賈雪麗，閆文星，徐曉捷，亢崇照，趙芳宗，韓振坤，王曉宏

食管癌是我國常見的消化道惡性腫瘤之一，以手術(shù)為主的治療方案仍有較高局部復(fù)發(fā)率，其5 a生存率約為20%[1]。近年來全弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(volumetric modulated arc therapy,VMAT)技術(shù)發(fā)展迅速，該技術(shù)在放療中機(jī)架和多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator,MLC)同時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，可提高治療速度[2]，同時(shí)縮短治療時(shí)間，相對提高治療的生物效應(yīng)。由于隨著治療時(shí)間的延長，患者體位變化產(chǎn)生的概率加大，降低治療精度[3]，而動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)是機(jī)架角度固定，動(dòng)態(tài)調(diào)整葉片的位置連續(xù)出束。全弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(volume modulated arc therapy,VMAT)是一個(gè)完整的弧，在實(shí)際治療時(shí)弧內(nèi)每個(gè)機(jī)架角度都出束[4]?；?nèi)間斷出束的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(finite discontinuity-volume modulated arc therapy,D-VMAT)是為了保護(hù)重要的危及器官，在弧內(nèi)間斷的出束，避開重要危及器官。本文比較中段食管癌DMLC、D-VMAT和VMAT這3種計(jì)劃的劑量分布特點(diǎn)，為中段食管癌臨床放療計(jì)劃選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料選擇2020年4月至2021年4月本院收治的采用醫(yī)科達(dá)Infinity直線加速器做治療的胸中段食管癌患者20例，其中男11例，女9例；年齡53～80歲，中位年齡71歲；腫瘤長度6～26.5 cm，中位長度15.75 cm，計(jì)劃靶區(qū)PTV的體積47.38～667.71 cm3，中位體積191.59 cm3。

1.2 定位及靶區(qū)和OAR勾畫患者均采用平靜呼吸狀態(tài)下仰臥位，均雙臂上舉雙手交叉置于頭頂，用熱縮體膜(深圳騰飛宇科技，規(guī)格560 mm×460 mm×2.4 mm)固定，配合碳纖維固定架和體位參考金標(biāo)固定。采用西門子4排CT模擬機(jī)掃描定位，掃描層厚均為5 mm。定位掃描的圖像傳至Pinnacle 10.9計(jì)劃系統(tǒng)。由同一個(gè)主管醫(yī)生在CT圖像上勾畫靶區(qū)GTV、CTV、PTV和危及器官(organs at risk,OAR)。PTV的處方劑量為50.40～63 Gy，每周5次，每次1.8～2.1 Gy，共30次。物理師將畫好靶區(qū)的CT圖像傳至Monaco 5.11治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system,TPS)，按照醫(yī)生的處方要求制作多個(gè)放射治療計(jì)劃。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)采用醫(yī)科達(dá)Monaco 5.11計(jì)劃系統(tǒng)，20例分別設(shè)計(jì)前1后4的5個(gè)野共面固定野的動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃記為DMLC，弧內(nèi)間斷出束的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(準(zhǔn)直器角度0°，從180°旋轉(zhuǎn)至225°，330°旋轉(zhuǎn)至30°，135°旋轉(zhuǎn)至180°)的VMAT計(jì)劃記為D-VMAT，全弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)的(從180°順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°)的VMAT計(jì)劃記為VMAT。PTV處方劑量50.40～63 Gy，分30次，要求95% PTV接受100%處方劑量，單側(cè)肺要求V5<60%、V20<30%，心臟V30<40%、V40<30%，脊髓Dmax<45 Gy，且均用一樣的優(yōu)化條件。

1.4 計(jì)劃評估利用劑量體積直方圖(dose volume histogram,DVH)比較3種計(jì)劃PTV的D98、D95、D50、D5、D2、V95%、Dmax、Dmean及適形度指數(shù)CI(conformity index,CI)、均勻性指數(shù)HI(homogeneity index，HI)值[5-6]。左肺和右肺V5、V10、V20、Dmean，心臟V30、V40、Dmean和脊髓Dmax。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法采用SPSS 23.0軟件對3種計(jì)劃分別行兩兩配對t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DMLC、D-VMAT和VMAT計(jì)劃靶區(qū)劑量參數(shù)比較分別對DMLC計(jì)劃與D-VMAT計(jì)劃行配對t檢驗(yàn)，DMLC計(jì)劃與VMAT計(jì)劃行配對t檢驗(yàn)，D-VMAT計(jì)劃與VMAT計(jì)劃行配對t檢驗(yàn)，得到相應(yīng)的P值。PTV的D2和D5值D-VMAT計(jì)劃最優(yōu)(P=0.022，P=0.045)，均勻性指數(shù)HI值DMLC計(jì)劃最優(yōu)(P=0.008)。見表1。

表1 20例中段食管癌患者3種計(jì)劃間計(jì)劃靶區(qū)劑量參數(shù)比較

2.2 DMLC和D-VMAT計(jì)劃危及器官OAR劑量參數(shù)比較左肺V10、右肺V20、心臟V30值均是DMLC計(jì)劃值最優(yōu)(P=0.001～0.035)。見表2。

表2 20例中段食管癌患者DMLC和D-VAMT計(jì)劃間危及器官OAR參數(shù)比較

2.3 DMLC和VMAT計(jì)劃危及器官OAR劑量參數(shù)比較右肺V5、V10、V20、Dmean值DMLC計(jì)劃均優(yōu)于全弧VMAT計(jì)劃(P=0.001～0.008)，見表3。

表3 20例中段食管癌患者DMLC和VAMT計(jì)劃間危及器官OAR參數(shù)比較

2.4 D-VMAT和VMAT計(jì)劃危及器官OAR劑量參數(shù)比較左肺V10，右肺V5、V10， D-VMAT計(jì)劃優(yōu)于VMAT計(jì)劃(P=0.000～0.032)。左肺的V20和心臟的V30劑量參數(shù)VMAT計(jì)劃優(yōu)于D-VMAT計(jì)劃(P=0.001，P=0.001)。

2.5 機(jī)器跳數(shù)和治療時(shí)間的比較3個(gè)計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)比較，結(jié)果顯示，DMLC計(jì)劃優(yōu)于D-VMAT計(jì)劃(P=0.002)、優(yōu)于VMAT計(jì)劃(P=0.001)。經(jīng)研究，本院Infinity直線加速器在實(shí)際執(zhí)行時(shí)DMLC計(jì)劃的平均劑量率為3.54 Mu·s-1，VMAT計(jì)劃的平均劑量率為5.29 Mu·s-1。3個(gè)計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間比較， D-VMAT計(jì)劃和VMAT優(yōu)于 DMLC計(jì)劃(P=0.000～0.001)。

表4 20例中段食管癌患者DMLC和D-VAMT計(jì)劃間危及器官OAR參數(shù)比較

表5 20例中段食管癌患者DMLC、D-VAMT和VAMT計(jì)劃間機(jī)器跳數(shù)比較 Mu

表6 20例中段食管癌患者DMLC、D-VAMT和VAMT計(jì)劃間執(zhí)行時(shí)間比較 s

3 討論

隨著放療設(shè)備的不斷創(chuàng)新、技術(shù)的不斷發(fā)展，放射治療越來越多地應(yīng)用于食管癌的治療[7]。調(diào)強(qiáng)放射治療能夠明顯提高食管癌患者的生存率[8]。目前容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)VMAT已廣泛應(yīng)用于臨床，且有研究表明無論是單弧VMAT還是全弧VMAT計(jì)劃的劑量分布均能滿足劑量學(xué)分布要求，且能顯著縮短治療時(shí)間[9-11]。本研究的病例均選取胸中段食管癌患者，以便比較不同計(jì)劃的劑量分布特征。

食管癌的放射治療中，放射性肺炎是最主要的不良反應(yīng)。調(diào)強(qiáng)放療能夠在有效地減少正常器官的照射劑量前提下，提高腫瘤區(qū)域的照射劑量，明顯提高食管癌照射區(qū)域劑量的適形度和均勻性[12]。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)VMAT技術(shù)，在機(jī)架旋轉(zhuǎn)的同時(shí)根據(jù)靶區(qū)大小、形狀等動(dòng)態(tài)地調(diào)整葉片的運(yùn)動(dòng)，獲得精準(zhǔn)的照射[13]。動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)DMLC在靜態(tài)調(diào)強(qiáng)IMRT的基礎(chǔ)上，能在出束時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整多葉光柵的位置，更好地適形靶區(qū)的形狀，照射速度較靜態(tài)IMRT快。

本研究中計(jì)劃靶區(qū)PTV的D5(P=0.045)和D2(P=0.022)劑量參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)DMLC計(jì)劃優(yōu)于容積調(diào)強(qiáng)D-VMAT和VMAT計(jì)劃。針對危及器官，左肺的V20(P=0.004，P=0.001)，右肺的V5(P=0.001)、V10(P=0.035，P=0.002)、V20(P=0.015，P=0.008)、Dmean(P=0.006)，機(jī)器跳數(shù)MU(P=0.002，P=0.001)，均勻性指數(shù)HI(P=0.008)參數(shù)，均是動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)DMLC計(jì)劃優(yōu)于D-VMAT和VMAT計(jì)劃。且左肺V10(P=0.032)，右肺V5(P=0.002)、V10(P=0.000)參數(shù)均是D-VMAT優(yōu)于VMAT計(jì)劃。機(jī)器跳數(shù)DMLC計(jì)劃最少，全弧VMAT計(jì)劃跳數(shù)最高。

本研究Infinity加速器實(shí)際出束時(shí)，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)平均出束劑量較快，實(shí)際治療時(shí)間較短，提高治療精度，所以在治療效率上，D-VMAT和VMAT計(jì)劃均要優(yōu)于動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)DMLC計(jì)劃。D-VMAT和VMAT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)較固定野DMLC計(jì)劃較高，但是在機(jī)架轉(zhuǎn)速一樣的情況下，D-VMAT和VMAT計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行的平均劑量率為5.29 Mu·s-1，而DMLC計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行的平均劑量率為3.54 Mu·s-1。DMLC平均治療時(shí)間較D-VMAT長33.06 s，較VMAT長29.64 s。這一結(jié)果與王清鑫等[14]的研究結(jié)果一致，旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)能有效縮短治療時(shí)間。本研究中用的是醫(yī)科達(dá)的Monaco 5.11計(jì)劃系統(tǒng)，該計(jì)劃系統(tǒng)的算法為蒙特卡羅算法。且本研究選擇的是動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)的固定野DMLC，動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)是靜態(tài)調(diào)強(qiáng)IMRT的升級技術(shù)，在機(jī)架角度固定的情況下，動(dòng)態(tài)地調(diào)整多葉光柵的位置和形狀，在一個(gè)固定射野內(nèi)連續(xù)不間斷出束，較靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療速度提升較多。Monaco 5.11計(jì)劃系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)固定照射野的整合，無需人工操作即可實(shí)現(xiàn)機(jī)架角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，也能提高實(shí)際執(zhí)行時(shí)間。

本研究所選取的是胸中段食管癌患者，靶區(qū)位置在縱膈中部，左右兩邊是低劑量敏感的正常器官肺組織，固定野的計(jì)劃設(shè)計(jì)和弧內(nèi)間斷出束的容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)的初衷就是避開肺組織，讓劑量盡可能少地通過肺組織。本研究結(jié)果顯示，弧內(nèi)避開肺組織的間斷出束容積調(diào)強(qiáng)D-VMAT較全弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)VMAT在左肺V10參數(shù)和右肺V10參數(shù)上有優(yōu)勢，但和DMLC相比無明顯優(yōu)勢。

綜上所述，在雙肺組織保護(hù)和機(jī)器跳數(shù)方面，DMLC較D-VMAT和VMAT具有明顯的優(yōu)勢，在治療時(shí)間方面D-VMAT和VMAT較DMLC具有明顯優(yōu)勢。對于靶區(qū)的劑量分布適形度指數(shù)，3種計(jì)劃間均沒有太大差異，且均能滿足靶區(qū)劑量分布要求。對于心臟的保護(hù)VMAT較D-VMAT有明顯的優(yōu)勢。