基于累积剂量的宫颈癌近距离放疗离线自适应计划方法研究：优化联合放疗总剂量分布

针对宫颈癌联合放疗中传统近距离放疗(BT)分次计划独立优化难以充分利用外照射(EBRT)与BT协同剂量优势的问题，本研究提出基于累积剂量的离线自适应BT计划方法(ABT)。通过多模态图像配准技术整合已施照剂量数据，采用定制化治疗计划系统进行剂量优化。结果显示ABT使70%分次中膀胱/直肠D2cc降低，总剂量评估中膀胱D2cc平均降低1.9 GyEQD2，直肠降低2.1 GyEQD2，为改善联合放疗剂量分布提供新策略。

　　

宫颈癌作为女性常见恶性肿瘤，其放射治疗方案通常结合外照射放疗(EBRT)和高剂量率近距离放疗(HDR-BT)。尽管三维影像引导技术已显著提升治疗精度，但临床实践中仍存在关键瓶颈：传统BT分次计划独立优化时，无法统筹考虑前期EBRT和已施照BT分次的累积剂量效应，可能导致危及器官(OARs)如膀胱、直肠的剂量热点重叠，增加3-5级泌尿/胃肠毒性风险（5年发生率6.8%-8.5%）。更棘手的是，盆腔解剖结构随肿瘤退缩、器官充盈变化产生的复杂形变，使得剂量累积成为技术难点。

为解决这一临床难题，来自中国的研究团队开发了创新的离线自适应BT计划方法。这项发表在《Clinical and Translational Radiation Oncology》的研究，通过多模态图像配准与定制化治疗计划系统的协同创新，首次实现基于累积剂量的BT分次优化。研究证实该方法可使70%分次中OARs受量显著降低，膀胱和直肠总D_2cc分别平均下降1.9 Gy_EQD2和2.1 Gy_EQD2，相当于将直肠毒性发生率从9%降至4%以下的关键阈值。

研究团队采用三项关键技术：1)基于3D Slicer平台的多指标形变配准（结合互信息MI和轮廓kappa统计量KS），实现EBRT与既往BT分次剂量向当前计划CT的精准映射；2)自主研发的"荣莉"BT治疗计划系统研究版，支持背景剂量导入的迭代优化算法；3)等效剂量(EQD₂)转换模型（α/β=3 Gy用于正常组织），用于总剂量生物学评估。研究纳入9例局部晚期宫颈癌患者共27个BT分次，通过Dice系数(DSC>0.88)和Hausdorff距离(HD<12.06 mm)验证配准精度。

【结果】
2.1 CT扫描与轮廓勾画
采用诊断MRI作为参考，在计划CT上勾画高风险靶区(HR-CTV)和OARs。创新性地将膀胱、直肠等器官CT值统一标定（0-60 HU），解决EBRT与BT图像强度不一致问题。每2个BT分次进行CT扫描的设计平衡了资源限制与数据需求。

2.2 图像配准与剂量累积
多步配准策略（刚性-仿射-B样条）结合六分辨率优化，使膀胱/直肠/U+V的DSC达0.88-0.94。排除形变复杂的乙状结肠和肠管，专注可准确配准的关键器官。剂量优化使用物理剂量，而总评估采用EQD₂转换，体现生物效应差异。

2.3 治疗计划
自适应BT(ABT)计划将累积剂量作为背景输入，目标函数设为分次约束（膀胱450cGy+背景剂量）与总限制的平衡。与传统BT(CBT)计划相比，ABT使膀胱D_2cc从4.3±0.6 Gy降至4.1±0.7 Gy(p<0.001)，直肠从3.6±0.9 Gy降至3.4±0.8 Gy(p<0.001)。

1. 剂量学比较
   总剂量评估显示，ABT使膀胱V₆₀降低1.2±1.2%，直肠V₅₀降低1.4±1.3%。典型案例中膀胱D_2cc最大降幅达5.3 Gy_EQD2，突破80 Gy的膀胱毒性阈值。仅2例因施源器放置局限未显优势，证实技术普适性。

【讨论与结论】
该研究突破性地将EBRT自适应计划理念延伸至BT领域，解决了两大技术障碍：盆腔复杂形变下的剂量累积精度，以及商业TPS缺乏背景剂量优化功能的局限。通过多指标配准和自主研发系统，实现"空间避让"剂量热点策略——使后续分次的高剂量区与既往分布错位，而非简单剂量叠加。这种创新使直肠D_2cc均值降至68.5 Gy_EQD2（毒性组70.7 Gy），膀胱均值控制在93.0 Gy_EQD2（毒性组99.4 Gy），有望将膀胱2级以上毒性风险从7%降至3%以下。

研究同时揭示技术边界：当施源器数量≤3或放置过于集中时，剂量调制能力受限。未来需结合腔内联合组织间插植技术扩大优化空间。这项工作为宫颈癌联合放疗树立新标准，其离线自适应框架可扩展至前列腺癌等盆腔肿瘤，推动精准放疗进入"全程剂量调控"时代。