同中心分段布野技術(shù)在食管癌全段調(diào)強放療計劃設(shè)計中的應(yīng)用研究

余文亮 吳建平 楊欽杰 童集思

放射治療在食管癌綜合治療中應(yīng)用廣泛[1-4],目前臨床上食管癌放療多采用三維適形放射治療技術(shù)[5-7]，雖較傳統(tǒng)二維照射技術(shù)有明顯進步，但在劑量學(xué)上仍存在一些不足。近年來適形調(diào)強(intensity modulation radiation therapy，IMRT)、 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(volumetric modulation arc therapy，VMAT)等新技術(shù)日益普及，IMRT 和 VMAT 技術(shù)可以使輻射劑量空間分布與靶區(qū)輪廓高度吻合，從而在確保靶區(qū)得到高劑量照射的同時盡可能減少周圍正常組織、 器官的受照射劑量，一些研究顯示其在胸段食管癌治療中劑量分布明顯優(yōu)于傳統(tǒng) 3DRT[8-12]。IMRT與VMAT的劑量學(xué)對比研究也較多[13-15]，而對于較大的食管癌靶區(qū)，尤其是全段食管、全縱隔照射，VMAT 計劃劑量分布優(yōu)于 IMRT 計劃，且能減少治療跳數(shù)和降低危及器官的受量[16-18]。但目前國內(nèi)可以開展VMAT技術(shù)的放療設(shè)備過少，且部分省規(guī)定未取得科學(xué)研究型放療配置證的單位不允許開展VMAT放療技術(shù)。因此如何在現(xiàn)有的放療設(shè)備前提下找到可以達到與VMAT技術(shù)相當(dāng)?shù)氖彻馨┤畏暖熡媱澰O(shè)計技術(shù)是一個有實際意義的研究。

本研究對30例全段食管癌放療患者分別設(shè)計同中心分段5野調(diào)強計劃和全段5野調(diào)強計劃，對治療計劃優(yōu)化結(jié)果進行比較。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2017年1月至2019年1月在本院接受IMRT治療的30例全段食管癌患者(男性18例、女性12例)的CT影像及病例資料?；颊叩钠骄挲g為70.1歲。靶區(qū)長度為(22.7±8.6)cm，計劃靶區(qū)(PTV)的體積為(546±97)cm3。30例患者的處方劑量為PGTV：60 Gy/30f；PTV：54 Gy/30f。以95%PGTV體積獲得100%處方劑量進行歸一。

1.2 模擬定位及CT掃描

30例患者均采用同一廠家的熱塑體膜固定患者

體位。采用荷蘭核通X線模擬定位機進行定位，而后采用西門子模擬定位CT增強掃描患者，層厚為3 mm。掃描范圍從頜下到第三腰椎，得到的CT圖像經(jīng)醫(yī)院局域網(wǎng)上傳至Elekta XIO4.64計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)體積及危機器官的界定

主管醫(yī)生勾畫腫瘤靶區(qū)GTV、PGTV、CTV、PTV和危及器官心臟、肺、脊髓等。GTV定義為：以影像學(xué)和內(nèi)鏡可見的腫瘤長度。CTV 包括 GTV 和 GTVnd+淋巴引流區(qū)，并在GTV和GTVnd四周均外放1 cm，在GTV上下方向均外放4～5 cm，或者在有淋巴結(jié)腫大轉(zhuǎn)移的CT層面外放 2 cm，同時包括淋巴轉(zhuǎn)移率較高的淋巴引流區(qū)。同時在CTV基礎(chǔ)上外放0.5 cm定義為PTV。全段食管癌放療腫瘤靶區(qū)PTV示意圖見圖1、2。

1.4 放療計劃設(shè)計

采用Elekta XIO4.64治療計劃系統(tǒng)，Varian23-EX機型的6MV X射線。為30例患者分別設(shè)計一個同中心分段5野IMRT計劃和全段5野IMRT計劃。同中心分段5野調(diào)強計劃，中下段采用0°、140°、200°三野調(diào)強，頸段采用300°、60°三野野調(diào)強,見圖3、4；全段5野IMRT計劃采用0°、140°、200°、300°、60°，見圖5。同一患者兩種方法的計劃優(yōu)化參數(shù)保持一致，以降低優(yōu)化參數(shù)對不同計劃的影響。計劃要求95%的PGTV和PTV均達到處方劑量。

1.5 評價指標(biāo)

PGTV、PTV的適形指數(shù)CI，劑量均勻性指數(shù)HI；脊髓的最高劑量Dmax；雙肺平均劑量(mean lung dose，MLD)，接受5、20、30 Gy以上劑量的肺的體積比例V5、V20、V30；心臟的平均劑量以及接受30、40 Gy以上劑量的心臟體積比例V30、V40。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS軟件對實驗各項數(shù)據(jù)進行方差分析后行配對t檢驗來對比2種IMRT計劃中靶區(qū)和各類OAR的計量學(xué)參數(shù)差異。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)的CI和HI比較

5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的PGTV和PTV的CI、HI相比，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的PGTV和PTV的

2.2 脊髓的最高劑量比較

5野同中心分段IMRT計劃的脊髓最高劑量為(40.12±1.23)Gy，和5野全段IMRT計劃的(43.42±1.77)Gy相比，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.89,P<0.05)。

2.3 雙肺劑量線差異

5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的雙肺劑量相比，平均劑量、V5、V30差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),而V20差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，(P>0.05)。見表2。

表2 5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的雙肺劑量比較

2.4 心臟劑量學(xué)差異

5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的心臟劑量相比，V40差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),V30差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 5野同中心分段IMRT計劃和5野全段IMRT計劃的心臟劑量比較

3 討論

食管癌目前主要治療方法以手術(shù)、放療為主。有統(tǒng)計表明食管癌治療中單純放療占71.4%[3]，而放射治療的療效和副反應(yīng)的大小往往取決于放射治療計劃設(shè)計的優(yōu)劣。部分不能手術(shù)的食管癌由于要考慮到淋巴區(qū)域的預(yù)防照射，照射靶區(qū)往往要包括全段食管，這就給治療計劃設(shè)計帶來新的挑戰(zhàn)。找到一種既能保證全段食管靶區(qū)達到處方照射劑量，又能控制肺、脊髓等正常組織劑量在耐受范圍內(nèi)的設(shè)計方法已成為食管癌全段放療重要研究課題。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，目前IMRT(調(diào)強放射治療技術(shù))是放療主流技術(shù)。雖然IMRT推廣后布野方式的選擇已不再是治療計劃優(yōu)劣的首要因素，但對于食管癌的全段放療，由于頸上段病變距離體表近，而胸段病變距離皮膚遠，導(dǎo)致同一照射野的上、中、下三個平面劑量分布差別很大；另外，食管病變與脊髓間距小，采用全段5野的設(shè)計法很難既包全靶區(qū)又同時避開脊髓。本研究中以常規(guī)IMRT技術(shù)為基礎(chǔ)，采用在單中心前提下，通過不同解剖區(qū)域采用不同布野的分段射野技術(shù)對食管癌全段靶區(qū)進行IMRT計劃設(shè)計，結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，我們可以發(fā)現(xiàn)在靶區(qū)方面，PGTV和PTV的CI、HI全段5野技術(shù)的較好；在危及器官方面，同中心分段布野技術(shù)在對雙肺V20、V30和心臟的V30、V40影響不大的前提下，明顯降低了雙肺的V5和平均劑量。

綜上所述，本研究通過對同中心分段5野調(diào)強計劃和全段5野調(diào)強計劃的劑量學(xué)比較，發(fā)現(xiàn)雖然全段5野調(diào)強計劃的靶區(qū)CI和HI均較優(yōu)于同中心分段5野調(diào)強計劃，但是同中心分段5野調(diào)強計劃HI和CI依舊可以滿足臨床要求。同中心分段5野調(diào)強計劃和全段5野調(diào)強計劃的雙肺和心臟的V20、V30變化不大，但是脊髓最大點劑量和雙肺的平均劑量以及V5有明顯的降低，從而可以有效地降低脊髓放射損傷風(fēng)險以及放射性肺炎的發(fā)生概率。同時，本研究采用的同中心分段小野布野技術(shù)，與常規(guī)調(diào)強放療的同中心大野布野技術(shù)相比，計劃設(shè)計更加的靈活，有更廣的布野調(diào)整空間，可使全段食管癌放療IMRT計劃更加優(yōu)化，可以在確保靶區(qū)劑量的同時更進一步保護正常組織。此外，新的布野技術(shù)也可推廣至全縱膈或者任何病變長且形狀不規(guī)則的腫瘤靶區(qū)，從而可以更加充分地發(fā)掘中低端放療設(shè)備的應(yīng)用潛能。