胃癌調(diào)強放療中多葉光柵3種狀態(tài)的劑量學(xué)比較

蔣大振，劉暉，戴靜，周福祥，謝叢華，王驍踴

武漢大學(xué)中南醫(yī)院腫瘤放化療科，湖北武漢430071

前言

胃癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，有學(xué)者研究表明我國每年有30萬例患者死于胃癌［1］。目前手術(shù)治療仍然是治療胃癌的最重要方式，但是僅用手術(shù)這一治療方式，患者生存率較低。美國INT0116研究表明同步放化療可以明顯提高局部控制率和生存率［2-3］。調(diào)強放射治療（IMRT）現(xiàn)已基本取代正常適形放療，因為它能夠向目標(biāo)提供更適合靶區(qū)形狀的劑量分布，并且可以更好地保護(hù)正常器官。IMRT技術(shù)相對于傳統(tǒng)適形放療可以更好地將處方劑量實施到腫瘤體積，從而提高癌癥治愈率。國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)報道了IMRT在癌癥治療方面明顯優(yōu)于三維放療［4-5］。

IMRT技術(shù)主要基于多葉光柵（MLC）的運動來實現(xiàn)射野內(nèi)的強度調(diào)制［6］。Varian加速器MLC的相鄰葉片運動范圍大于14 cm就會產(chǎn)生分野。對于胃癌，靶區(qū)周圍有腎臟和肝臟等對低劑量較為敏感的危及器官。如果MLC的狀態(tài)不同則會對靶區(qū)和危及器官產(chǎn)生不同的影響［7-8］。本文主要研究分野調(diào)強、旋轉(zhuǎn)小機頭分野調(diào)強和固定鉛門調(diào)強等MLC的3種不同狀態(tài)下的靶區(qū)和危及器官的劑量分布，了解其差異性，以便更好地指導(dǎo)臨床放射治療計劃的設(shè)計。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

選擇2017年7～12月武漢大學(xué)中南醫(yī)院的10例胃癌患者。患者年齡43～67歲，中位年齡57歲；術(shù)后病理分期T3～T4期。

1.2 方法

體位固定和CT掃描：用克萊瑞迪公司真空墊固定體位，仰臥位進(jìn)行掃描。CT掃描機Siemens Somatom.Sensation 16排螺旋CT，掃描范圍為膈肌上5 cm至第3或第4腰椎下緣。

1.3 處方劑量要求

掃描后CT圖像由網(wǎng)絡(luò)傳輸至Varian Eclipse 13.5工作站，由專業(yè)放療醫(yī)師勾畫出臨床靶區(qū)、計劃靶區(qū)（PTV）及相關(guān)的重要組織和器官。本院勾畫的靶區(qū)范圍包括腫瘤床、吻合口和淋巴引流區(qū)。本院處方劑量要求為95%的PTV接受45.00 Gy，99%的PTV接受42.75 Gy，分割次數(shù)為25次。對于此分期的患者放射治療計劃需滿足：接受5 Gy的功能腎體積不超過65%（V5≤65%）；接受15 Gy的功能腎體積不超過50%（V15≤50%）；接受10 Gy的正常肝體積不超過70%（V10≤70%）；接受30 Gy的正常肝體積不超過40%（V30≤40%）；接受40 Gy的正常肝體積不超過30%（V40≤30%）。

1.4 計劃設(shè)計

所有計劃都在Varian Eclipse 13.5工作站上完成。IMRT采用6 MV X線，共面9野的角度分別為100°、70°、40°、10°、340°、320°、181°、25°、335°。根據(jù)醫(yī)生處方劑量要求選擇適當(dāng)優(yōu)化參數(shù)，使用VarianIX加速器。在設(shè)計3種MLC狀態(tài)的計劃時保證優(yōu)化參數(shù)不變，只是變化MLC的狀態(tài)。分野計劃MLC角度歸零。鎖野計劃采用就近原則旋轉(zhuǎn)小機頭，盡量避開腎臟的同時盡可能保證射野入射方向一側(cè)的靶區(qū)盡可能多的落在照射野范圍之內(nèi)（限X≤13.9 cm）。旋轉(zhuǎn)小機頭計劃設(shè)計原則與鎖野一樣，只是在優(yōu)化時不鎖定射野寬度（即X值可以大于13.9 cm，可以產(chǎn)生分野）。

1.5 計劃比較

比較3種設(shè)計方案在靶區(qū)劑量分布圖、均勻性指數(shù)（HI）、適形度指數(shù)（CI）、靶區(qū)和相關(guān)正常組織劑量體積直方圖。本研究利用靶區(qū)HI和CI來評估計劃。HI的理想值為1，并且隨著計劃劑量分布不均勻而增大。HI：HI=D5%/D95%，其中Dx%是x%的靶區(qū)體積受到的照射劑量［9］。CI：CI=(PTV100%/PTV)?(PTV100%/V100%)，其中 PTV是計劃腫瘤靶區(qū)體積，PTV100%為100%的處方劑量所覆蓋的PTV體積，V100%表示100%的處方劑量所包含的總體積。CI值為0～1，CI值越大表示適形度越好［10］。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件對以上各參數(shù)進(jìn)行配對t檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3種MLC狀態(tài)下的靶區(qū)情況分析

表1和表2顯示，對于PTV的Dmax參數(shù)，分野計劃稍微低于鎖野和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。適形度和均勻性相差不大，且無統(tǒng)計學(xué)差異。同時V45和D95結(jié)果無明顯差異。

表1 PTV參數(shù)統(tǒng)計表Tab.1 Comparison of PTV parameters among 3 plans

2.2 3種MLC狀態(tài)下的危及器官情況分析

表3和表4顯示，鎖野計劃相比分野和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃在 body 的 V5、V10、V20、V30均顯著降低且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，同時對于腎臟、肝臟和小腸在某些低劑量區(qū)均有一定的降低且有統(tǒng)計學(xué)差異。對于左側(cè)腎臟V5，鎖野計劃（47.50%）明顯低于分野計劃（58.36%）和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃（56.14%），且P值均小于 0.05。對于右側(cè)腎臟 Dmean、V5和 V10，鎖野計劃（Dmean：656.05 cGy,V5：39.88%,V10：16.24%）明顯低于分野計劃（Dmean：701.80 cGy,V5：46.72%,V10：17.54%）和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃（Dmean：706.14 cGy,V5：45.75%,V10：17.90%），且P值均小于0.05。對于脊髓V5，鎖野計劃數(shù)值顯著低于旋轉(zhuǎn)小機頭計劃數(shù)值（P=0.014）；對于脊髓V10，鎖野計劃數(shù)值明顯低于分野計劃和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃（P=0.011,P=0.000）；對于脊髓V20，鎖野計劃數(shù)值顯著低于分野計劃數(shù)值（P=0.049）。對于小腸V20，鎖野計劃數(shù)值明顯低于分野計劃和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃（P=0.005,P=0.010）。對于Body V5、V10、V20和V30，鎖野計劃數(shù)值明顯低于分野計劃和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃（V5：P=0.005和 0.005；V10：P=0.024和0.015；V20：P=0.006和0.006；V30：P=0.014和0.016）。然而對于Dmax，分野計劃則顯著低于鎖野和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃的數(shù)值（P=0.017,P=0.027）。

表2 3種PTV相互比較P值表Tab.2 P values of PTV parameters among 3 plans

表3 各個危及器官參數(shù)統(tǒng)計表Tab.3 Comparison of organs-at-risk parameters among 3 plans

表4 3種計劃中危及器官相互比較的P值表Tab.4 P values of organs-at-risk parameters among 3 plans

3 討論

Beauvois等［11］研究表明患者腎臟接受10 Gy的劑量后10～15年會導(dǎo)致腎臟功能損害。但Dawson等［12］認(rèn)為，如果患者放療后2年內(nèi)未因放射導(dǎo)致的腎臟灌注缺血或者腎小球濾過率下降情況，則后續(xù)也很難出現(xiàn)慢性損傷。雖然學(xué)者研究結(jié)果不一，但可以肯定的是腎臟對劑量相當(dāng)敏感，所以物理師在設(shè)計計劃時應(yīng)做到對腎臟最大限度的保護(hù)。本研究中鎖野計劃采用最大限度避開腎臟從而可以降低腎臟的低劑量照射面積。

鎖野計劃在脊髓、肝臟、小腸和body的低劑量區(qū)有顯著性差異，這是由于鎖野計劃不會產(chǎn)生分野時兩個射野銜接處的漏射［13-14］，從而減少低劑量照射區(qū)域。此研究結(jié)果與 Chen 等［15］、王昊等［16］、羅居?xùn)|等［17］、胡偉剛等［18］研究相同。對于鎖野和旋轉(zhuǎn)小機頭計劃，其跳數(shù)Dmax值要略高于分野計劃，可能是因為他們在保護(hù)腎臟時影響到靶區(qū)的覆蓋，而計劃系統(tǒng)為達(dá)到所設(shè)定的覆蓋率，鎖野增加一定的跳數(shù)，這一結(jié)果與楊波等［19］和朱小楊等［20］不同，此差異的出現(xiàn)可能是由于研究病種的不同。而對于旋轉(zhuǎn)小機頭計劃和分野計劃在計劃適形度方面要優(yōu)于鎖野計劃，這是因為鎖野計劃限制了照射野的范圍，一部分靶區(qū)不能達(dá)到較好的覆蓋，導(dǎo)致適形度略低，但是不影響靶區(qū)的覆蓋率（95%的PTV接受45.00 Gy）。

總之，鎖野計劃在滿足臨床需要的靶區(qū)覆蓋率同時還可以降低腎臟、肝臟等危及器官的低劑量區(qū)域，降低body的低劑量區(qū)，減少漏射。對于胃癌患者可以考慮用鎖野調(diào)強技術(shù)設(shè)計計劃。但是由于本研究中患者數(shù)量較少，統(tǒng)計結(jié)果可能會存在一定的偏差，因此在后續(xù)的研究中還需要增加病例。本文只是從劑量學(xué)方面研究鎖野計劃在胃癌中的優(yōu)勢，但具體治療效果還需要后續(xù)進(jìn)一步觀察和隨訪。