食管癌不同部位病灶的3D-CRT及IMRT治療計劃比較

王 鋒,蔡 晶,謝國棟,何曉軍,吳建亭,趙永亮

(江蘇省南通市腫瘤醫(yī)院放療科,江蘇南通,226000)

食管癌在我國是高發(fā)腫瘤之一,目前放射治療成為食管癌治療最主要、有效且安全的手段之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計算機技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及CT、PET-CT、MRI等影像技術(shù)發(fā)展,放射治療,尤其三維適形放療(3D-CRT)、調(diào)強技術(shù)(IMRT)及簡單調(diào)強技術(shù)(SIMRT)發(fā)展,食管癌的治療的準(zhǔn)確性、劑量均勻性等方面都有很大的提高。本研究對食管頸段及胸上段癌、食管胸中段、胸下段癌各10例采取IMRT和3D-CRT治療計劃,并進行對比分析,為臨床治療中不同部位食管癌的放射治療方法的選擇提供思路。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2010年1月—2011年6月本院收治的30例食管癌初治患者,其中男16例,女 14例,年齡58～70歲。所有患者經(jīng)病理學(xué)檢查明確診斷為鱗狀細胞癌,頸段及胸上段癌的病灶<5 cm,無雙鎖骨上淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,胸中段、下段癌的病灶長度均>6 cm,可有區(qū)域性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。將患者隨機分為3組:頸段及胸上段組、胸中段組、胸下段組,每組各10例。3組患者一般資料比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 患者體位的固定、定位:所有患者先行體模固定,頸段及胸上段行頭頸肩固定,而胸中段及胸下段的患者行真空體模+翼型板固定,然后在Philips Big Bone CT模擬機下定位,范圍一般為環(huán)狀軟骨至第2腰椎體水平,層厚0.5 cm,所有患者均使用靜脈造影劑。CT掃描圖像經(jīng)計算機傳送到TPS中進行計劃設(shè)計,均采用6MVX線。

1.2.2 靶區(qū)的定義及勾畫:勾畫的腫瘤靶區(qū)為患者CT圖像上可辨認的病灶(包括食道原發(fā)灶及局部轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)),計劃靶區(qū)體積1(PTV1)為大體腫瘤體積(GTV)左右、前后為1 cm,上下放4 cm,PTV2為GTV左右、前后為1 cm,上下放1 cm,關(guān)鍵器官勾畫包括肺、脊髓和心。所有患者行2種計劃,3D-CRT及 IMRT。CRT及IMRT均采用95%的等劑量線覆蓋95%PTV體積。

1.2.3 放療計劃的設(shè)計:CRT一般采用三野照射,前后野(鍥形板濾)加一側(cè)野,先予以PTV1放療DT 5000CGY/25次后,縮野,再行PTV2放療,一直放療至DT 6600CGY/33次。IMRT一般采用五野固定角度照射(210、320、0、40、150),行逆向優(yōu)化;劑量-體積約束條件:95%PTV>66 Gy,脊髓Dmax<45 Gy,全肺V20<30%,心臟V40<40%。以上計劃均在Pinnacle 9.0系統(tǒng)上完成。

1.3 評估標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 PTV:最大劑量PTV Max,平均劑量PTV Mean。

1.3.2 靶區(qū)劑量不均勻指數(shù)(HI):HI=D 5%/D 95%,其中D 5%和D 95%分別為5%和95%靶區(qū)所照射的照射劑量。HI值越大(越遠離1),說明該計劃的劑量分布均勻性越差。

1.3.3 靶區(qū)適形度指數(shù)(CI):CI=(VTref/VT)×(VTref/Vref),其中 VT為靶體積,VTref為參考等劑量線所包繞的靶區(qū)的體積,Vref為參考等劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積,CI取值為0～1,越靠近1,說明靶區(qū)適形度越好。

2 結(jié) 果

頸段及胸上段組,靶區(qū)CI及靶區(qū)PTV劑量學(xué)比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義,IMRT較3D-CRT有明顯優(yōu)勢,見表3、4。但無論是肺正常組織保護及跳數(shù)(MU)比較,IMRT較3D-CRT無明顯優(yōu)勢,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,見表1、4。

胸中段組,IMRT較3D-CRT在CI、靶區(qū)劑量HI優(yōu)勢明顯,差異有統(tǒng)計學(xué)意義,見表4,肺組織保護優(yōu)勢明顯差異有統(tǒng)計學(xué)意義,見表1,而IMRT與3D-CRT的靶區(qū)PTV劑量學(xué)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,見表3。

胸下段組,靶區(qū) CI、PTV劑量學(xué)及HI的比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義,也即IMRT比3D-CRT在CI明顯優(yōu)勢,見表1、3、4,脊髓保護方面,差異有統(tǒng)計學(xué)意義,見表2,但在肺組織保護方面,3D-CRT較IMRT高,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表1。

表1 2種計劃正常組織受量相關(guān)參數(shù)比較(n=10,%,)

表1 2種計劃正常組織受量相關(guān)參數(shù)比較(n=10,%,)

與本組 3D-CRT 比較,＊P<0.05,＊＊P<0.01。

組織受量頸段及胸上段組3D-CRT IM RT胸中段組3D-CRT IM RT胸下段組3D-CRT IMRT V50 5.20± 3.70 2.40±1.34 5.60±3.65 4.60± 2.51 6.94± 3.34 5.30± 2.99 V40 9.00± 6.16 4.80±2.16 11.40±5.13 8.20± 3.42＊ 11.86± 1.81 9.98± 1.63 V30 14.60± 6.30 10.40±2.19 17.80±4.44 15.00± 4.85＊ 19.70± 7.71 16.24± 4.79 V20 21.60± 8.08 18.00±2.64 31.00±7.07 24.20± 4.32＊＊ 31.92± 8.58 26.94± 5.34 V15 24.80± 9.04 23.40±4.16 36.80±5.76 28.80± 4.66＊＊ 41.64±13.33 33.60± 5.94 V5 38.60±12.46 38.80±9.09 60.00±7.97 52.00±10.34＊ 63.20±15.50 56.78±11.76 MLD 11.40± 4.10 9.72±1.97 15.54±2.98 13.12± 2.61＊＊ 16.52± 3.85 14.52± 3.11 NTCP 3.56± 2.70 2.44±1.15 7.20±3.70 4.20± 2.49＊＊ 11.00± 5.48 7.00± 3.56 Heart V40 - - 11.20±4.97 18.20±10.16 39.68± 8.99 38.06± 7.54

表2 2種計劃脊髓最大受量的比較(n=10,Gy,)

表2 2種計劃脊髓最大受量的比較(n=10,Gy,)

與本組3D-CRT比較,＊P<0.05。

組別 3D-CRT IMRT頸段及胸上段組 44.22±2.35 42.28±2.17胸中段組 45.10±7.09 44.84±1.61胸下段組 45.14±2.45 38.54±5.84＊

表3 2種照射方法靶區(qū)PTV劑量學(xué)比較(n=10,Gy,)

表3 2種照射方法靶區(qū)PTV劑量學(xué)比較(n=10,Gy,)

與本組3D-CRT 比較,＊P<0.05,＊＊P<0.01。

組別 PTV 3D-CRT IMRT頸段及胸上段組 PTV Max 81.68±6.02 73.20±1.49＊PTV Mean71.26±0.94 69.08±0.59＊胸中段組 PTV Max 77.22±1.67 75.88±2.97 PTV Mean70.78±1.16 70.10±1.12胸下段組 PTV Max 77.22±1.67 74.33±2.43＊PTV Mean70.92±0.58 69.10±0.48＊＊

3 討 論

食管癌3D-CRT在劑量分布、均勻性、正常組織所照射劑量等方面均優(yōu)于普通放療。但由于食管本身的特點,如脊髓、肺、軟組織等距離的不同,各個組織的不均質(zhì)性、腫瘤本身大小及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的不同等原因,適形放療有時達不到理想的劑量分布。IMRT技術(shù)是在3D-CRT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它能有效改善靶區(qū)的劑量及分布,降低周圍組織受量,但IMRT有時亦無法體現(xiàn)它的優(yōu)勢。

表4 2種計劃的劑量學(xué)及MU比較(n=10,)

表4 2種計劃的劑量學(xué)及MU比較(n=10,)

與本組3D-CRT比較,＊P<0.05

組別 指數(shù) 3D-CRT IMRT頸段及胸上段組 CI 45.40±14.73 72.34± 8.32＊HI 1.13± 0.08 1.09± 0.03 MU 443.40±86.52 465.00± 92.91胸中段組 CI 54.24± 7.25 66.58±11.06＊HI 1.16± 0.04 1.11± 0.02＊MU 382.20±63.70 540.80±206.01胸下段組 CI 56.54± 4.58 68.56± 7.87＊HI 1.16± 0.03 1.12± 0.05＊MU 375.40±66.89 471.80± 53.84

本研究結(jié)果顯示,由于頸段及胸上段癌離脊髓較近,需要考慮正常組織的保護,以及腫瘤靶區(qū)劑量適形度及均勻性。若考慮淋巴結(jié)區(qū)域行預(yù)防性照射及出現(xiàn)有鎖骨上及頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,3DCRT則無法做出較好的計劃,而IMRT優(yōu)勢明顯。關(guān)于食管上段癌是否需要淋巴結(jié)區(qū)域行預(yù)防性照射,國內(nèi)外意見尚不一致。有研究表示[1]預(yù)防性淋巴結(jié)區(qū)域放療不能提高患者生存期,故本研究CTV雙鎖骨上區(qū)未行預(yù)防性照射。結(jié)果顯示,在食管上段癌,IMRT較3D-CRT在CI優(yōu)勢明顯,但劑量均勻性方面無明顯優(yōu)勢,同時在正常組織的保護方面優(yōu)勢不明顯。放射性肺損傷是食管癌放射治療中需要考慮的重要方面。有研究認為V20是最佳觀察指標(biāo)[2],有的研究則認為V30是獨立的因素[3]。V5近年來受到普遍關(guān)注,一些臨床研究顯示其是放射性肺損傷獨立的相關(guān)性因素[4]。Mayo等[5]及 Fenkell等[6]對食管癌的研究中關(guān)于肺組織的損傷方面采用V5等來評估。本文結(jié)果顯示,V5、V15、V20、V30、V40、V50數(shù)值3D-CRT較IMRT稍高,這一結(jié)果與王軍等[7]研究相似。通過比較脊髓最大受量發(fā)現(xiàn),3D-CRT較IMRT稍高,這可能與未行雙鎖骨上區(qū)放療有關(guān);IMRT的加速器跳數(shù)較3D-CRT稍多,這可能是設(shè)計3D-CRT計劃時使用鍥形濾板導(dǎo)致跳數(shù)增加所致。而靶區(qū)CI差異無統(tǒng)計學(xué)意義,從靶區(qū)適形性方面,IMRT較3D-CRT有明顯優(yōu)勢,但HI無明顯差異。

本研究結(jié)果顯示,胸中段癌靶區(qū)PTV劑量學(xué)及HI的比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,IMRT的CI較3D-CRT優(yōu)勢明顯,這與國內(nèi)研究結(jié)果相似[8-9]。同時IMRT在正常組織(尤其肺組織)的保護方面明顯優(yōu)于3D-CRT,肺組織各受照劑量3D-CRT較IMRT高。但咸婧等[8]研究結(jié)果顯示,IMRT的V5值一般較3D-CRT高,與本研究有所不同,原因為:3D-CRT一般為三野照射及加鍥形濾板,角度較大,經(jīng)過肺組織較多,照射肺組織體積較大,而IMRT雖然用五野照射,但照射方向角度較小,照射肺組織體積較小,肺高劑量區(qū)及低劑量區(qū)體積比3D-CRT有所減少;另外,IMRT子野較多,適形度比3D-CRT好,每個角度放療時正常肺組織受量較小。本研究中還顯示,IMRT心臟照射體積較3D-CRT增加,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義,脊髓最大受量的比較,3D-CRT較IMRT有所增高,故在食管胸中段癌的患者IMRT較3D-CRT有明顯優(yōu)勢。

本研究結(jié)果顯示,食管胸下段癌靶區(qū)PTV劑量學(xué)及HI、CI的比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義,表明IMRT比3D-CRT在靶區(qū)適形度方面具有明顯優(yōu)勢。但在肺組織保護方面,3D-CRT各受照劑量數(shù)值較IMRT高,這與Chadra等[10]結(jié)果相似,考慮與肺的解剖特點有關(guān)。肺一般呈圓錐形,下肺的體積較中肺及上肺體積大,故IMRT雖然角度較小,但照射體積未必較3D-CRT少。3D-CRT對于心臟的照射體積較IMRT大,3D-CRT的脊髓最大受量高于IMRT,但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義,這與李定杰等[11]研究結(jié)果相符。IMRT的MU較CRT稍多,故在食管胸下段癌的患者IMRT比3D-CRT有優(yōu)勢。

綜上所述,無論是頸段、胸上段及胸中、下段癌,IMRT在CI方面明顯優(yōu)于3D-CRT,而胸中段及胸下段癌的HI,IMRT亦明顯優(yōu)于3DCRT。但2種方法在正常組織保護方面有所不同,頸段及胸上段癌于在肺及脊髓方面,IMRT未見明顯優(yōu)于3D-CRT;而胸中段癌在肺組織的保護方面,IMRT明顯優(yōu)于3D-CRT,但在脊髓及心臟的保護方面無明顯優(yōu)勢;胸下段癌在肺及脊髓方面,IMRT也未見明顯優(yōu)于3D-CRT。故從總體來看,IMRT較3D-CRT計劃有優(yōu)勢,尤其在食道表面劑量,由于射線經(jīng)過低密度組織肺,因為劑量的二次建成效應(yīng),食道表面形成低劑量區(qū),由于IMRT為多野及多方向照射,故食管表面劑量較3D-CRT高,IMRT較3D-CRT計劃更有優(yōu)勢。但病灶的不同位置優(yōu)勢大小有所不同,故可根據(jù)患者不同的情況來選擇不同的治療計劃,尚不能說IMRT完全優(yōu)于3D-CRT。同時本研究只是從劑量學(xué)角度分析,但真正的臨床價值要更大規(guī)模臨床隨訪予以證實,尤其食管胸下段癌,以往以手術(shù)為主,現(xiàn)在隨著放療技術(shù)改進,尤其IMRT在臨床上的應(yīng)用,是否能與手術(shù)取得相似的效果,尚有待進一步證實。

[1]殷蔚伯,余子豪.腫瘤放射治療學(xué).第四版[M].北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社,2008:558.

[2]Spych M,Gottwald L,Klonowicz M,et al.The analysis of prognostic factors affecting post-radiation acute reaction after conformal radiotherapy for non-small cell lung cancer[J].Arch Med Sci,2010,6(5):756.

[3]Terakedis B,Sause W.Radiation Dose Escalation in StageⅢNon-Small-Cell Lung Cancer[J].Front Oncol,2011,1:47.

[4]Wang S,Liao Z,Vaporciyan,et al.Dose-volume analyses of postoperative lung complications in esophageal cancer patients treated with concurrentchemoradiotherapy followed by surgery[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2005,63(2):163.

[5]Mayo C S,Urie M M,Fitzgerald T J,et al.Hybrid IMRT for treatment of cancers of the lung and esophagus[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008,71(5):1408.

[6]Fenkell L,Kaminsky I,Breen S,et al.Dosimetric comparison of IMRT vs.3D conformal radiotherapy in the treatment of cancer of the cervical esophagus[J].Radiother Oncol,2008,89(3):287.

[7]王軍,祝淑杈,韓春,等.胸上段食管癌三維適形和調(diào)強放療劑量學(xué)對比研究[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2008,17(4):275.

[8]咸婧,張伶,李小凱,等.胸中段食管癌適形調(diào)強放療和三維適形放療方案的應(yīng)用探[J].西南軍醫(yī),2011,13(4):583.

[9]曲顏麗,呂茵,王巨武,等.胸段食管癌調(diào)強放療與三維適形放療及常規(guī)放療的劑量學(xué)比較研究[J].吉林醫(yī)學(xué),2010,31(24):4074.

[10]Chadra A,Guerrero T M,Liu H H,et al.Feasibility of using intensity-modulated radiotherapy to improve lung sparing in treatment planning for distal esophageal cancer[J].Radiother Oncol,2005,77(3):247.

[11]李定杰,劉海龍,毛榮虎,等.胸中段、胸下段食管癌適形放療和調(diào)強放療的劑量學(xué)研究[J].中國輻射衛(wèi)生,2011,20(3):265.