胸上段食管癌簡(jiǎn)化調(diào)強(qiáng)技術(shù)與螺旋斷層放療劑量學(xué)的比較研究

蔡博寧 馮林春 徐壽平 戴相昆 解傳濱 葛瑞剛 馬 林

胸上段食管沿人體縱軸位置變化較大，計(jì)劃靶區(qū)周?chē)馄式Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般采用5個(gè)野、7個(gè)野甚至更多照射野的調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)能夠使靶區(qū)劑量分布均勻，并減少脊髓受照射劑量，但由于技術(shù)相對(duì)復(fù)雜、子野多、照射時(shí)間長(zhǎng)，也有照射劑量偏差增加，以及患者體積劑量增加等缺點(diǎn)。簡(jiǎn)化調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)(simplified intensity-modulated radiotherapy，sIMRT)的靶區(qū)劑量分布與5個(gè)野、7個(gè)野IMRT相似，但計(jì)劃設(shè)計(jì)和劑量驗(yàn)證簡(jiǎn)單，治療時(shí)間短，更有臨床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1～3]。螺旋斷層放療(helical tomotherapy，HT)是另一種熱門(mén)技術(shù)，已在一些腫瘤治療中較IMRT顯示了劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)[4,5]，但目前尚未有研究顯示sIMRT與HT之間的劑量學(xué)差異。本研究對(duì)8例胸上段食管癌進(jìn)行兩種調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量學(xué)對(duì)比，分析兩種調(diào)強(qiáng)技術(shù)特點(diǎn)及各自?xún)?yōu)勢(shì)，以及HT在胸上段食管癌放療中遇到的問(wèn)題。

1 資料與方法

1.1 病例資料和模擬定位

選取經(jīng)病理學(xué)檢查證實(shí)的8例胸上段食管癌患者，取仰臥位，用頭頸肩熱塑模固定，經(jīng)CT模擬定位和靜脈增強(qiáng)掃描。掃描范圍上界為頜下，至少包括雙側(cè)下頸，下界為胸12椎體。CT圖像經(jīng)DICOM傳輸至Pinnacle 8.0m治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)及危及器官勾畫(huà)。

1.2 靶區(qū)勾畫(huà)

根據(jù)CT掃描圖像并參照胃鏡及食管鋇餐造影檢查結(jié)果勾畫(huà)腫瘤靶區(qū)(GTV-T)，標(biāo)準(zhǔn)為食管壁≥0.5 cm，食管壁局限性或全周性增厚和(或)伴有局部管腔不規(guī)則狹窄。以隆突下和主肺動(dòng)脈窗淋巴結(jié)腫大短徑≥1.0 cm、氣管食管溝淋巴結(jié)腫大短徑≥0.5 cm為標(biāo)準(zhǔn)勾畫(huà)GTV-N。CTV-T為GTV-T縱軸方向外擴(kuò)2 cm，前后左右外擴(kuò)0.5 cm，CTV-N 為GTV-N均勻外擴(kuò)0.5 cm，并避開(kāi)氣管、肺、椎體等解剖結(jié)構(gòu)。CTV-T與 CTV-N合并為CTV。CTV1為預(yù)防性照射區(qū)，CTV基礎(chǔ)上加上縱隔淋巴引流1、2、3、4區(qū)及雙鎖骨上區(qū)，有隆突下淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的則再加上縱隔淋巴引流7區(qū)。CTV1均勻外擴(kuò)0.5 cm為PTV1，CTV均勻外擴(kuò)0.5～1.0 cm為PTV2。

1.3 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

應(yīng)用Pinnacle 8.0m治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行sIMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)，采用醫(yī)科達(dá)Precise加速器，射野角度實(shí)施3600范圍內(nèi)均勻分布，單射野的子野數(shù)目平均≤5個(gè)，子野面積≥10 cm2、子野照射機(jī)器跳數(shù)≥10 MU。另外將已勾畫(huà)好靶區(qū)及危及器官的CT圖像數(shù)據(jù)連同輪廓信息以DICOMRT格式發(fā)送到Hi.Art Tomotherapy工作站進(jìn)行HT計(jì)劃設(shè)計(jì)，HT計(jì)劃設(shè)定的Jaw寬度、螺距和束流強(qiáng)度調(diào)制因子分別為2.5 cm、0.3和3。

1.4 靶區(qū)處方劑量

食管癌靶區(qū)處方劑量：PTV1總量50 Gy/30次，要求95% PTV1≥50 Gy；PTV2總量66 Gy/30次，要求95% PTV2≥66 Gy。危及器官劑量限制：雙肺V5≤60%，V10≤40%，V15≤30%，V20≤25%，V30≤18%，若不能全部滿足，則首先滿足V20；脊髓Dmax<45 Gy。

1.5 劑量學(xué)比較

腫瘤靶體積觀察指標(biāo)：對(duì)PTV的劑量參數(shù)、體積參數(shù)以及劑量分布的適形度和均勻性進(jìn)行比較，分別觀察PTV1和PTV2各自指標(biāo)在sIMRT和HT計(jì)劃中的差別。①PTV的劑量參數(shù)(cGy)D100、D95、D5：分別代表100%、95%、5%的相應(yīng)靶體積所得到的絕對(duì)劑量。②PTV的體積參數(shù)(%)V100、V95：分別代表接受≥100%、≥95%處方劑量的相應(yīng)靶體積的百分?jǐn)?shù)。③劑量分布的適形度和均勻性分別用適形度指數(shù)(conformity index，CI)和均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)表示。CI=VT,ref/VT×VT,ref/Vref，其中VT,ref為接受處方劑量的PTV體積，VT為PTV體積，Vref為接受處方劑量的所有區(qū)域體積，CI越接近1，劑量分布的適形度越好。HI=D5/D95，HI越大說(shuō)明超過(guò)處方劑量越大，劑量分布越不均勻。危及器官參數(shù)指標(biāo)：評(píng)價(jià)脊髓Dmax；雙肺V5、V10、V15、V20、V30和MLD。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

兩組計(jì)劃各參數(shù)用SPSS 13.0軟件行配對(duì)資料t檢驗(yàn)，顯著性檢驗(yàn)水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果

2.1 PTV參數(shù)指標(biāo)

PTV1：2種計(jì)劃的D100比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，但HT計(jì)劃的D95、D5低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；2種計(jì)劃的V95比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，HT計(jì)劃的V100低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；2種計(jì)劃的CI和HI比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，見(jiàn)表1。PTV2：HT計(jì)劃的D100、D95、D5、V105、V100、V95均低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；HT計(jì)劃的CI和HI均優(yōu)于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表2。等劑量曲線：兩種計(jì)劃的等劑量曲線分布圖見(jiàn)圖1。

表1 PTV1劑量參數(shù)比較

表2 PTV2劑量參數(shù)比較

圖1 同一病例的sIMRT(左)與HT計(jì)劃(右)的劑量分布圖

2.2 危及器官參數(shù)指標(biāo)

脊髓Dmax：HT計(jì)劃的脊髓Dmax低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.71，P=0.00)。肺組織參數(shù)指標(biāo)：所有計(jì)劃的全肺V15、V20、V30和MLD均能達(dá)到目標(biāo)要求，1個(gè)HT計(jì)劃的V5、V10未達(dá)到目標(biāo)要求(分別為64.3%、44.6%，對(duì)應(yīng)的sIMRT計(jì)劃V5、V10為(56.3%、39.2%)，另外HT有1個(gè)計(jì)劃V10未達(dá)到目標(biāo)要求(41.6%，對(duì)應(yīng)sIMRT計(jì)劃為35.8%)；sIMRT計(jì)劃有1個(gè)計(jì)劃V10未達(dá)到目標(biāo)要求(41.3%，對(duì)應(yīng)HT計(jì)劃為34.8%)。兩種計(jì)劃的全肺V5、V10、MLD比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，HT計(jì)劃的全肺V15、V20、V30均低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 危及器官的劑量參數(shù)比較±s)

3 討論

放射治療是胸上段食管癌的主要治療手段，調(diào)強(qiáng)放療在靶區(qū)適形性以及保護(hù)周?chē)Ｆ鞴俚确矫娴膭┝繉W(xué)優(yōu)勢(shì)明顯，王軍等[2]的研究已顯示簡(jiǎn)化調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)是胸上段食管癌調(diào)強(qiáng)放療的優(yōu)選方案之一。螺旋斷層放療也已在多種腫瘤治療中體現(xiàn)了劑量均勻性、劑量梯度變化及正常器官保護(hù)等優(yōu)勢(shì)，Chen等[6]的研究顯示HT計(jì)劃相對(duì)調(diào)強(qiáng)放療和三維適形放療計(jì)劃，對(duì)中下段食管癌可以得到更好的靶區(qū)適形度和劑量均勻性。本組結(jié)果顯示2種計(jì)劃的處方劑量曲線均能良好地覆蓋腫瘤靶區(qū)。比較PTV1各項(xiàng)劑量參數(shù)，HT計(jì)劃的D95、D5、V100均低于sIMRT計(jì)劃，提示HT計(jì)劃可降低PTV1內(nèi)的高劑量區(qū)，使劑量梯度更加陡直；HT計(jì)劃的PTV1 CI、HI均優(yōu)于sIMRT計(jì)劃，但P值均大于0.05，顯示兩者PTV1劑量分布的適形度和均勻性相似。相對(duì)而言，HT計(jì)劃在PTV2的各項(xiàng)劑量參數(shù)均優(yōu)于sIMRT，顯示HT計(jì)劃較HT計(jì)劃在PTV2上有更好的劑量均勻性及更陡峭的劑量梯度。橫向比較PTV1和PTV2的CI、HI，PTV2的兩項(xiàng)參數(shù)均優(yōu)于PTV1，我們考慮可能由于PTV1較PTV2與勾畫(huà)的脊髓、全肺等危及器官近，在計(jì)劃計(jì)算時(shí)受危及器官限制影響較PTV2大，并且“T”型的PTV1的形狀較PTV2不規(guī)則，影響了計(jì)劃的適形性和劑量分布均勻性。陳進(jìn)琥等[7]結(jié)果也顯示旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated arc therapy)與IMRT對(duì)PTV的劑量分布無(wú)差異，其定義的PTV與本研究的PTV1相似，我們認(rèn)為HT計(jì)劃改善胸上段食管癌PTV1劑量分布的作用較sIMRT有限，兩種計(jì)劃在“T”型野照射中的劑量分布相似。

放射性肺炎是食管癌放療中較為常見(jiàn)的并發(fā)癥，多家研究提示正常肺組織劑量體積參數(shù)與放射性肺炎的發(fā)生相關(guān)。Wang等[8]和王瀾等[9]均認(rèn)為雙肺的劑量體積參數(shù)是預(yù)測(cè)放射性肺炎發(fā)生的主要因素，尤以V5價(jià)值最大，王瀾等[9]考慮當(dāng)V5>55%時(shí)≥2級(jí)的急性放射性肺炎的發(fā)生率可能會(huì)明顯增高。Song等[10]認(rèn)為應(yīng)用HT治療非小細(xì)胞肺癌時(shí)，雙肺V5是最重要的預(yù)測(cè)放射性肺炎發(fā)生的因素，應(yīng)盡量控制在60%之內(nèi)。QUANTEC(quantitative analysis of normal tissue effects in the clinic)[11]提出全肺V20以及MLD是胸部腫瘤放療發(fā)生放射性肺炎的主要預(yù)測(cè)因素，當(dāng)V20>30%或MLD等于2 000 cGy時(shí)，放射性肺炎的發(fā)生率約為20%。Schallenkamp等[12]則認(rèn)為V10和V13是最好的預(yù)測(cè)因素，其價(jià)值甚至超過(guò)了V20。我們研究中HT計(jì)劃和sIMRT計(jì)劃基本滿足各項(xiàng)雙肺劑量參數(shù)限制，雙肺V15、V20、V30和MLD均較低。HT計(jì)劃的雙肺V20均<15%(6.2%～12.7%)，MLD均<1 100 cGy(497～1083 cGy)，僅有1例患者由于隆突下淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，PTV較大使雙肺V5>60%外，其余均<60%。HT由于是360°旋轉(zhuǎn)照射，進(jìn)行肺劑量體積運(yùn)算時(shí)，易降低雙肺高劑量體積，但對(duì)雙肺低劑量體積的可調(diào)整度較小，即便HT計(jì)劃的脊髓Dmax明顯低于45 Gy，也很難明顯降低雙肺V5、V10；sIMRT則可以通過(guò)改變照射野權(quán)重，在盡量提高脊髓劑量及適形度的基礎(chǔ)上降低雙肺劑量。Chen等[7]的研究也顯示HT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃的雙肺V10都高于三維適形放療計(jì)劃，HT計(jì)劃的優(yōu)勢(shì)在于明顯降低雙肺V20。本研究結(jié)果顯示，全組HT計(jì)劃雙肺V15、V20、V30均低于sIMRT計(jì)劃，雙肺V5、V10、MLD與sIMRT計(jì)劃無(wú)明顯差異。我們考慮胸上段食管癌放療時(shí)，sIMRT和HT計(jì)劃的雙肺各體積參數(shù)一般可控制在相對(duì)低的范圍內(nèi)，兩者的雙肺低劑量體積相似，但HT計(jì)劃明顯降低雙肺高劑量區(qū)體積，相對(duì)降低了放射性肺炎的危險(xiǎn)；如果HT計(jì)劃雙肺V5>60%，則首選改用sIMRT治療。

總之，簡(jiǎn)化調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)和螺旋斷層放療均能達(dá)到良好的劑量分布，滿足脊髓和雙肺的各項(xiàng)劑量限制要求，均可以?xún)?yōu)選用于胸上段食管癌放療。簡(jiǎn)化調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)用性及通用性更強(qiáng)；螺旋斷層放療勝在劑量分布更加均勻，并明顯降低了靶區(qū)和雙肺的高劑量區(qū)，在胸上段食管癌放療中有更高的臨床應(yīng)用價(jià)值，但其臨床意義有待進(jìn)一步研究。

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