系统中导出2种不同MLC配置下20例患者的DVH数据（包括PTV、直肠、膀胱、小肠、股骨头和骨髓）。将DVH数据导入Excel 2010，对同一危及器官或靶区的DVH数据求平均值，并用origin8.0软件作图。

靶区：处方剂量48.6 Gy覆盖靶区体积百分比（V48.6）、最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）、适形性指数（conformity index，CI）和均匀性指数（homogeneity index，HI）。HI定义为 HI=（D2－D98）/D50（其中D98、D2和D50分别为PTV的98%、2%和50%体积的最小剂量），0＜HI＜1，该值越小，均匀性越好；CI定义为CI=VPTV，ref/VPTV×VPTV，ref/Vref（其中，VPTV，ref为处方剂量所覆盖的靶区体积，VPTV为靶区体积，Vref为处方剂量线所覆盖的体积），0＜CI＜1，该值越大，适形性越好。

危及器官：直肠、膀胱、小肠、股骨头和骨髓的V20、V30、V40、V45（V20、V30、V40、V45分别代表危及器官受照剂量超过 20、30、40和 45 Gy的体积百分比）、Dmax、Dmean。

1.6 统计学处理

采用SPSS 19.0软件进行统计分析，结果采用±s形式表示，组间参数比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组不同MLC配置的IMRT计划平均DVH比较

如图1所示，10 mm MLC配置的IMRT计划在靶区覆盖和靶区剂量上要高于5 mm MLC配置的计划。在危及器官方面，二者的股骨头、骨髓和小肠的DVH近乎重叠；而5 mm MLC配置的IMRT计划的膀胱和直肠的剂量要明显低于10 mm MLC配置的计划。

图1 2组不同MLC配置的IMRT计划的平均DVH曲线

2.2 靶区参数比较

2种MLC配置的IMRT计划的靶区参数见表1。由表1可看出，2组计划的处方剂量都能实现满意的靶区覆盖，10 mm MLC配置的计划48.6 Gy的靶区覆盖率为（97.2±1.2）%，靶区Dmean为（51.35±0.46）Gy，靶区Dmax为（54.80±0.55）Gy，都要高于 5 mm MLC配置的计划[（其相应数值分别为（96.2±1.6）%、（50.78±0.30）Gy和（53.93±0.38）Gy）]，差异具有统计学意义（P＜0.05）。2组计划Dmin相当，差异无统计学意义。5mmMLC配置的计划CI为0.87±0.01、HI为 0.092±0.012，都要优于 10 mm MLC计划（分别为 0.86±0.02和 0.102±0.010），差异均有统计学意义（P＜0.05）。

表1 2组IMRT计划的靶区剂量学参数比较（±s）

表1 2组IMRT计划的靶区剂量学参数比较（±s）

分组 V 48.6/% D max/G y D min/G y D mean/G y C I H I 1 0 m m M L C 9 7.2±1.2 5 4.8 0±0.5 5 4 3.3 3±2.0 4 5 1.3 5±0.4 6 0.8 6±0.0 2 0.1 0 2±0.0 1 0 5 m m M L C 9 6.2±1.6 5 3.9 3±0.3 8 4 3.4 6±1.8 5 5 0.7 8±0.3 0 0.8 7±0.0 1 0.0 9 2±0.0 1 2 t 2.7 4 6.8 8 -0.8 8 5.3 3 -3.0 6 1 2.2 5 P 0.0 1 1 0.0 0 0 0.3 8 5 0.0 0 0 0.0 0 5 0.0 0 0

2.3 危及器官的受照剂量比较

2组计划的危及器官受量均能满足临床治疗的要求，具体见表2。由表2可以看出，所有危及器官的受量，包括直肠、膀胱、小肠、股骨头和骨髓的V30、V40、V45、Dmax和Dmean，5 mm MLC 配置的计划都低于10 mm MLC配置的计划，但大部分剂量学指数（尤其是低剂量区）的改善幅度不是很大。膀胱、直肠、小肠和骨髓的Dmean分别减少了0.69、0.47、0.43和0.25 Gy，膀胱的V45减少了2.3%，直肠的V45减少了4.0%，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。

2.4 治疗参数比较

5 mm MLC配置的计划 MU为720.0±49.7，较10 mm MLC 配置的计划（652.1±55.3）高 10.4%，二者差异具有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

随着放疗技术的快速发展，IMRT已经成为放射治疗的主流技术，而MLC是实现IMRT治疗的重要基础。多数直线加速器通过控制MLC叶片的相对运动来调制射线束强度和形状，从而实现靶区形状的高度适形，且最大程度减小周围正常组织的受量[7-8]。因此MLC逐渐成为了医用直线加速器治疗准直器的标准配置[9]。

表2 10、5 mm MLC配置的IMRT计划危及器官的剂量学参数比较（±s）

表2 10、5 mm MLC配置的IMRT计划危及器官的剂量学参数比较（±s）

注：a代表二者比较具有统计学差异

危及器官 V 20/% V 30/% V 40/% V 45/% D max/G y D mean/G y膀胱 1 0 m m M L C 1 0 0.0 0±0.0 0 9 5.1 8±4.8 0 6 2.2 6±1 0.2 7 4 4.5 6±9.2 4 a 5 4.1 2±0.6 9 a 4 2.5 9±1.7 9 a 5 m m M L C 1 0 0.0 0±0.0 0 9 2.7 8±5.8 8 5 9.9 6±1 0.1 9 4 2.2 3±8.5 0 a 5 3.4 0±0.6 1 a 4 1.9 0±1.8 2 a直肠 1 0 m m M L C 9 9.8 6±0.4 7 9 8.6 6±2.8 4 8 0.7 5±9.5 8 5 3.5 7±6.7 4 a 5 2.9 3±0.8 8 a 4 4.4 6±1.1 9 a 5 m m M L C 9 9.8 7±0.4 3 9 8.5 5±3.0 0 7 9.6 9±9.8 4 4 9.6 1±5.7 8 a 5 2.1 2±0.5 5 a 4 3.9 9±1.1 2 a小肠 1 0 m m M L C 6 6.8 0±1 3.2 3 a 3 7.0 6±4.1 3 a 2 0.1 3±2.6 5 a 1 4.1 1±2.3 5 a 5 4.0 2±0.8 2 a 2 5.9 3±4.2 1 a 5 m m M L C 6 5.6 7±1 2.5 7 a 3 6.0 5±3.5 4 a 1 9.5 0±2.3 9 a 1 3.5 8±2.2 0 a 5 3.1 4±0.4 6 a 2 5.5 0±4.0 4 a股骨头 1 0 m m M L C 8 8.9 8±1 4.4 1 6 9.2 5±2 0.0 9 1 9.8 1±8.3 3 1.4 0±1.0 9 a 4 7.9 4±1.4 5 a 3 2.6 6±4.0 6 5 m m M L C 8 9.7 2±1 2.0 3 6 8.2 2±1 7.9 7 1 8.2 9±7.9 4 1.0 5±0.9 8 a 4 7.5 0±1.4 8 a 3 2.5 1±3.6 1骨髓 1 0 m m M L C 8 5.3 9±4.1 3 5 5.5 1±5.3 7 2 7.2 6±4.0 5 a 1 6.0 8±2.3 9 a 5 2.8 1±0.5 4 a 3 1.9 2±1.3 7 a 5 m m M L C 8 5.0 8±3.8 3 5 5.4 0±5.3 3 2 6.1 3±4.0 3 a 1 5.2 7±2.6 7 a 5 2.2 3±0.5 4 a 3 1.6 7±1.3 8 a

已有的研究表明减小MLC宽度有助于改善IMRT计划的质量，如范廷勇等[10]比较了5和10 mm MLC宽度对鼻咽癌IMRT计划的影响，结果显示，5 mm MLC配置的IMRT计划CI更高，而且两侧腮腺

的受照剂量更低；叶柳清等[11]则比较了5和10 mm MLC宽度对肺癌IMRT计划的影响，5 mm MLC配置的IMRT计划适形性更好，但是肺的低剂量区却变大了；杨超凤等[12]的研究结果表明，在进行鼻咽癌调强放疗时，选用基于配置小叶片MLC结构的直线加速器，能获得更好的靶区适形性和靶区剂量均匀性。这些研究结果都集中在靶区体积较小或中等大小的病种之中，而对于靶区体积较大的宫颈癌，MLC叶片宽度对IMRT计划影响的报道比较少。

张富利等[13]比较了3组不同类型MLC加速器对宫颈癌术后IMRT计划的影响，他们认为宽度较小的MLC叶片有助于获得均匀的靶区剂量分布和适形性（无统计学差异），而MLC宽度对危及器官受照剂量的影响较小。本研究则利用2种配置不同叶片宽度MLC的直线加速器来设计宫颈癌的IMRT计划，结果发现，2组计划都能够达到理想的靶区覆盖，危及器官的受量也都能满足临床要求。10 mm MLC配置的IMRT计划的靶区覆盖率、Dmean和Dmax要高于5 mm MLC的计划，原因可能是在靶区的边界区MLC叶片打开时，10 mm MLC对靶区边界的覆盖更多（10 mm对应了两层层厚为5 mm的CT上的靶区），而5 mm MLC的计划则综合考虑了靶区与危及器官的限制，在靶区覆盖达到95%后侧重于降低危及器官的受量。5 mm MLC配置的IMRT计划对于危及器官的保护要优于10 mm MLC配置的IMRT计划，各个器官的Dmean都有所下降，其中膀胱的V45减少了2.3%，直肠的V45减少了4.0%。但同时5 mm MLC配置的IMRT计划的MU有了明显的增多，达10.4%，这是由于5 mm MLC的计划的子野更精细、复杂，降低了射线的利用率。

综上所述，宽度较小的MLC有助于提高宫颈癌的IMRT计划质量，在满足靶区覆盖率的情况下，有效地降低了周围正常组织的受照剂量。但值得注意的是宽度小的MLC配置的IMRT计划MU会有较为明显的上升。在进行宫颈癌IMRT计划设计时，要综合考虑靶区情况、机器配置和损耗等因素，合理利用医疗资源。