胰腺癌患者立體定向體部放射治療非共面錐形射束與共面扇形射束照射的劑量學(xué)差異

陳飛虎，柏晗（通信作者），代智濤

1 云南省腫瘤醫(yī)院·昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院放射治療科 （云南昆明 650118）；2 第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院 （上海 200433）

胰腺癌作為消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤，其早期臨床癥狀和體征不明顯，一旦患者確診為胰腺癌，多數(shù)已為中晚期，手術(shù)切除率不足20%，且預(yù)后效果差[1]。因此，放射治療已成為治療中晚期胰腺癌患者的主要方法。

對(duì)于中晚期胰腺癌患者，主要傳統(tǒng)分次放射治療技術(shù)有三維適形放射治療（3DCRT）和調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT），其技術(shù)特點(diǎn)是分次劑量低、治療周期長(zhǎng)、毒副反應(yīng)大，腫瘤的局控率和患者生命質(zhì)量的改善有很大局限性[2]。有研究表明，傳統(tǒng)分次放化療模式與單純化療相比，總生存率無(wú)明顯差異[3-5]。對(duì)此，Swaminath和Chu[6]做了試驗(yàn)研究并報(bào)道，精確的立體定向體部放射治療（SBRT），能更好地降低周圍正常組織的照射劑量，毒副反應(yīng)減小；同時(shí)，低分次、大劑量的分割模式也顯著縮短了治療周期，還能有效克服癌細(xì)胞的放射性抗拒。一項(xiàng)多中心胰腺癌放射治療的前瞻性研究，利用帶有呼吸門控的瓦里安Turebeam直線加速器，采用拉弧調(diào)強(qiáng)（rapidarc）照射技術(shù)，處方為6.6 Gy/f*5 f，最終49例患者的中位生存期、無(wú)進(jìn)展生存（PFS）和總生存（OS）率均改善明顯，無(wú)嚴(yán)重不良反應(yīng)[7]。

此外，螺旋斷層放射治療系統(tǒng)（Tomotherapy）和立體定向放射外科系統(tǒng)（Cyberknife）也可做SBRT治療[8-11]，但關(guān)于這兩種系統(tǒng)計(jì)劃設(shè)計(jì)的劑量學(xué)對(duì)比，鮮有報(bào)道。因此，本研究結(jié)合以往臨床試驗(yàn)研究結(jié)果，采用6.5 Gy/f*5 f、7 Gy/f*5 f、7.5 Gy/f*5 f的分次治療模式，對(duì)扇形射束與非共面射束治療胰腺癌患者的劑量學(xué)差異進(jìn)行評(píng)價(jià)，為中晚期胰腺癌患者選擇合適的放射治療方式提供劑量學(xué)依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年1月至2017年6月第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院放射治療科收治的13例無(wú)法手術(shù)的局部晚期胰腺癌患者作為研究對(duì)象，腫瘤體積19.03～100.61 cm3，平均58.45 cm3。所有患者均為首程放射治療，基于大孔徑CT模擬定位圖像，分別制定Cyber和Tomo放射治療計(jì)劃，對(duì)兩種不同計(jì)劃間的劑量學(xué)差異進(jìn)行評(píng)價(jià)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：所有選取患者經(jīng)磁共振成像（MRI）、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)（PET-CT）及病理學(xué)活檢，均已確診為局部晚期胰腺癌，根據(jù)TNM分期標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行腫瘤臨床分期，其中Ⅱ期8例，Ⅲ期5例，臨床資料齊全。排除標(biāo)準(zhǔn)：卡氏評(píng)分（Karnofsky Performance Status，KPS）＜70分患者；發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者；有其他嚴(yán)重的器官功能障礙患者；對(duì)放射治療不耐受患者。

1.2 體位固定和CT模擬定位

患者均采用仰臥位，雙手自然擺放于身體兩側(cè)，用真空負(fù)壓袋內(nèi)固定。CT模擬定位時(shí)采用荷蘭Philips 16排大孔徑CT模擬機(jī)進(jìn)行掃描，掃描條件為120 kVp、400 mAs、1.5 mm 層厚無(wú)間隔螺旋掃描，掃描螺距為0.938。主圖像采用平掃，在患者吸氣末屏氣的情況下掃描，掃描的界限為腫瘤上下界各自增加15 cm。輔助圖像采用碘造影劑增強(qiáng)掃描，在患者呼氣末屏氣的情況下掃描，界限為腫瘤上下界各自增加5 cm。掃描完成后，通過(guò)射波刀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（CDMS）導(dǎo)入患者CT影像，進(jìn)行影像配準(zhǔn)融合，然后由腫瘤臨床醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)勾畫，勾畫完成后制定Cyber放射治療計(jì)劃；同時(shí)將勾畫好靶區(qū)的圖像文件打包發(fā)送到云南省腫瘤醫(yī)院放射治療科，制定Tomo放射治療計(jì)劃。

1.3 靶區(qū)與危及器官（OAR）的勾畫

每例患者由同一主管醫(yī)師勾畫靶區(qū)，并按照ICRU83號(hào)文件進(jìn)行靶區(qū)勾畫和OAR的勾畫，根據(jù)臨床標(biāo)準(zhǔn)確定原發(fā)腫瘤靶區(qū)體積（Tumor），Tumor包括CT、PET/CT或MRI檢查圖像確定的可見(jiàn)原發(fā)病灶，對(duì)于立體定向放射治療，AAPM TG101報(bào)告明確定義的腫瘤GTV=CTV，且射波刀具有呼吸追蹤定位系統(tǒng)，因此這里不做CTV及PTV的勾畫，但對(duì)于Tomo的計(jì)劃設(shè)計(jì)，根據(jù)Chang等[11]的報(bào)道，我們?cè)诎袇^(qū)Tumor的基礎(chǔ)上，均勻外擴(kuò)5 mm形成計(jì)劃靶區(qū)（PTV），且PTV不外擴(kuò)至OAR以內(nèi)[12-13]。

OAR的勾畫包括胃、小腸、十二指腸、肝臟、脾臟和雙側(cè)腎臟，由于射波刀和Tomo刀的劑量梯度在治療靶區(qū)邊緣迅速跌落，因此正常組織器官的輕微移動(dòng)可使它進(jìn)入高劑量區(qū)域，故OAR的勾畫必須精準(zhǔn)。

1.4 放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)

將勾畫好的靶區(qū)、OAR結(jié)構(gòu)和CT圖像分別傳輸至Tomo planning station和Multiplan計(jì)劃工作站，所有患者的Tomo計(jì)劃和Cyber計(jì)劃分別由同一名指定好的物理師完成，并由副高職稱以上的物理師和醫(yī)師確認(rèn)。患者PTV處方劑量為6.5 Gy/f*5 f（5例）、7 Gy/f*5 f（4例）、7.5 Gy/f*5 f（4例），處方劑量覆蓋95%及以上的靶區(qū)體積，最大劑量點(diǎn)Dmax不作要求，但110%處方劑量線必須嚴(yán)格控制在靶區(qū)以內(nèi)。OAR的劑量限值標(biāo)準(zhǔn)參考AAPM TG101報(bào)告[12]。

1.5 放射治療計(jì)劃的評(píng)估

比較兩種放射治療計(jì)劃的靶區(qū)和正常組織器官劑量-體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）、機(jī)器跳數(shù)（Mu），劑量學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括腫瘤靶區(qū)（Tumor和PTV）觀察指標(biāo)和OAR限值指標(biāo)。

腫瘤靶區(qū)的評(píng)價(jià)包括D2%（2%靶區(qū)體積所受劑量）、D98%（98%靶區(qū)體積所受劑量）和VDx（腫瘤靶區(qū)的覆蓋率）。

OAR限值指標(biāo)包括：（1）脊髓Dmax（脊髓≤0.035cc體積所受最大劑量）、D＜0.25cc（脊髓0.25cc體積所受最大劑量）、D＜1.2cc（脊髓1.2cc體積所受最大劑量）；（2）小腸Dmax（小腸≤0.035cc體積所受最大劑量）、Dmean（小腸所受平均照射劑量）、D＜5cc（小腸5cc體積所受最大劑量）；（3）胃Dmax（胃≤0.035cc體積所受最大劑量）、Dmean（胃所受平均照射劑量）、D＜10cc（胃10cc體積所受最大劑量）；（4）十二指腸Dmax（十二指腸≤0.035cc體積所受最大劑量）、Dmean（十二指腸所受平均照射劑量）、D＜5cc（十二指腸5cc體積所受最大劑量）、D＜10cc（十二指腸10cc體積所受最大劑量）；（5）肝臟Dmean（肝臟所受平均照射劑量）；（6）腎臟Dmean（腎臟所受平均照射劑量）。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以±s表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩種計(jì)劃D2%、D98%和VDx比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而且Tomo計(jì)劃的總跳數(shù)明顯高于Cyber計(jì)劃。從VDx角度，Tomo計(jì)劃靶區(qū)覆蓋率更高，但這兩種計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率均為95%以上，達(dá)到臨床需求。因此，兩種計(jì)劃靶區(qū)處方劑量的覆蓋率并無(wú)明顯優(yōu)劣體現(xiàn)。見(jiàn)表1。

兩種計(jì)劃除胃Dmean比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），其他OAR各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），Cyber計(jì)劃脊髓Dmax、D＜0.25cc和D＜1.2cc顯著優(yōu)于Tomo計(jì)劃；與Tomo計(jì)劃比較，Cyber計(jì)劃小腸Dmax和D＜5cc也明顯更低；與Tomo計(jì)劃比較，Cyber計(jì)劃胃Dmax和D＜10cc具有明顯優(yōu)勢(shì)；與Tomo計(jì)劃比較，Cyber計(jì)劃十二指腸Dmax、Dmean、D＜5cc、D＜10cc和左右腎臟Dmean也明顯更低；Cyber計(jì)劃只有肝臟Dmean和小腸Dmean不如Tomo計(jì)劃。見(jiàn)表2。

表1 Cyber和Tomo計(jì)劃靶體積（Tumor、PTV）劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

表1 Cyber和Tomo計(jì)劃靶體積（Tumor、PTV）劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

注：Tumor為原發(fā)腫瘤靶區(qū)體積；PTV為計(jì)劃靶區(qū)體積；VDx為100%處方劑量線的靶區(qū)體積覆蓋率；D2%和D98%的單位為Gy，VDx的單位為%

Mu 8 876±1 743 18 991±3 272 - -D2% 48.37±3.50 41.19±3.28 11.642 ＜0.001 D98% 33.12±1.71 34.07±2.05 -4.335 0.001 VDx 95.6±0.7 96.9±0.3 -6.274 ＜0.001

表2 Cyber和Tomo計(jì)劃OAR劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

表2 Cyber和Tomo計(jì)劃OAR劑量學(xué)參數(shù)比較（±s）

注：Dmax為≤0.035cc的體積劑量；Dmean為整體積平均劑量；D＜xcc為≤ xcc的體積劑量，x取0.25、1.2、5和 10；Dmax、Dmean和D＜xcc的單位均為Gy

脊髓Dmax 5.47±1.58 13.11±2.67 -13.653 ＜0.001 D＜0.25cc 5.09±1.49 12.63±2.52 -14.287 ＜0.001 D＜1.2cc 4.59±1.31 11.94±2.34 -15.200 ＜0.001小腸Dmax 19.79±4.76 27.84±5.51 -8.459 ＜0.001 Dmean 3.53±0.93 2.57±0.72 2.998 0.011 D＜5cc 14.04±3.38 19.00±3.38 -8.137 ＜0.001胃Dmax 19.52±3.72 31.60±3.80 -16.368 ＜0.001 Dmean 4.88±1.50 5.34±2.18 -1.206 0.251 D＜10cc 11.90±2.81 17.90±2.88 -11.337 ＜0.001十二指腸Dmax 16.56±5.09 23.36±5.29 -10.383 ＜0.001 Dmean 4.02±1.25 4.98±1.52 -5.090 ＜0.001 D＜5cc 9.50±3.33 14.05±4.07 -8.847 ＜0.001 D＜10cc 7.69±2.91 11.51±3.89 -7.332 ＜0.001肝臟Dmean 3.22±1.09 2.58±1.43 3.133 0.009左腎Dmean 2.85±1.00 4.39±1.81 -3.712 0.003右腎Dmean 2.39±0.65 3.54±1.51 -3.889 0.002

除上述統(tǒng)計(jì)表，本研究進(jìn)行了兩種計(jì)劃DVH曲線劑量比較，其結(jié)果見(jiàn)圖1～3。圖1顯示處方劑量為7 Gy/f*5 f的平均DVH曲線；圖2顯示處方劑量為6.5 Gy/f*5 f的平均DVH曲線；圖3顯示處方劑量為7.5 Gy/f*5 f的平均DVH曲線。3種處方劑量的平均DVH曲線均表明具有相同的劑量分布趨勢(shì)，腫瘤靶區(qū)（Tumor和PTV）均顯示為Cyber計(jì)劃低劑量區(qū)域更低，高劑量區(qū)域更高，而Tomo計(jì)劃靶區(qū)內(nèi)收縮更緊，該結(jié)果與表1中D2%和D98%的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一致。所有OAR的DVH曲線均顯示Tomo計(jì)劃的低劑量區(qū)域更低，而高劑量區(qū)域更高；對(duì)于OAR高劑量點(diǎn)的控制，Tomo計(jì)劃和Cyber計(jì)劃都能滿足AAPM TG101報(bào)告中OAR劑量限值的要求，顯然Cyber計(jì)劃更具絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

圖1

圖2

圖3

3 討論

同步放化療是中晚期胰腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療模式，胰腺癌患者的放射治療也從適形照射到固定野調(diào)強(qiáng)、再到容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)，以及發(fā)展至今的螺旋斷層放射治療和射波刀的SBRT技術(shù)。隨著放射治療技術(shù)的不斷發(fā)展，SBRT技術(shù)相比常規(guī)的分次治療模式，具有分次劑量高、治療周期短、毒副反應(yīng)小的技術(shù)特點(diǎn)。已有研究報(bào)道這種低分次、大劑量的分割模式不但顯著縮短了治療周期、減小了毒副反應(yīng)，還能有效克服癌細(xì)胞的放射性抗拒，從而可能提高治療效果，提高胰腺癌患者的PFS和OS[6]。

本研究汲取以往臨床試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)[6-7]，采用3種SBRT分次治療模式，比較分析Tomo和射波刀的計(jì)劃設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)計(jì)扇形束與非共面射束治療晚期胰腺癌患者的劑量學(xué)差異。最終結(jié)果已經(jīng)表明Tomo計(jì)劃靶區(qū)內(nèi)收縮更緊，這是由扇形射束與非共面射束照射差異所致，說(shuō)明Tomo計(jì)劃相比Cyber計(jì)劃更容易滿足靶區(qū)內(nèi)劑量均勻，且計(jì)劃靶區(qū)覆蓋率也明顯更高，減少了腫瘤靶區(qū)的漏照范圍，但Tomo計(jì)劃不具備呼吸追蹤定位功能，射波刀所獨(dú)有的呼吸追蹤定位功能能彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，可以提高靶區(qū)內(nèi)劑量照射的準(zhǔn)確性，只要計(jì)劃靶區(qū)處方劑量達(dá)到95%以上，均能滿足臨床需求。

此外，本研究主要觀察了兩種計(jì)劃OAR的劑量學(xué)差異，結(jié)果表明Cyber計(jì)劃更能有效控制OAR的高劑量區(qū)，且所有OAR均顯示為Cyber計(jì)劃的低劑量區(qū)域更高、高劑量區(qū)域更低。這主要由以下兩方面原因所致：（1）Tomo計(jì)劃的PTV是通過(guò)GTV外擴(kuò)0.5 cm形成；（2）Cyber計(jì)劃的非共面布野特點(diǎn)。由于Tomotherapy不具備呼吸追蹤定位功能，為避免治療時(shí)靶區(qū)的漏照，Tomo計(jì)劃只能通過(guò)GTV外擴(kuò)形成PTV，造成PTV更加貼近周圍重要OAR，因而OAR高劑量區(qū)的劑量得不到有效控制；另外Cyber計(jì)劃的非共面照射特點(diǎn)可以使靶區(qū)邊緣劑量更加迅速跌落，從而更加有效地保護(hù)了周圍鄰近重要組織器官，但這也造成了OAR低劑量區(qū)的劑量更高。

另外值得注意的一點(diǎn)，幾乎所有OAR的各項(xiàng)指標(biāo)都顯示Cyber計(jì)劃優(yōu)于Tomo計(jì)劃，只有肝臟Dmean和小腸Dmean完全相反，這可能是由于Cyber計(jì)劃只能通過(guò)患者身體前側(cè)設(shè)置布野路徑，造成患者前側(cè)OAR的平均劑量高于后側(cè)，但兩種計(jì)劃設(shè)計(jì)方案都能滿足臨床需求。

綜上所述，本研究進(jìn)行扇形射束和非共面射束兩種計(jì)劃設(shè)計(jì)方案的比較，最終結(jié)果已經(jīng)表明Cyber計(jì)劃更優(yōu)于Tomo計(jì)劃，主要體現(xiàn)為：（1）Cyber計(jì)劃更容易滿足AAPM TG101報(bào)告中OAR劑量限值標(biāo)準(zhǔn)；（2）非共面射束使靶區(qū)邊緣跌落更加迅速，周圍鄰近危及器官能得到更好的保護(hù)；（3）射波刀具備呼吸追蹤定位功能，不需要GTV外擴(kuò)形成PTV，顯著縮小靶區(qū)治療范圍，鄰近OAR進(jìn)一步得到保護(hù)。因此，對(duì)于中晚期胰腺癌患者，射波刀立體定向放射治療可作為一種更優(yōu)的治療方式供患者選擇。