蔡博寧 馮林春 徐壽平 戴相昆 解傳濱 葛瑞剛 馬 林

胸上段食管沿人體縱軸位置變化較大，計劃靶區(qū)周圍解剖結構復雜，一般采用5個野、7個野甚至更多照射野的調強放療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)能夠使靶區(qū)劑量分布均勻，并減少脊髓受照射劑量，但由于技術相對復雜、子野多、照射時間長，也有照射劑量偏差增加，以及患者體積劑量增加等缺點。簡化調強放療技術(simplified intensity-modulated radiotherapy，sIMRT)的靶區(qū)劑量分布與5個野、7個野IMRT相似，但計劃設計和劑量驗證簡單，治療時間短，更有臨床應用優(yōu)勢[1～3]。螺旋斷層放療(helical tomotherapy，HT)是另一種熱門技術，已在一些腫瘤治療中較IMRT顯示了劑量學優(yōu)勢[4,5]，但目前尚未有研究顯示sIMRT與HT之間的劑量學差異。本研究對8例胸上段食管癌進行兩種調強放療計劃劑量學對比，分析兩種調強技術特點及各自優(yōu)勢，以及HT在胸上段食管癌放療中遇到的問題。

1 資料與方法

1.1 病例資料和模擬定位

選取經(jīng)病理學檢查證實的8例胸上段食管癌患者，取仰臥位，用頭頸肩熱塑模固定，經(jīng)CT模擬定位和靜脈增強掃描。掃描范圍上界為頜下，至少包括雙側下頸，下界為胸12椎體。CT圖像經(jīng)DICOM傳輸至Pinnacle 8.0m治療計劃系統(tǒng)進行靶區(qū)及危及器官勾畫。

1.2 靶區(qū)勾畫

根據(jù)CT掃描圖像并參照胃鏡及食管鋇餐造影檢查結果勾畫腫瘤靶區(qū)(GTV-T)，標準為食管壁≥0.5 cm，食管壁局限性或全周性增厚和(或)伴有局部管腔不規(guī)則狹窄。以隆突下和主肺動脈窗淋巴結腫大短徑≥1.0 cm、氣管食管溝淋巴結腫大短徑≥0.5 cm為標準勾畫GTV-N。CTV-T為GTV-T縱軸方向外擴2 cm，前后左右外擴0.5 cm，CTV-N 為GTV-N均勻外擴0.5 cm，并避開氣管、肺、椎體等解剖結構。CTV-T與 CTV-N合并為CTV。CTV1為預防性照射區(qū)，CTV基礎上加上縱隔淋巴引流1、2、3、4區(qū)及雙鎖骨上區(qū)，有隆突下淋巴結轉移的則再加上縱隔淋巴引流7區(qū)。CTV1均勻外擴0.5 cm為PTV1，CTV均勻外擴0.5～1.0 cm為PTV2。

1.3 治療計劃設計

應用Pinnacle 8.0m治療計劃系統(tǒng)進行sIMRT計劃設計，采用醫(yī)科達Precise加速器，射野角度實施3600范圍內均勻分布，單射野的子野數(shù)目平均≤5個，子野面積≥10 cm2、子野照射機器跳數(shù)≥10 MU。另外將已勾畫好靶區(qū)及危及器官的CT圖像數(shù)據(jù)連同輪廓信息以DICOMRT格式發(fā)送到Hi.Art Tomotherapy工作站進行HT計劃設計，HT計劃設定的Jaw寬度、螺距和束流強度調制因子分別為2.5 cm、0.3和3。

1.4 靶區(qū)處方劑量

食管癌靶區(qū)處方劑量：PTV1總量50 Gy/30次，要求95% PTV1≥50 Gy；PTV2總量66 Gy/30次，要求95% PTV2≥66 Gy。危及器官劑量限制：雙肺V5≤60%，V10≤40%，V15≤30%，V20≤25%，V30≤18%，若不能全部滿足，則首先滿足V20；脊髓Dmax<45 Gy。

1.5 劑量學比較

腫瘤靶體積觀察指標：對PTV的劑量參數(shù)、體積參數(shù)以及劑量分布的適形度和均勻性進行比較，分別觀察PTV1和PTV2各自指標在sIMRT和HT計劃中的差別。①PTV的劑量參數(shù)(cGy)D100、D95、D5：分別代表100%、95%、5%的相應靶體積所得到的絕對劑量。②PTV的體積參數(shù)(%)V100、V95：分別代表接受≥100%、≥95%處方劑量的相應靶體積的百分數(shù)。③劑量分布的適形度和均勻性分別用適形度指數(shù)(conformity index，CI)和均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)表示。CI=VT,ref/VT×VT,ref/Vref，其中VT,ref為接受處方劑量的PTV體積，VT為PTV體積，Vref為接受處方劑量的所有區(qū)域體積，CI越接近1，劑量分布的適形度越好。HI=D5/D95，HI越大說明超過處方劑量越大，劑量分布越不均勻。危及器官參數(shù)指標：評價脊髓Dmax；雙肺V5、V10、V15、V20、V30和MLD。

1.6 統(tǒng)計學方法

兩組計劃各參數(shù)用SPSS 13.0軟件行配對資料t檢驗，顯著性檢驗水平設為0.05。

2 結果

2.1 PTV參數(shù)指標

PTV1：2種計劃的D100比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，但HT計劃的D95、D5低于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2種計劃的V95比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，HT計劃的V100低于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2種計劃的CI和HI比較均無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，見表1。PTV2：HT計劃的D100、D95、D5、V105、V100、V95均低于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；HT計劃的CI和HI均優(yōu)于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。等劑量曲線：兩種計劃的等劑量曲線分布圖見圖1。

表1 PTV1劑量參數(shù)比較

表2 PTV2劑量參數(shù)比較

圖1 同一病例的sIMRT(左)與HT計劃(右)的劑量分布圖

2.2 危及器官參數(shù)指標

脊髓Dmax：HT計劃的脊髓Dmax低于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(t=4.71，P=0.00)。肺組織參數(shù)指標：所有計劃的全肺V15、V20、V30和MLD均能達到目標要求，1個HT計劃的V5、V10未達到目標要求(分別為64.3%、44.6%，對應的sIMRT計劃V5、V10為(56.3%、39.2%)，另外HT有1個計劃V10未達到目標要求(41.6%，對應sIMRT計劃為35.8%)；sIMRT計劃有1個計劃V10未達到目標要求(41.3%，對應HT計劃為34.8%)。兩種計劃的全肺V5、V10、MLD比較均無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，HT計劃的全肺V15、V20、V30均低于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 危及器官的劑量參數(shù)比較±s)

3 討論

放射治療是胸上段食管癌的主要治療手段，調強放療在靶區(qū)適形性以及保護周圍正常器官等方面的劑量學優(yōu)勢明顯，王軍等[2]的研究已顯示簡化調強放療技術是胸上段食管癌調強放療的優(yōu)選方案之一。螺旋斷層放療也已在多種腫瘤治療中體現(xiàn)了劑量均勻性、劑量梯度變化及正常器官保護等優(yōu)勢，Chen等[6]的研究顯示HT計劃相對調強放療和三維適形放療計劃，對中下段食管癌可以得到更好的靶區(qū)適形度和劑量均勻性。本組結果顯示2種計劃的處方劑量曲線均能良好地覆蓋腫瘤靶區(qū)。比較PTV1各項劑量參數(shù)，HT計劃的D95、D5、V100均低于sIMRT計劃，提示HT計劃可降低PTV1內的高劑量區(qū)，使劑量梯度更加陡直；HT計劃的PTV1 CI、HI均優(yōu)于sIMRT計劃，但P值均大于0.05，顯示兩者PTV1劑量分布的適形度和均勻性相似。相對而言，HT計劃在PTV2的各項劑量參數(shù)均優(yōu)于sIMRT，顯示HT計劃較HT計劃在PTV2上有更好的劑量均勻性及更陡峭的劑量梯度。橫向比較PTV1和PTV2的CI、HI，PTV2的兩項參數(shù)均優(yōu)于PTV1，我們考慮可能由于PTV1較PTV2與勾畫的脊髓、全肺等危及器官近，在計劃計算時受危及器官限制影響較PTV2大，并且“T”型的PTV1的形狀較PTV2不規(guī)則，影響了計劃的適形性和劑量分布均勻性。陳進琥等[7]結果也顯示旋轉調強放療(intensity-modulated arc therapy)與IMRT對PTV的劑量分布無差異，其定義的PTV與本研究的PTV1相似，我們認為HT計劃改善胸上段食管癌PTV1劑量分布的作用較sIMRT有限，兩種計劃在“T”型野照射中的劑量分布相似。

放射性肺炎是食管癌放療中較為常見的并發(fā)癥，多家研究提示正常肺組織劑量體積參數(shù)與放射性肺炎的發(fā)生相關。Wang等[8]和王瀾等[9]均認為雙肺的劑量體積參數(shù)是預測放射性肺炎發(fā)生的主要因素，尤以V5價值最大，王瀾等[9]考慮當V5>55%時≥2級的急性放射性肺炎的發(fā)生率可能會明顯增高。Song等[10]認為應用HT治療非小細胞肺癌時，雙肺V5是最重要的預測放射性肺炎發(fā)生的因素，應盡量控制在60%之內。QUANTEC(quantitative analysis of normal tissue effects in the clinic)[11]提出全肺V20以及MLD是胸部腫瘤放療發(fā)生放射性肺炎的主要預測因素，當V20>30%或MLD等于2 000 cGy時，放射性肺炎的發(fā)生率約為20%。Schallenkamp等[12]則認為V10和V13是最好的預測因素，其價值甚至超過了V20。我們研究中HT計劃和sIMRT計劃基本滿足各項雙肺劑量參數(shù)限制，雙肺V15、V20、V30和MLD均較低。HT計劃的雙肺V20均<15%(6.2%～12.7%)，MLD均<1 100 cGy(497～1083 cGy)，僅有1例患者由于隆突下淋巴結轉移，PTV較大使雙肺V5>60%外，其余均<60%。HT由于是360°旋轉照射，進行肺劑量體積運算時，易降低雙肺高劑量體積，但對雙肺低劑量體積的可調整度較小，即便HT計劃的脊髓Dmax明顯低于45 Gy，也很難明顯降低雙肺V5、V10；sIMRT則可以通過改變照射野權重，在盡量提高脊髓劑量及適形度的基礎上降低雙肺劑量。Chen等[7]的研究也顯示HT計劃和IMRT計劃的雙肺V10都高于三維適形放療計劃，HT計劃的優(yōu)勢在于明顯降低雙肺V20。本研究結果顯示，全組HT計劃雙肺V15、V20、V30均低于sIMRT計劃，雙肺V5、V10、MLD與sIMRT計劃無明顯差異。我們考慮胸上段食管癌放療時，sIMRT和HT計劃的雙肺各體積參數(shù)一般可控制在相對低的范圍內，兩者的雙肺低劑量體積相似，但HT計劃明顯降低雙肺高劑量區(qū)體積，相對降低了放射性肺炎的危險；如果HT計劃雙肺V5>60%，則首選改用sIMRT治療。

總之，簡化調強放療技術和螺旋斷層放療均能達到良好的劑量分布，滿足脊髓和雙肺的各項劑量限制要求，均可以優(yōu)選用于胸上段食管癌放療。簡化調強放療技術的技術相對簡單，實用性及通用性更強；螺旋斷層放療勝在劑量分布更加均勻，并明顯降低了靶區(qū)和雙肺的高劑量區(qū)，在胸上段食管癌放療中有更高的臨床應用價值，但其臨床意義有待進一步研究。

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