胸中段食管癌術(shù)后不同布野方案對(duì)調(diào)強(qiáng)放療劑量分布的影響

西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 腫瘤科，四川 瀘州 646000

引言

食管癌作為常見(jiàn)的消化道腫瘤，在我國(guó)具有較高的發(fā)病率和死亡率[1]。由于其特殊的解剖位置和結(jié)構(gòu)，手術(shù)治療具有明確的局限性。因此，放射治療成為了治療食管癌的主要手段之一。近年來(lái)，調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity-Modulated Radiotherapy，IMRT）由于具有更好的靶區(qū)覆蓋度、均勻性，同時(shí)能更好地保護(hù)周?chē)＜捌鞴伲∣rgan at Risk，OAR）而被廣泛應(yīng)用于食管癌的放療中[2-4]。眾所周知，胸中段食管癌的靶區(qū)跨度長(zhǎng)，靶區(qū)和周?chē)＝M織關(guān)系臨近且復(fù)雜，在設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃時(shí)，不同的射野入射方向會(huì)導(dǎo)致不同的靶區(qū)及OAR劑量分布[5-6]?；诖?，本文研究了臨床常見(jiàn)的三種胸中段食管癌不同的射野入射方向及對(duì)應(yīng)的靶區(qū)和OAR受量[7]，并對(duì)比分析其靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)差異，以期為臨床胸中段食管癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療提供參考和依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取10例胸中段食管癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療患者，其中男性9例，女性1例；年齡52～77歲，中位年齡64歲；病例類(lèi)型均為鱗狀細(xì)胞癌。

1.2 模擬定位

所有患者均采用仰臥位，雙手上舉置于頭上，使用熱塑體模固定，采用Philips公司Lightspeed模擬定位CT在平靜呼吸狀態(tài)下行增強(qiáng)掃描，掃描層厚5 mm，掃描范圍上至全頸，下至肺下緣3 cm。將掃描的CT圖像傳輸至Pinnacle V9.10三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）進(jìn)行靶區(qū)和危及器官的勾畫(huà)。

1.3 靶區(qū)及危及器官勾畫(huà)

所有患者的靶區(qū)均由同一高年資醫(yī)師勾畫(huà)臨床靶區(qū)（Clinical Target Volume，CTV），包括亞臨床病灶上下3～4 cm、左右1 cm范圍及其相應(yīng)節(jié)段淋巴引流區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV）是在CTV的基礎(chǔ)上外擴(kuò)0.5 cm形成。危及器官主要包括：雙肺、心臟、脊髓、外輪廓除去PTV的區(qū)域定義為正常組織（Normal Tissue，NT），其上、下界為PTV的上、下界外三層。PTV的平均體積為（288.6±49.4）cm3。

1.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)

由同一高年資物理師制定IMRT放療計(jì)劃，選擇Elekta公司Precise直線加速器進(jìn)行照射，能量為6 MV的X射線。每例患者分別設(shè)計(jì)基于患者身體兩側(cè)的蝴蝶形5野（PA，射野方向?yàn)?80°、140°、20°、340°、220°，圖1）、7野（PB，射野方向?yàn)?80°、150°、120°、20°、340°、240°、210°，圖2）及7野均分（PC，射野方向?yàn)?80°、128°、76°、24°、332°、280°、228°，圖3）三種共面固定野調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，靶區(qū)處方劑量為50.4 Gy/28 F，要求95%體積的PTV劑量不低于50.4 Gy。劑量計(jì)算網(wǎng)格采用3 mm，最小子野面積7 cm2，最小子野跳數(shù)設(shè)為7，最大子野個(gè)數(shù)不超過(guò)40個(gè)，采用直接機(jī)器參數(shù)優(yōu)化方式（Direct Machine Parmeter Optimization，DMPO）進(jìn)行優(yōu)化，每種IMRT計(jì)劃的調(diào)強(qiáng)參數(shù)保持一致。同時(shí)，為了盡量降低OAR的劑量，每種優(yōu)化方法均采用了劑量體積聯(lián)合等效均勻劑量（Equivalent Uniform Dose，EUD）的優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化[8-9]。

1.5 計(jì)劃驗(yàn)收與評(píng)估

PTV采用最大劑量Dmax、平均劑量Dmean、D95%（95%靶區(qū)體積受到的劑量）、V105%（高于105%處方劑量的相應(yīng)靶體積百分?jǐn)?shù)）、V110%（高于110%處方劑量的相應(yīng)靶體積百分?jǐn)?shù)）、劑量均勻指數(shù)（Homogeneity Index，HI）、適形指數(shù)（Conformal Index，CI）。根據(jù)ICRU 83號(hào)報(bào)告建議[10]，HI=(D2%-D98%)/D50%,其中，D2%為2%PTV體積受到的劑量，可近似認(rèn)為是靶區(qū)的最大劑量，D98%為98%PTV體積受到的劑量，可近似認(rèn)為是靶區(qū)最小劑量，D50%為50%PTV體積受到的劑量，近似認(rèn)為靶區(qū)的中位劑量。HI反映了靶區(qū)內(nèi)劑量的均勻性，其值越接近于0，表示靶區(qū)內(nèi)劑量越均勻[11]。CI=(Vrptv/Vptv)×(Vrptv/Vref)，其中，Vrptv為參考等劑量線所包繞的PTV體積，Vptv為PTV的實(shí)際體積，Vref為參考等劑量線所覆蓋的總體積，CI取值為0～1，其值越接近1，表示靶區(qū)適形度越好[12]。OAR評(píng)價(jià)指標(biāo)：雙肺：V5、V10、V20、V30、Dmean；心臟V20、V30、V40、Dmean；脊髓：D1cc；NT：V5、V10、V20、V30、V40、V50、Dmean。其中，V5、V10、V20、V30、V40、V50分別表示受到5、10、20、30、40和50 Gy以上劑量照射的體積，D1cc表示1 cm3體積受到的照射劑量。同時(shí)評(píng)估每種計(jì)劃的總機(jī)器跳數(shù)（Monitor Unit，MU）。

圖1 PA計(jì)劃射野分布圖

圖2 PB計(jì)劃射野分布圖

圖3 PC計(jì)劃射野分布圖

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)采用±s（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)行單因素方差分析，組間比較采用LSD法進(jìn)行組內(nèi)比較，以P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較

PTV劑量學(xué)比較，見(jiàn)表1。三種IMRT計(jì)劃的靶區(qū)D95%、Dmean均能滿(mǎn)足要求，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。PA相較于PB、PC計(jì)劃，靶區(qū)的Dmax略微增大；在HI比較上，三種計(jì)劃無(wú)顯著差異（P＞0.05）；在CI比較上，PC最高，PA最低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；三種計(jì)劃的PTV V110%比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 危及器官劑量學(xué)比較

2.2.1 雙肺、心臟、脊髓劑量學(xué)比較

雙肺、心臟及脊髓的劑量學(xué)參數(shù)比較，見(jiàn)表2。其中，PA雙肺的V5最低，PB次之，PC最高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），PB比PA高約8%，PC比PB高約15%；PA與PB的V10均顯著低于PC，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。但雙肺的V20、V30比較，PC優(yōu)于PB，PB優(yōu)于PA，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；雙肺的Dmean，PA最低，PC最高，PC與PA及PB相比，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但PA與PB相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；心臟的 V20、V30、V40、Dmean，PC 優(yōu)于 PB，PB優(yōu)于PA，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；脊髓的D1cc比較方面，PA、PB、PC三種計(jì)劃有逐漸降低的趨勢(shì)，但是差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2.2 NT的劑量學(xué)比較

體部輪廓除去PTV的區(qū)域定義為NT，其劑量學(xué)比較見(jiàn)表3。由表3數(shù)據(jù)可以看出，PA的V5最低，PC最高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；PA的V10最低，PC最高，但PA與PB相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），PA與PC、PB與PC相比，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；但在V20、V30、V40、V50的比較上，PC均顯著優(yōu)于PB、PB優(yōu)于PA，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在Dmean比較上，與雙肺的Dmean類(lèi)似。

2.2.3 機(jī)器跳數(shù)比較

三種IMRT計(jì)劃的MU比 較，PA的MU最高（388.6±50.8），PC 最低（331.7±59.0），但 PA 與 PB（378.8±43.7） 相比（P=0.674>0.05）、PB與PC相比（P=0.051>0.05），差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而PA與PC差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.020<0.05）。

2.3 三種計(jì)劃?rùn)M斷面劑量分布

PA、PB、PC三種計(jì)劃?rùn)M段末劑量分布分別如圖4～6所示。

3 討論

食管癌是我國(guó)高發(fā)的惡性腫瘤，放射治療是其主要的治療方法之一。胸中段食管癌由于其靶區(qū)呈狹長(zhǎng)分布，緊鄰肺、脊髓和心臟等重要的危及器官，如何在保證靶區(qū)劑量的前提下，盡量降低危及器官的劑量一直是放射治療的難點(diǎn)[13-15]。本文通過(guò)對(duì)臨床常見(jiàn)的三種調(diào)強(qiáng)放射治療不同射野入射方向進(jìn)行對(duì)比研究，探索不同射野入射方向?qū)Π袇^(qū)和危及器官的劑量學(xué)影響。

表1 三種計(jì)劃的PTV劑量學(xué)比較（n=10，±s）

表1 三種計(jì)劃的PTV劑量學(xué)比較（n=10，±s）

注：*表示該種參數(shù)沒(méi)有單位。

參數(shù) PA PB PC P值PA vs. PB PA vs. PC PB vs. PC D95%/ cGy 5071.8±22.8 5081.2±15.3 5105.1±66.6 0.617 0.084 0.210 Dmean/cGy 5253.9±20.7 5267.1±33.5 5318.4±97.2 0.630 0.025 0.069 Dmax/ cGy 5613.7±41.6 5567.6±38.3 5541.2±99.3 0.130 0.021 0.379 HI* 0.093±0.012 0.085±0.013 0.090±0.013 0.163 0.620 0.360 CI* 0.629±0.064 0.727±0.045 0.801±0.053 0.000 0.000 0.006 V105%/% 35.4±5.6 38.7±12.4 45.4±6.9 0.398 0.017 0.104 V110%/% 0.2±0.2 0.1±0.1 0.1±0.1 0.280 0.180 0.785

表2 雙肺、心臟及脊髓的劑量學(xué)參數(shù)比較（n=10，±s）

表2 雙肺、心臟及脊髓的劑量學(xué)參數(shù)比較（n=10，±s）

P值PA vs. PC項(xiàng)目 參數(shù) PA PB PC PA vs. PB PB vs. PC雙肺V5/% 52.7±4.1 60.3±4.4 85.2±5.1 0.001 <0.001 <0.001 V10/% 37.5±3.3 37.7±5.2 61.6±7.7 0.928 <0.001 <0.001 V20/% 22.6±3.2 19.9±3.3 16.9±3.5 0.096 0.001 0.045 V30/% 8.1±2.4 7.2±2.1 5.0±1.6 0.312 0.002 0.024 Dmean/cGy 1118.1±110.4 1144.5±106.7 1396.4±128.9 0.614 <0.001 <0.001心臟V20/% 63.4±7.3 53.9±8.9 43.7±10.6 0.026 <0.001 0.018 V30/% 27.7±4.0 22.8±3.5 18.3±3.9 0.008 <0.001 0.013 V40/% 13.6±3.4 11.5±2.2 8.5±1.9 0.076 <0.001 0.013 Dmean/cGy 2407.1±196.8 2257.8±236.8 2059.5±245.2 0.015 0.002 0.041脊髓 D1cc/cGy 3858.0±50.8 3748.8±126.3 3655.9±189.6 0.130 0.007 0.195

表3 NT劑量學(xué)比較（n=10，±s）

表3 NT劑量學(xué)比較（n=10，±s）

項(xiàng)目 參數(shù) PA PB PC P值PA vs. PB PA vs. PC PB vs. PC NT V5/% 53.5±3.9 59.2±3.6 74.9±5.7 0.009 <0.001 <0.001 V10/% 41.5±3.5 43.4±3.3 53.1±4.7 0.294 <0.001 <0.001 V20/% 28.0±2.6 24.8±3.7 19.6±1.7 0.014 <0.001 <0.001 V30/% 12.6±1.8 10.8±2.2 7.6±1.0 0.034 <0.001 <0.001 V40/% 5.5±0.8 4.6±1.5 3.0±0.7 0.055 <0.001 0.002 V50/% 1.3±0.4 0.8±0.3 0.5±0.3 0.004 <0.001 0.002 Dmean /cGy 1237.9±88.1 1263.6±95.5 1342.8±101.9 0.552 0.021 0.074

圖4 PA計(jì)劃?rùn)M斷面劑量分布圖

圖5 PB計(jì)劃?rùn)M斷面劑量分布圖

圖6 PC計(jì)劃?rùn)M斷面劑量分布圖

通過(guò)對(duì)10例胸中段食管癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的劑量學(xué)比較，可見(jiàn)三種計(jì)劃均靶區(qū)均能滿(mǎn)足臨床要求，7野均分計(jì)劃的靶區(qū)D95%和CI均顯著優(yōu)于其余兩種計(jì)劃，這是因?yàn)?野均分角度的入射方法，充分發(fā)揮了每一個(gè)射野的劑量學(xué)補(bǔ)償優(yōu)勢(shì)，能更好地滿(mǎn)足PTV的劑量學(xué)要求，同時(shí)控制PTV內(nèi)的最大劑量，有更強(qiáng)的劑量調(diào)制能力。5野計(jì)劃由于射野角度的局限性，為了更好地減少對(duì)肺的照射，故靶區(qū)的CI和D95%均要低于7野均分計(jì)劃。PB則居于兩者之間。對(duì)比研究危及器官的劑量學(xué)，5野計(jì)劃相較于另外兩種計(jì)劃，能顯著降低雙肺的V5、Dmean。這表明減少肺的直接入射角度，可以大大減少雙肺的低劑量區(qū)域。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，雙肺V5是影響治療相關(guān)肺炎（Treatment-related Pneumonitis，TRP）發(fā)生的獨(dú)立因素[16]，有學(xué)者認(rèn)為全肺的平均劑量和V20與放射性肺炎呈顯著相關(guān)[17]。王瀾等[18]研究認(rèn)為，當(dāng)全肺V5>55%時(shí)，二級(jí)以上放射性肺炎的概率會(huì)明顯增高，也有學(xué)者甚至建議設(shè)計(jì)IMRT計(jì)劃時(shí)將雙肺V5的體積限制在65%以?xún)?nèi)[19]。本研究中，7野均分計(jì)劃（PC）肺V5已經(jīng)達(dá)到了85%，遠(yuǎn)超過(guò)建議值，但雙肺的V20、V30指標(biāo)，7野均分計(jì)劃最低，5野計(jì)劃最高，說(shuō)明較多的射野個(gè)數(shù)可能會(huì)更好地降低肺的高劑量體積。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比研究心臟和脊髓的劑量學(xué)差異，可以發(fā)現(xiàn)，7野均分計(jì)劃均能更好地降低心臟的V20、V30、V40、Dmean和脊髓的D1cc，對(duì)心臟和脊髓的保護(hù)作用優(yōu)于其他兩種計(jì)劃，但PA和PB的心臟和脊髓受量，也能滿(mǎn)足臨床要求。在NT的劑量學(xué)對(duì)比上可以發(fā)現(xiàn)，其劑量學(xué)差異與雙肺的劑量學(xué)差異類(lèi)似，低劑量區(qū)域，5野有顯著保護(hù)優(yōu)勢(shì)，7野均分計(jì)劃的高劑量體積最低，同樣再次說(shuō)明射野入射角度的差異對(duì)雙肺和NT低劑量區(qū)域的保護(hù)差異。此外，5野計(jì)劃的MU最高，7野均分計(jì)劃的MU最低，但PA略高于PB，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。有研究表明，MU與患者全身吸收劑量相關(guān)，減少M(fèi)U可減少全身散射劑量，降低患者因放療引起的遠(yuǎn)期并發(fā)癥和誘發(fā)第二癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[20]。同時(shí)，MU的減少也意味著更少的出束時(shí)間和治療時(shí)間，對(duì)于運(yùn)動(dòng)幅度較大的胸部腫瘤，能減少因呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致劑量誤差增大的風(fēng)險(xiǎn)，提高放療精度。

通過(guò)對(duì)比可以看出，PB兼顧了對(duì)肺和心臟、脊髓的保護(hù)作用，同時(shí)，MU適中，是絕大多數(shù)胸中段食管癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療患者的首選方案，其余患者，可根據(jù)具體情況，考慮個(gè)體差異，酌情選用PA或PC方案。

4 結(jié)論

綜上分析，對(duì)于大多數(shù)胸中段食管癌術(shù)后放療患者，可優(yōu)先選用PB；對(duì)肺功能不好或?qū)Ψ伪Ｗo(hù)要求比較高的患者，可優(yōu)先選用PA；對(duì)心臟功能不佳，要求嚴(yán)格保護(hù)心臟的患者，可考慮采用PC。