離線自適應(yīng)在食管癌放射治療中的臨床應(yīng)用

顧靜文，王　凡，權(quán)循鳳，凡巧云，汪紅艷

離線自適應(yīng)在食管癌放射治療中的臨床應(yīng)用

顧靜文1，王凡1，權(quán)循鳳1，凡巧云2，汪紅艷1

收集未行手術(shù)的食管癌初治患者行自適應(yīng)放射治療，分別采集每位患者第1次放療前、第8次放療后和第16次放療后的CT掃描圖像勾畫靶區(qū)，制定P1、P2、P3 3次治療計(jì)劃。通過比較3次計(jì)劃間計(jì)劃靶區(qū)（PTV）體積與劑量學(xué)差異、危及器官受照劑量學(xué)差異來觀察并探討自適應(yīng)放療在食管癌治療上的臨床價(jià)值。結(jié)果顯示，3組計(jì)劃中，靶區(qū)體積及靶區(qū)劑量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但平均劑量（Dmean）有逐漸增大并接近計(jì)劃劑量64 Gy的趨勢。靶區(qū)的劑量均勻性指數(shù)（HI）、靶區(qū)適形度指數(shù)（CI）差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但CI值有逐漸增大并接近1的趨勢；心臟V40差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雙肺V5、V10、V20、V30差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。脊髓Dmax差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.013）。表明食管癌的離線自適應(yīng)放療對(duì)靶區(qū)劑量及體積影響不明顯，但對(duì)危及器官脊髓保護(hù)較好。

食管癌；自適應(yīng)放療；劑量學(xué)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-4-19 11：04：48 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160419.1104.066.html

放射治療是食管癌的主要治療手段之一，隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及放射物理學(xué)的快速發(fā)展，放療已經(jīng)從常規(guī)放療步入精確放療時(shí)代。三維適行放療（3D-CRT）、調(diào)強(qiáng)適行放療（IMRT）、圖像引導(dǎo)放療（IGRT）等精確放療技術(shù)較好地解決了靜止?fàn)顟B(tài)下靶區(qū)的適行性和均勻性，但在臨床放療過程中隨著患者體重、體位變化，數(shù)次擺位誤差，腫瘤體積增縮及體內(nèi)器官相對(duì)運(yùn)動(dòng)等因素造成了靶區(qū)及危及器官（organ at risk，OAR）照射劑量重新分布進(jìn)而影響最終治療效果。自適應(yīng)放射治療（adaptive radiation therapy，ART）技術(shù)是通過糾正患者擺位誤差的同時(shí)測量劑量偏差，修正治療計(jì)劃制定個(gè)體化放療方案［1］。在線ART需要時(shí)間長、對(duì)技術(shù)設(shè)備要求高難于在臨床上實(shí)踐，該研究利用離線ART應(yīng)用于食管癌放療來觀察并探討其臨床價(jià)值。

1　材料與方法

1.1病例資料 隨機(jī)選取2014年7月～2015年2月于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科行食管癌根治性放射治療的未手術(shù)初治患者6例，其中男5例，女1例，年齡65～79歲，中位年齡69歲。經(jīng)病理證實(shí)均為食管惡性腫瘤，治療前各項(xiàng)檢查資料完備，包括胸部CT或MRI或PET-CT，頸部和腹部超聲檢查等。食管病變長度≤10 cm，病變處狹窄不明顯，能進(jìn)食半流質(zhì)食物，無穿孔征象，無出血等嚴(yán)重并發(fā)癥，卡氏評(píng)分（KPS）≥80分。

1.2CT定位及掃描 患者均采取仰臥位平躺于熱塑體膜，雙上肢交叉抱肘放置前額，雙下肢自然并攏，SIEMENS的Artiste系統(tǒng)滑軌大孔徑CT掃描圖像，范圍為環(huán)狀軟骨下緣至肋膈角，層厚為5 mm，分別收集每位患者第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后CT掃描圖像，共18次。利用局域網(wǎng)將圖像上傳至Philips的Pinnacle3 9.2治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3靶區(qū)定義及勾畫 根據(jù)ICRU62號(hào)報(bào)告及參考王笑良等［2］對(duì)各靶區(qū)及OAR定義如下：①腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）：包括GTV-ex和GTV-nd。GTV-ex為食管癌原發(fā)腫物。當(dāng)食管壁在CT上厚度 ＞5 mm時(shí)包括在GTV-ex范圍內(nèi)（正常食管壁在CT上厚度≤3 mm，當(dāng)＞5 mm被認(rèn)為是異常［2］）。GTV-nd為陽性淋巴結(jié)，胸內(nèi)淋巴結(jié)直徑超過5 mm為陽性［3］。② 計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）：包括PTV1和PTV2。國內(nèi)外對(duì)PTV的研究報(bào)道較少，綜合Hashimoto et al［4］、Zhao et al［5］的報(bào)道，PTV1為GTV四周外放1.5～2.0 cm+上、下各放3.0～5.0 cm。PTV2為PTV1四周外放0.5～1.0 cm+上、下外各放1.0～1.5 cm，有陽性淋巴結(jié)的層面再上、下放各放1.5～2.0 cm。③OAR：包括雙肺、心臟、脊髓和皮膚。所有靶區(qū)勾畫均由同一醫(yī)師在同一主任醫(yī)師指導(dǎo)和審核下完成。

1.4放療計(jì)劃制定與實(shí)施 根據(jù)每位患者在第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后的CT掃描圖像勾畫靶區(qū)，由同一物理師使用Philips的Pinna-cle3 9.2治療計(jì)劃系統(tǒng)制定放療計(jì)劃，分別定義為P1、P2、P3。PTV1劑量為63.9 Gy，每次2.13 Gy，共30次；PTV2劑量為55.8 Gy，每次1.86 Gy，共30次。靶區(qū)劑量限制：①95%的PTV體積達(dá)到總處方劑量；②PTV最大劑量＜107%處方劑量，最小劑量＞95%處方劑量。OAR劑量限制：①雙肺V20≤27%，V30≤20%；② 脊髓最大劑量Dmax≤45 Gy。每次放療計(jì)劃均由同一主任醫(yī)師審核并簽字后在SIEMENS的Artiste醫(yī)用電子直線加速器上實(shí)施。

1.5觀察評(píng)估指標(biāo)

1.5.1腫瘤靶區(qū)指標(biāo) ①劑量參數(shù)：PTV1、PTV2受照的最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）及平均劑量（mean dose，Dmean）；② 劑量均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI），HI=（Dmax-Dmin）/Dmean，HI值越小說明靶區(qū)劑量均勻性越好；參照ICRU83號(hào)報(bào)告對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，HI=（D2%-D98%）/D50%，D2%、D98%和D50%分別表示 2%、98%和50%體積的靶區(qū)受照射劑量；③ 靶區(qū)適形度指數(shù)（conformity index，CI），CI=（VT，ref/VT）×（VT，ref/Vref），CI值越接近1說明靶區(qū)適形度越好。VT為靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積，VT，ref為參考等劑量線所包繞的靶區(qū)體積；④體積參數(shù)：3次計(jì)劃靶區(qū)體積分別為V1、V2和V3。

1.5.2OAR受照劑量 ①脊髓受照最大劑量（Dmax）和平均劑量（Dmean）；② 雙肺受照劑量V5、V10、V20、V30，表示肺接受5、10、20、30 Gy劑量的體積占全肺體積百分比；③心臟受照劑量V40，表示心臟接受40 Gy以上劑量的體積占全心體積百分比。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)用ˉx±s表示，定量資料統(tǒng)計(jì)學(xué)描述多組均數(shù)間差異采用單因素方差分析進(jìn)行比較，3組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。

2　結(jié)果

2.1靶區(qū)劑量學(xué)3次計(jì)劃PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中，Dmean有逐漸增大并接近計(jì)劃劑量64 Gy的趨勢；CI值有逐漸增大并接近1的趨勢，見表1。

2.2靶區(qū)體積 患者第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后的靶區(qū)體積分別為（311.82± 112.95）、（323.46±150.31）、（313.91±125.77）cm3，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.014，P=0.986）。

2.3OAR劑量學(xué) 心臟V40差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雙肺V5、V10、V20、V30及脊髓Dmean差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Dmax差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

3　討論

精確放療的應(yīng)用日趨成熟，隨著對(duì)放療中的誤差控制、劑量均勻性、靶區(qū)適形性、OAR保護(hù)等的要求增高，自適應(yīng)放療開始應(yīng)用于臨床。Maria［6］利用食管癌患者首周的CBCT圖像來修正PTV及設(shè)計(jì)自適應(yīng)計(jì)劃，結(jié)果顯示PTV體積明顯減少，肺和心臟的平均劑量也顯著降低。在本研究中，3次計(jì)劃PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中，3組計(jì)劃 PTV的 Dmean分別為（6 265.38± 39.53）、（6 277.23±41.98）、（6 330.93±160.46）cGy，有逐漸增大并接近計(jì)劃劑量64 Gy的趨勢，提示修改計(jì)劃后可能會(huì)更有利于靶區(qū)受照劑量達(dá)到計(jì)劃劑量的要求；3組計(jì)劃的CI值分別為（0.633 9± 0.556 6）、（0.650 4±0.695 3）、（0.662 7±0.625 1），有逐漸增大并接近1的趨勢，提示修改計(jì)劃后靶區(qū)適形度更好。腫瘤靶區(qū)體積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮可能為患者放療過程中瘤體先增長后消退造成的。胸部腫瘤放療可引起不同程度的心臟損傷，遲發(fā)性的心臟損傷發(fā)生率高達(dá)20%～68%［7］，本研究中心臟V40差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但均在2 000 cGy安全劑量范圍內(nèi)。V20是唯一的放射性肺損傷的獨(dú)立因子，當(dāng) V20＜20%時(shí)無放射性肺炎，V20在 22% ～31%時(shí)有8%的患者發(fā)生2級(jí)放射性肺炎，V20＞32%時(shí)有3級(jí)放射性肺炎發(fā)生［7］。本研究中3組計(jì)劃雙肺V20分別為（18.61±3.97）%、（19.65± 3.11）%、（19.10±3.78）%，均小于20%，達(dá)到無放射性肺炎發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)。雙肺V5、V10、V20、V30差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義考慮可能與樣本含量較小有關(guān)。雖然本研究得出脊髓Dmax差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但臨床意義不大，暫不作討論。

表1　3種計(jì)劃中　PTV的劑量情況（xˉ±s）

表1　3種計(jì)劃中　PTV的劑量情況（xˉ±s）

評(píng)價(jià)指標(biāo)　P1　P2　P3　F值　P值85　0.273　0.765 Dmin（cGy）　4 446.40±222.94　4 441.02±255.28　4 517.25±268.53　0.168　0.847 Dmean（cGy）　6 265.38±39.53　6 277.23±41.98　6 330.93±160.46　0.678　0.523 HI　0.216 6±0.177 5　0.217 1±0.190 6　0.210 3±0.206 6　0.193　0.827 CI　0.633 9±0.556 6　0.650 4±0.695 3　0.662 7±0.62 Dmax（cGy）　6 990.42±96.19　7 037.60±105.79　7 011.80±113. 5 1　0.317　0.733

表2　3種計(jì)劃中脊髓的劑量情況

表2　3種計(jì)劃中脊髓的劑量情況

與 P1比較：**P＜0.01

脊髓（cGy）　P1　P2　P3　F值　P值Dmax　4 463.43±69.68　4 407.83±48.38　4 336.43±72.12**0.954　0.407 5.884　0.013 Dmean　3 483.45±292.06　3 314.53±214.39　3 357.97±117.91**

綜上所述，食管癌離線自適應(yīng)放療對(duì)靶區(qū)劑量及體積影響不大，通過2次修改計(jì)劃后靶區(qū)照射劑量更能接近計(jì)劃劑量，靶區(qū)的適形度變好，同時(shí)危及器官脊髓得到更好保護(hù)。比較P1和P2、P1和P3、P2和P3各項(xiàng)參數(shù)，在第16次放療后修訂計(jì)劃對(duì)優(yōu)化放療方案可能有臨床參考意義。但本研究僅是對(duì)食管癌離線自適應(yīng)放療的觀察，在線自適應(yīng)放療在食管癌治療中是否更有優(yōu)勢仍需要進(jìn)一步臨床驗(yàn)證。

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［2］ 王笑良，李建成.食管癌精確放療靶區(qū)研究進(jìn)展［J］.中國腫瘤，2010，19（2）：121-4.

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The clinical application of off-line adaptive in esophageal carcinoma radiotherapy

Gu Jingwen，Wang Fan，Quan Xunfeng，et al
（Dept of Oncology，The First Affiliated Hospital of AnhuiMedical University，Hefei 230022）

This study had taken six esophageal cancer patients，without being treated by any surgery，but treated by the off-line adaptive radiotherapy as cases.According to the collected CT images of each patient before the first time radiotherapy，after the eighth time radiotherapy and after the sixteenth time radiotherapy，this study had drawn the target regions and made three groups therapy plans，respectively named P1，P2 and P3.Through comparing and observing the differences of volume and dosimetry of planning target volume（PTV），and the differences of dosimetry of organ at risk（OAR）in the three groups plans，this thesis had studied the clinical significance of the application of the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal cancer patients.In accordance with above results of the three groups plans，therewas no statistical significance between differences of volume and dosimetry of PTV，but the Dmeanshowed an increasing trend and approached to the dose of 64 Gy；there was no statistical significance in the HIand the CIaswell，but the figure of the CIhad an increasing tendency and approached to 1；therewas no statistical significance in V40of hearts；therewas also no statistical significance in V5，V110，V20and V30of bilateral lung.However，there was some statistical significance in Dmaxof spinal cords（P=0.013）.As the above research demonstrates，the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal carcinoma patients has little effect on dosimetry and volume of PTV，but has good effect on the protection of the spinal cords.

esophageal cancer；adaptive radiotherapy；dosimetry

R 730.55

A

1000-1492（2016）05-0752-03

2016-02-04接收

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)：KJ2010A170）

1安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科，合肥 230022

2安徽中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科，合肥 230022

顧靜文，女，碩士研究生；

王 凡，男，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：wangfan1965@126.com