胰腺癌伽馬刀和螺旋斷層放療治療計(jì)劃劑量學(xué)比較

吳偉章，朱夫海，常冬姝，王進(jìn)，王勇

中國(guó)人民解放軍空軍總醫(yī)院腫瘤放療科，北京市，100142

0 引言

胰腺癌的發(fā)病率在世界范圍內(nèi)均呈增加趨勢(shì)，其治療至今仍以手術(shù)切除為首選，但因其發(fā)病隱匿，早期無(wú)特異性臨床癥狀，一經(jīng)確診常已進(jìn)入晚期或有遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移，僅有5%～15%能獲得根治性切除機(jī)會(huì)，手術(shù)切除率很低，又缺乏有效的其他治療手段，所以胰腺癌患者的病死率一直很高，居惡性腫瘤所致死亡的第四位[1]。早期病變局限、病灶小于2 cm、無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、沒有擴(kuò)散到胰腺囊泡之外的可完全切除者，5年生存率可達(dá)18%～24%[2]。但是這一期別的病變少于20%。進(jìn)展期病變總的5年生存率＜1%，大多數(shù)病人一年以內(nèi)死亡[3-4]。

放射治療是最近幾年治療胰腺癌的重要手段之一。但由于胰腺本身解剖位置較深，放射劑量受限，普通放療對(duì)胰腺癌的治療效果不夠理想。另外，由于胰腺癌對(duì)放射線的敏感性較低，而周邊的胃、小腸、肝、腎及脊髓等組織器官對(duì)放射線耐受性較低，故常規(guī)放療極易造成副損傷。

目前隨著放射治療儀器設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了CT模擬定位機(jī)、三維治療計(jì)劃系統(tǒng)、伽馬刀、三維適形放療（3DCRT）、調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）和螺旋斷層放療（Tomotherapy）通過(guò)精確定位、精確計(jì)劃、精確治療，極大提高了靶區(qū)的劑量，最大限度地減少了正常組織的劑量。目前已有采用現(xiàn)代放療技術(shù)治療胰腺癌獲得高局控率和副作用小的報(bào)道[5]，而且現(xiàn)代放療在提高局部劑量和降低周圍組織損傷方面已有較大進(jìn)展。

Tomotherapy是利用安裝在滑環(huán)機(jī)架上的小型化直線加速器作360o旋轉(zhuǎn)，同時(shí)治療床往機(jī)架方向運(yùn)動(dòng)而作螺旋斷層照射。加速器有三種準(zhǔn)直器寬度，分別為1 cm、2.5 cm和5 cm。在旋轉(zhuǎn)照射過(guò)程中，64個(gè)二元多葉光柵葉片（每個(gè)葉片只有兩個(gè)狀態(tài)，全開或者全關(guān)）快速開閉，最多可形成上萬(wàn)個(gè)子野，子野劑量疊加形成的劑量分布，既有調(diào)強(qiáng)放療劑量適形度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有大量小野聚焦照射形成靶區(qū)外劑量下降快的特點(diǎn)。目前已有采用Tomotherapy治療胰腺癌報(bào)道[6-7]。本研究設(shè)計(jì)了胰腺癌患者Tomotherapy治療計(jì)劃以及OUR-QGD型體部伽馬刀治療計(jì)劃，對(duì)兩種治療計(jì)劃的劑量學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，為臨床選擇放療技術(shù)提供參考。

1 材料和方法

1.1 病例選擇

本研究選擇胰腺癌患者14例，其中男8例，女6例，胰頭癌9例，胰體尾癌5例。病灶大小(3～6.5)cm。病人采用仰臥體位真空墊固定，行增強(qiáng)掃描定位，層厚5 mm，掃描范圍為肝頂部到腎臟下緣。定位圖像傳輸?shù)降谌杰浖串嫲袇^(qū)，由醫(yī)生在定位圖像上勾畫GTV和胃、腸、肝、腎以及脊髓等要害器官，GTV外放5 mm為PTV。將圖像和靶區(qū)分別傳輸?shù)絆UR-QGD型伽馬刀和Tomotherapy治療計(jì)劃系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)治療計(jì)劃。

表1 兩種治療計(jì)劃的靶區(qū)劑量(Gy)Tab.1 Target dose of two treatment plan(Gy)

1.2 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

對(duì)較小的病灶，伽馬刀治療計(jì)劃設(shè)計(jì)通常采用較少的靶點(diǎn)，能獲得很好的劑量聚焦和較好的適形度。對(duì)較大的病灶，通常采用類似于X-刀多中心照射技術(shù)，在病灶長(zhǎng)軸上適當(dāng)?shù)木嚯x排布靶點(diǎn)，調(diào)整靶點(diǎn)準(zhǔn)直器大?。ㄍǔ４蟀悬c(diǎn)居中，小靶點(diǎn)在兩側(cè)），調(diào)整靶點(diǎn)間的距離和各靶點(diǎn)的權(quán)重以達(dá)到適形度較好的劑量分布。OUR-QGD型伽馬刀射線都是由上方聚焦投射，因此應(yīng)當(dāng)盡量控制靶點(diǎn)的數(shù)量，以免高劑量區(qū)向上漂移到上方的小腸或胃等要害器官上。計(jì)劃要求50%等劑量線包繞PTV，70%等劑量線包繞75%GTV，處方劑量為50%等劑量線共51 Gy。

Tomotherapy治療計(jì)劃采用射野寬度（Jaw）為2.5 cm，螺距比（Pitch）為0.287，計(jì)算網(wǎng)格為精細(xì)（Fine）。處方劑量為51 Gy包繞95%PTV，70 Gy包繞90%GTV，胃、十二指腸劑量限值為50 Gy，脊髓劑量限值為10 Gy，肝臟和腎的限制劑量根據(jù)病灶的位置和大小給予盡量嚴(yán)格的限制。

1.3 計(jì)劃比較

對(duì)兩種計(jì)劃在靶區(qū)劑量分布、均勻性指數(shù)、適形指數(shù)以及靶區(qū)和危及器官（OAR）劑量體積直方圖（DVH）等方面的差別進(jìn)行比較。靶區(qū)的指標(biāo)包括最大劑量、最小劑量、平均劑量、均勻性指數(shù)（HI）和適形指數(shù)（CI）；OAR的指標(biāo)包括胃、腸和脊髓的最大劑量，肝臟和腎臟的最大劑量和平均劑量。

HI的計(jì)算公式為[8]：HI＝D5/D95，其中D5表示5%的PTV接受的最低劑量；D95為95%的PTV接受的最低劑量。HI越低，那么靶區(qū)劑量均勻性越好。CI計(jì)算公式為[7]：

其中Vt,ref為參考等劑量線面所包繞的靶區(qū)體積，Vt是靶區(qū)體積，Vref是參考等劑量線面包繞的所有區(qū)域的體積。CI的范圍介于0和1之間，值越大，表示適形度越好。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

利用SPSS10統(tǒng)計(jì)軟件，統(tǒng)計(jì)方法采用t檢驗(yàn)，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量

表1列出了靶區(qū)(GTV、PTV)劑量數(shù)據(jù)。14例伽馬刀治療計(jì)劃的靶區(qū)(包括GTV和PTV)最大劑量均值比Tomotherapy大，靶區(qū)的平均劑量也高(P均＜0.05)。

2.2 PTV靶區(qū)適形性和均勻性

圖1 Tomotherapy和伽馬刀CI和HIFig.1 CI and HI of Tomotherap and γ Knife

圖2 同一病例劑量分布Fig.2 Dose distribution of same patient

圖1所示為兩種治療計(jì)劃PTV靶區(qū)的適形指數(shù)(CI)和均勻性指數(shù)(HI)，圖2是一個(gè)病例兩種計(jì)劃的劑量分布圖。Tomotherapy計(jì)劃的CI和HI分別為0.82±0.03和1.30±0.10，伽馬刀計(jì)劃分別為0.55±0.08和1.74±0.11。兩種治療計(jì)劃的CI和HI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.002，0.007)。

2.3 要害器官劑量

表2列出了要害器官的劑量學(xué)數(shù)據(jù)?？傮w說(shuō)來(lái)，伽馬刀具有相對(duì)較小的要害器官劑量，脊髓的最大劑量和雙腎的平均劑量有優(yōu)勢(shì)，這是由于伽馬刀的射束都由上方投射到焦點(diǎn)處聚集的緣故。兩種計(jì)劃的十二指腸最高劑量相當(dāng)，50 Gy的范圍也大致相當(dāng)。但是，伽馬刀胃的最高劑量要比Tomotherapy高，50 Gy的照射范圍也顯著高于Tomotherapy，P均小于0.05。

表2 兩種治療計(jì)劃的要害器官劑量(Gy)Tab.2 Key organ dose two treatment plan (Gy)

3 討論

胰腺解剖位置較深，周圍有胃、小腸、肝、腎及脊髓等要害器官。特別是胃和小腸，劑量高于50 Gy容易造成潰瘍、穿孔等嚴(yán)重晚期反應(yīng)，而胰腺癌靶區(qū)往往緊挨著這兩種器官，同時(shí)胰腺癌的放射敏感性較低，因此保證靶區(qū)得到足夠劑量，而胃、小腸的受量限制在劑量限值以下是提高胰腺癌放療療效和患者生存質(zhì)量的關(guān)鍵。

OUR-QGD型體部γ刀共裝源30枚，源體旋轉(zhuǎn)時(shí)30束γ射線形成的30個(gè)錐頂角不等的射線錐面，在焦點(diǎn)處聚焦，經(jīng)準(zhǔn)直體上三種孔徑的圓形準(zhǔn)直器準(zhǔn)直，形成10 mm、30 mm和50 mm的輻射場(chǎng)。治療過(guò)程中源體旋轉(zhuǎn)形成非共面旋轉(zhuǎn)照射，具有這兩種照射方式的優(yōu)點(diǎn)，但非共面照射角度比較有限。胰腺癌治療時(shí)需要多個(gè)靶點(diǎn)照射，疊加形成的劑量場(chǎng)同樣具有很好的聚集性，給予靶區(qū)很高劑量，靶區(qū)外劑量迅速遞減，能有效保護(hù)周圍的要害器官。本研究的結(jié)果表明，伽馬刀治療計(jì)劃靶區(qū)劑量高，鄰近正常組織保護(hù)較好。由于射線都是由靶區(qū)上方入射，在橫向和靶區(qū)下方，靶區(qū)外劑量衰減很快，而在靶區(qū)上方，靶區(qū)外劑量衰減梯度小得多。因此，胰頭癌十二指腸在靶區(qū)的右邊，能得到很好的保護(hù)。無(wú)論是胰頭還是胰體尾癌，胃都有一部分在靶區(qū)上方，高劑量衰減較慢，體現(xiàn)在胃的最高劑量比較難于控制，50 Gy的范圍比較大，而且靶區(qū)越大，適形度越差，胃的劑量也越高。

射野越多，劑量聚焦性越好。Tomotherapy通過(guò)360°斷層掃描和64個(gè)葉片快速開閉的方式，對(duì)一個(gè)病灶形成成百上千個(gè)子野聚焦照射，本質(zhì)上是一個(gè)共面小野聚焦照射，能得到很好的處方劑量靶區(qū)適形度，靶區(qū)外高劑量衰減很快。采用Tomotherapy治療，十二指腸和胃的最高劑量都比較容易控制，但是由于360°51個(gè)入射角度，低劑量區(qū)范圍比較大。

本研究只討論了在相同靶區(qū)劑量要求的條件下兩種治療技術(shù)的劑量學(xué)數(shù)據(jù)，沒有涉及劑量分割模式的討論。影響胰腺癌放療劑量分割模式的主要因素是正常要害器官所受的劑量和較低劑量區(qū)范圍的大小。靶區(qū)和正常組織的劑量數(shù)據(jù)分析和圖例見圖1和圖2，可得出，伽馬刀治療計(jì)劃不僅靶區(qū)劑量高，適形度較好，正常組織劑量低，而且低劑量范圍相對(duì)最小，因此可采用單次大劑量（3～4 Gy/次）以提高靶區(qū)的放射生物學(xué)效應(yīng)。

[1]王春波,胡洪濤,喬文波,等.局部晚期胰腺癌放射治療方法評(píng)價(jià)[J].醫(yī)學(xué)研究通訊,2004,33:40-42.

[2]Yeo CI,Abrams PA,Grochow IB,et a1.Pancreaticoduodenectomy for pancreatic adenocarcinoma:postoperative adjuvant chemoradiation improves survival.A prospective,single-institution experience[J].Ann Surg.1997,225:621-636.

[3] Yd CJ.Pancreatic cancer:1998 update[J].J Am Coll Surg,1998,187:429-442.

[4] Cordon KC,Klimstra DS,Brennan MF.Long-term survival after curative resection for pancreatic ductal adenocarcinoma:clinicopathologic analysis of 5-year survivors[J].Ann Surg,1996,223:273-279.

[5] 夏廷毅,孫慶選,于涌,等.體部 γ -刀治療52例胰腺癌的療效分析[J].中華肝膽外科雜志,2006,12:86-88.

[6] Cyrus C,Francois C,Philippe B,et al.Preliminary experience of helical tomotherapy for locallyadvanced pancreatic cancer[J].World J Gastroenterol,2009,21(15):4444-4445.

[7] Ji JS,Han CW,Jang JW,et al.Helical tomotherapy with concurrent capecitabine for the treatment of inoperable pancreatic cancer[J].Radiat Oncol,2010,5:60.

[8] van der Geld YG,van Triest B,Verbakel WF,et al.Evaluation of four-dimensional computed tomography-based intensity-modulated and respiratory-gated radiotherpy techniques for pancreatic carcinoma[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008,72:1215-1220.