全段食管癌調(diào)強(qiáng)放射治療7 野與8 野對(duì)稱式布野的效果研究

戴 翔，韓高華，楊 艷，呂圣蘭

食管癌主要發(fā)生于飲食條件較差的地區(qū)，并具有發(fā)生率偏高、死亡率較高、易轉(zhuǎn)移、易復(fù)發(fā)等特點(diǎn)[1]，是嚴(yán)重威脅中國人民生命的疾病之一。中國又以江蘇蘇中泰州等地為高爆發(fā)地區(qū)，泰州市各大醫(yī)院收治的食管癌放射治療（簡稱“放療”）患者均占總放療人數(shù)的60%以上。 近年來，隨著機(jī)器的改良、軟件系統(tǒng)[放療計(jì)劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）]的升級(jí)、定位方式的大幅改進(jìn)及錐形束CT （cone bean computed tomography，CBCT）等圖像引導(dǎo)技術(shù)的投入使用，使調(diào)強(qiáng)放療 （intensity-modulated radiation therapy，IMRT）正在逐漸成為食管癌放療的主流放療手段[2，3]。 食管癌IMRT 與以往的普通X 射線放射及三維適形放療（3-dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）相比，具有更高的治療增益比，尤其在危及器官的保護(hù)方面，可以更大程度地降低危及器官受量，使得等劑量線的分布在服從高斯分布的前提下，加快器官內(nèi)下降梯度，延緩肌肉等耐受劑量很高的組織的下降梯度，從而得到更好的等劑量分布曲線[4]。筆者通過選擇在泰州市人民醫(yī)院2020 年3 月至2021 年5 月治療的15 例全段食管癌放療患者， 對(duì)其IMRT 分別進(jìn)行7 野和8 野對(duì)稱式布野兩種設(shè)計(jì)思路，從而分析食管癌放療中主要危及器官受量情況。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2020 年3 月至2021 年5 月在泰州市人民醫(yī)院收治的15 例全段食管癌放療患者， 其中男性8例，女性7 例；年齡45 ～84 歲，平均年齡64.2 歲（標(biāo)準(zhǔn)差12.74 歲）；病灶直徑（2.8 ± 1.3） cm；病灶長度（14.6±3.7）cm。 所有食管癌患者均有明確病理診斷并在胸部CT 檢查后明確提示確診為食管癌晚期伴多處淋巴結(jié)腫大。 所有病例均為首次接受放療。 患者狀態(tài)穩(wěn)定，體型正常，無劇烈咳嗽或帕金森病等。

1.2 方法

對(duì)每一病例分別進(jìn)行7 野、8 野對(duì)稱式布野兩種計(jì)劃設(shè)計(jì)，危及器官和靶區(qū)要求均照常，不考慮姑息性照射。

1.2.1 體位固定和CT 掃描

所有患者均采用仰臥位，雙手平放，使用頸胸一體式熱塑體膜固定體位，均使用西門子大孔徑增強(qiáng)螺旋CT 模擬定位。

1.2.2 靶區(qū)勾畫

在Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)中勾畫出計(jì)劃靶區(qū)（planned target volume，PTV），PTV 中包含鎖骨上區(qū)及胃左淋巴引流區(qū)，處方劑量為50 Gy/25 f。

1.2.3 危及器官界定

食管癌放療的主要危及器官為與病灶位置相鄰且對(duì)射線耐受量較低的肺、心臟、脊髓等。

1.2.4 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

計(jì)劃設(shè)計(jì)中7 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)方向?yàn)?20°、290°、330°、0°、30°、70°、140°野， 其中290°和70°野鎖鎢門照鎖骨上及頸部，30°野將Y1方向鎢門上拉至心臟以上，140°與220°野鎖鎢門照食管中下段（圖1A）。8野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)方向?yàn)? 野對(duì)稱式布野方向的前提下增加180°野，180°野的Y2鎢門下拉至肺尖向下2 cm 處（圖1B）。 設(shè)野方向在具體的IMRT 運(yùn)算中需根據(jù)靶區(qū)與心臟的位置關(guān)系、心臟的體積大小及靶區(qū)與脊髓的靠近程度進(jìn)行±5°的調(diào)整， 以防止心臟、脊髓超量或肺受量過高，危及器官均離耐受劑量有余量時(shí)需進(jìn)一步壓低肺受量，優(yōu)先進(jìn)一步保護(hù)肺組織。

圖1 兩種計(jì)劃布野角度分布Fig.1 Images of angle distribution of 2 symmetrical arrangements

1.2.5 觀察指標(biāo)

以95%PTV 體積達(dá)到處方劑量進(jìn)行劑量歸一，歸一后要求所有劑量熱點(diǎn)不得高于處方劑量的110%（即5 500 cGy）同時(shí)高量點(diǎn)需控制在靶區(qū)內(nèi)，從劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）查看并比較肺V5和V20、心臟V30和V40、脊髓D1%受量[5]。 比較靶區(qū)劑量均勻性指數(shù) （homogeneity indices，HI）。 HI =（D2%-D98%）/D50%，其中：D2%為2%靶區(qū)體積對(duì)應(yīng)的靶區(qū)劑量；D98%為98 % PTV 對(duì)應(yīng)的靶區(qū)劑量；D50%為50%PTV 對(duì)應(yīng)的靶區(qū)劑量[6]。 靶區(qū)HI 越接近0，說明靶區(qū)均勻性越好。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 將兩組5種物理學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較， 采用配對(duì)t 檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。 檢測標(biāo)準(zhǔn)α=0.05，P ＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種對(duì)稱式布野方法靶區(qū)均勻性指數(shù)比較

由于靶區(qū)劑量歸一均按照95%PTV 達(dá)到100%的處方劑量， 故7 野、8 野對(duì)稱式布野的計(jì)劃設(shè)計(jì)結(jié)果均能滿足臨床治療的需要。 經(jīng)分析，靶區(qū)HI，7 野對(duì)稱式布野與8 野對(duì)稱式布野差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.55±0.01 vs 0.56±0.01。 t=-2.092，P ＞0.05）。

2.2 兩種對(duì)稱式布野方法的危及器官受量比較

8 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)的肺部受量V20明顯好于7 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。 兩者相比，心臟受量V30和V40及脊髓最大劑量D1%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞0.05），但脊髓V1%均低于40 Gy。 見表1。

表1 兩種對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)的危及器官的受量比較Tab.1 Comparison of organ at risk doses between 2 symmetrical arrangements

3 討論

食管癌是目前中國發(fā)病率及死亡率偏高的癌癥，在江蘇蘇中泰州等地尤為高發(fā)。現(xiàn)代食管癌放療中使用IMRT 優(yōu)于以往的傳統(tǒng)普通放療方法。但是臨床治療中不同的IMRT 計(jì)劃對(duì)靶區(qū)的控制和對(duì)危及器官的保護(hù)有著不同的影響[7]。 適形度指數(shù)和HI 高了，腫瘤控制率會(huì)提高，腫瘤復(fù)發(fā)率會(huì)降低[8]，危及器官受量低了，放療并發(fā)癥發(fā)生率就會(huì)降低[9]。

胸部腫瘤放療較常見的是肺損傷和心肌損傷，其中又以放射性肺炎最為多發(fā)且難救治，以至于危及患者生命。 隨著放射劑量的增加，放射性肺炎發(fā)生率也會(huì)增高。 有研究表明，在肺V20的體積超過28%的情況下，肺受量增加會(huì)帶來更快、更高概率的放射性肺炎發(fā)生情況[10]。楊波等[11]研究發(fā)現(xiàn)肺V5的體積也是肺部并發(fā)癥的重要因素。 心臟V30與心包積液發(fā)生率相關(guān)。心臟V40過高則會(huì)誘發(fā)多種心臟疾病。近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和放療硬件尤其是多葉準(zhǔn)直器（multi-leaf collimator，MLC） 的引進(jìn)及升級(jí)， 使3DCRT 和IMRT 尤其是動(dòng)態(tài)多葉光柵調(diào)強(qiáng)放療（dynamic multi-leave collimators-intensity modulated radiotherapy，DMLC-IMRT）已經(jīng)逐漸成為食管惡性腫瘤的主要治療手段之一[12]。IMRT 是近10 年發(fā)展起來的先進(jìn)放療手段，在食管癌放療方面，與3D-CRT 相比，擁有更低的器官受量和更好的靶區(qū)劑量分布；與容積調(diào)強(qiáng)弧形放療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）相比，擁有更多的人為可控性操作[13]。 食管癌由于其靶區(qū)位置的特殊性，為了保護(hù)周圍的易損組織尤其是肺，可以適當(dāng)放寬食管中下段靶區(qū)的適形度要求。 而根據(jù)高斯定律，處方劑量固定的情況下以靶區(qū)（處方劑量區(qū)）為中心區(qū)域的周圍閉合曲面包含的等劑量線包裹區(qū)體積與其區(qū)域內(nèi)部平均劑量密度的乘積即輻射能通量為定值。故其劑量線分布不可能在保持較低熱點(diǎn)的前提下，靶區(qū)周圍全都以較快的劑量下降梯度進(jìn)行劑量衰減。 因此，保護(hù)肺、心、脊髓組織的要點(diǎn)在于加快這些組織上的劑量下降梯度的同時(shí)減緩豎脊肌及前肋等區(qū)域的劑量下降梯度。食管全段本身致死劑量是在60 Gy 左右，但是由于PTV 體積過大，加上其中的腫瘤區(qū)（gross tumor volume，GTV）相對(duì)更需要保證足劑量，醫(yī)生會(huì)偏向于先將PTV 照50 Gy，再縮野做第二進(jìn)程補(bǔ)GTV 的量， 因此筆者在計(jì)劃中不可直接將器官做到非常接近最大受量限值， 必須盡量多留余量使得第二進(jìn)程結(jié)束后器官總受量仍低于最大限值。

筆者通過對(duì)經(jīng)典的食管癌放療設(shè)野方法進(jìn)行研究并作少量改變， 保留一定的前后對(duì)穿設(shè)野機(jī)制，但將后野的上鎢門（Y2）適當(dāng)下拉，避免對(duì)上段食管的前后方向造成設(shè)野對(duì)穿。這樣的做法有利于計(jì)算機(jī)在調(diào)強(qiáng)運(yùn)算中利用豎脊肌的角度區(qū)域進(jìn)一步對(duì)靶區(qū)進(jìn)行補(bǔ)量，從而減少了前后斜野的給量壓力。 由于部分劑量從后方以小子野的方式補(bǔ)足，前后斜野照射的總量會(huì)有所降低，從而使得肺受量有所下降。 在筆者試驗(yàn)中，HI 方面，兩種照射方法的結(jié)果無顯著差別；重要危及器官肺的受量方面，8 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)的V20肺量為（21.56±3.26）%，7 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)的V20肺量為（25.72 ± 1.65） %，二者相比，8 野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)的肺部V20平均約降低3%。 研究表明，這樣的改變會(huì)使得放射性肺炎的發(fā)生率和等級(jí)有所降低[14]。 筆者研究病例的計(jì)劃設(shè)計(jì)比對(duì)結(jié)果顯示，在全段食管癌（全縱隔）的放療計(jì)劃設(shè)野中使用8野對(duì)稱式布野的肺受量體積可以低于7 野對(duì)稱式布野，從而在保證靶區(qū)足劑量的前提下降低主要危及器官肺的并發(fā)癥（主要是放射性肺炎）的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，食管癌全縱隔放療計(jì)劃設(shè)計(jì)中使用8野對(duì)稱式布野計(jì)劃設(shè)計(jì)更加有利于保護(hù)肺組織、降低臨床放射副反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，值得臨床參考借鑒。