不同照射野等中心的胸腹部大體積腫瘤調(diào)強(qiáng)計(jì)劃間的劑量學(xué)差異

朱小楊 王 明2（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放療科 杭州 30009）

2（河南省滄州市中心醫(yī)院放療科 滄州 061001）

不同照射野等中心的胸腹部大體積腫瘤調(diào)強(qiáng)計(jì)劃間的劑量學(xué)差異

朱小楊1王 明21（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放療科 杭州 310009）

2（河南省滄州市中心醫(yī)院放療科 滄州 061001）

選取9例左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后患者和13例食管癌患者，所有PTV均包括鎖骨上區(qū)域，分別采用不同的照射野等中心（PTV中心和卷入PTV內(nèi)的肺體積情況確定的中心）制定不同的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃（IMRT-PTV和IMRT-肺），根據(jù)劑量體積直方圖(DVH)分析兩種計(jì)劃中的 PTV和正常組織在劑量學(xué)上的差異。結(jié)果顯示，IMRT-肺計(jì)劃能顯著降低左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后患者的左肺V20和心臟V30劑量(t=-6.154、-5.084，p=0.038、0.040)，能顯著減少食管癌的左肺 V20、V30、右肺 V30和心臟 V40值(t=-7.493、-8.092、-6.332、-6.945，p=0.025、0.019、0.042、0.032)，但并不能降低其他正常組織的劑量。結(jié)果表明根據(jù)卷入PTV內(nèi)的肺體積情況調(diào)整照射野等中心位置能降低靶區(qū)周邊的部分正常組織劑量。

等中心位置，大體積腫瘤，調(diào)強(qiáng)，劑量學(xué)

治療技術(shù)、射線性質(zhì)與能量、小機(jī)頭角度、射野方向、射野數(shù)目與大小、MLC葉片寬度及各種附件等[1-3]的使用，均影響到放療計(jì)劃的劑量分布。由于胸腹部內(nèi)臟器官較多，對胸腹部大體積腫瘤而言，周圍正常組織的耐受劑量往往是限制放療處方劑量提升或影響放療靶區(qū)適形性和均勻性的關(guān)鍵因素，且通過常規(guī)的調(diào)整手段往往解決不了靶區(qū)劑量提升與正常組織耐受之間的矛盾。為此，本研究選取22例胸腹部大體積腫瘤（其中9例左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后，13例食管癌，靶區(qū)均包含了鎖骨上區(qū)域），采用調(diào)整照射野等中心位置和固定鉛門技術(shù)來制定調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，探討照射野中心調(diào)整對大體積腫瘤分段優(yōu)化計(jì)劃的劑量學(xué)的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)的22例胸腹部腫瘤，其中9例左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后（病理均為侵潤性導(dǎo)管癌）和13例食管癌（病理為鱗狀細(xì)胞癌或腺癌），年齡38-65歲，中位年齡48歲，男7例，女15例，所有患者靶區(qū)均含鎖骨上區(qū)域。食管癌患者仰臥位于體膜板上，并用體膜固定，乳腺癌患者仰臥于碳纖維乳腺托架之上，均由大孔徑 CT模擬機(jī)(GE Medical Systems, Milwaukee, U.S.) 完成CT掃描，獲取患者的定位CT影像數(shù)據(jù)。掃描范圍為頸、胸和上腹部，層厚 3.75 mm，圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至Eclipse10.0治療計(jì)劃系統(tǒng)（美國Varian公司）。

1.2 靶區(qū)和危及器官勾畫

醫(yī)師在定位CT影像上按影像學(xué)和臨床檢查結(jié)果逐層勾畫出臨床靶區(qū)(CTV)，其中包括鎖骨上區(qū)。在CTV的基礎(chǔ)上各個方向外擴(kuò)5 mm得到計(jì)劃靶區(qū)(PTV)，并根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)修改。PTV前界不超過皮膚表面下 3 mm。鄰近危及器官如脊髓、雙肺、心臟和健側(cè)乳腺（僅在乳腺癌中勾畫）均在定位CT圖像上逐層畫出。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)

1.3.1 以肺體積分段的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃(IMRT-肺)

從射野方向觀上看，以肺體積進(jìn)入照射野內(nèi)最少的情況考慮，將靶區(qū)劃為上下兩部分：上部分為鎖骨區(qū)，下部分為胸壁區(qū)（乳腺癌）或胸腔區(qū)（食管癌）。照射野等中心位置則設(shè)在上下兩部分的分界線上，然后根據(jù)PTV和周圍正常組織情況，選擇機(jī)架角度和小機(jī)頭角度，制定相應(yīng)的6 MV X-射線的7野調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。7個照射野均采用固定鉛門技術(shù)，分別在鎖骨區(qū)設(shè)3野和胸部區(qū)或胸腔區(qū)設(shè)4野。乳腺癌設(shè)野：鎖骨區(qū)是2個切線野和1個前野，胸壁區(qū)設(shè)包繞肺體積最小的2個切線野和2個完全去除肺體積的切線野，同側(cè)切線野角度相距 5-20o，以兩肺卷入照射野內(nèi)體積最小為原則。食管癌設(shè)野：鎖骨區(qū)設(shè)3野和胸腔區(qū)設(shè)4野，以避開脊髓和兩肺卷入照射野內(nèi)體積最少為原則。乳腺癌和食管癌的大體積靶區(qū)上下分段和鉛門固定方法參見圖 1。處方劑量均為2 Gy／次，共25次，總劑量為50 Gy，要求95%的靶區(qū)體積達(dá)到處方劑量。左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后的正常組織最大照射耐受劑量限值：脊髓≤40 Gy、右側(cè)乳腺≤5 Gy、左肺V20＜28%、心臟V30＜10%。食管癌的正常組織最大照射耐受劑量限值：脊髓≤45Gy、肺V20＜28%、肺V30＜20%、心臟V30＜40%、心臟V40＜30%。

1.3.2 以PTV中心分段的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃(IMRT-PTV)

采用乳腺癌和食管癌的 PTV中心為照射野等中心，以中心為界劃為上下界，分別對PTV進(jìn)行設(shè)計(jì)7野固定鉛門的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，處方劑量與正常組織的耐受劑量要求與IMRT-肺的要求相同。

圖1 靶區(qū)上下分段和鉛門固定方法Fig.1 Split target volume and fixed jaw

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間行配對t檢驗(yàn)，結(jié)果以x±s表示，顯著性檢驗(yàn)水平設(shè)為0.05。

1.5 觀察比較指標(biāo)

使用劑量體積直方圖(DVH)評估靶區(qū)和危及器官的劑量分布，評估參數(shù)包括：①靶區(qū)最小劑量、最大劑量和平均劑量；②靶區(qū)的均勻指數(shù)(HI[4])：HI=D5%/D95%，HI值越大表明不均勻性越大；③靶區(qū)適形指數(shù)(CI[5])：CI=(VT.ref/VT)×(VT.ref/Vref)，適形指數(shù)值為0-1，CI值越大表示適形度越好。④雙肺、心臟、右側(cè)乳腺和脊髓等正常組織按照劑量體積直方圖(DVH)來評價(jià)。

2 結(jié)果

兩種大體積腫瘤的IMRT-肺與IMRT-PTV均能使靶區(qū)達(dá)到相應(yīng)處方劑量，雖然整體上IMRT-肺的HI和CI在數(shù)值上稍遜于IMRT-PTV，但兩種計(jì)劃間的差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，詳見表1。

表2為根據(jù)不同照射野等中心制定的左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后調(diào)強(qiáng)計(jì)劃危及器官劑量比較結(jié)果，發(fā)現(xiàn)IMRT-肺中的左側(cè)肺V20和心臟V30劑量指標(biāo)明顯降低(t=-6.154、-5.084，p=0.038、0.040)，而其他正常組織間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3為根據(jù)不同照射野等中心制定的食管癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的危及器官劑量比較結(jié)果。IMRT-肺中的左肺 V20、V30、右肺 V30和心臟 V40均顯著降低(t=-7.493、-8.092、-6.332、-6.945，p=0.025、0.019、0.042、0.032)，而其他正常組織如左肺V5、右肺V5、右肺V20、心臟V30和脊髓Dmax間的劑量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 9例左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后患者的正常組織劑量指標(biāo)Table 2 Dose index of normal tissues from 9 patients with left breast cancer after radical mastectomy （x±s）

表3 13例食管癌患者的正常組織劑量指標(biāo)Table 2 Dose index of normal tissues from 13 patients with esophagus cancer （x±s）

3 討論

目前調(diào)強(qiáng)已是臨床上使用最普及的一種放療技術(shù)。隨著技術(shù)的提高，以往一些分期較晚或者有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的大靶區(qū)病例也都逐漸借用調(diào)強(qiáng)手段來實(shí)現(xiàn)根治性放療或盡可能地降低副反應(yīng)。

放射性肺炎是胸腹部惡性腫瘤患者接受放療或同步放化療后最常見的劑量限制性毒性之一，限制了臨床使用更高更有效的照射劑量以及聯(lián)用其他方法治療腫瘤，并且嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量和生存期，嚴(yán)重的放射性肺炎甚至可危及生命[6-7]。肺是一個放射線相對敏感的器官，肺組織的受照劑量和受照體積是引起肺損傷的重要因素[8]。臨床上對放射性肺損傷的預(yù)防主要是減少肺組織的放射劑量，盡可能縮小照射面積。食管癌由于胸廓的生理特點(diǎn)，病變在縱軸方向上距離體表距離變化較大，上中下靶點(diǎn)的水平位差(STD)可達(dá)4-11 cm，這種差值與胸廓梯度的改變及食管癌病灶的長度呈正相關(guān)，病灶越長，理想的腫瘤治療計(jì)劃越難實(shí)現(xiàn)[9]。而且食管癌確診時往往已是中晚期，多數(shù)為局部晚期或已有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，對于病變較長、病變外侵嚴(yán)重的大體積患者，特別是靶區(qū)包含了鎖骨區(qū)域，則要想保證靶區(qū)照射劑量的同時，又要避免嚴(yán)重的放射性肺損傷，大大提高了制定治療計(jì)劃的難度。武靜[10]和郭莉莉等[11]指出，隨著食管癌病變長度的增加，導(dǎo)致照射體積即靶區(qū)范圍的相應(yīng)加大，肺等正常組織卷入靶區(qū)中的體積也在擴(kuò)大，此時大體積肺組織接受一定劑量照射，導(dǎo)致肺功能單位的喪失增多，致使增大了急性放射性反應(yīng)和損傷的風(fēng)險(xiǎn)?；紓?cè)肺受照射體積不易控制，一直是乳腺癌改良根治術(shù)后放療中限制靶區(qū)劑量的難題。洪衛(wèi)等[12]通過 3D-CRT+ IMRT的照射技術(shù)，顯示可有效降低乳腺癌患側(cè)肺V5、V10和V20以上的受照射體積。姜慶豐等[13]采用兩段小角度的 VMAT治療弧應(yīng)用于乳腺癌改良根治術(shù)后的放療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可分別降低患側(cè)肺平均V20、V30、V40體積 8%、10%、11%。孟慧鵬等[14]認(rèn)為單弧VMAT計(jì)劃與雙弧VMAT計(jì)劃在降低正常組織受量方面基本相當(dāng)，單弧VMAT是右乳腺癌術(shù)后放療的首選。

胸腹部的放射治療也可引起不同程度的心臟損傷[15-16]，特別是放療技術(shù)的改進(jìn)和大劑量放療的應(yīng)用，使腫瘤患者的生存期延長，遲發(fā)性心臟損傷問題更為突出，其發(fā)生率高達(dá) 20%-68%[17]。很多研究顯示左側(cè)乳腺癌放療患者比右側(cè)乳腺癌患者增加心血管疾病的發(fā)病率和死亡率[18]，心臟受照射的劑量減少可降低放療的損傷[19]。王曉紅等[20]將心臟前壁區(qū)域作為獨(dú)立的危及器官可明顯降低左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療中心臟照射的劑量。對于腋窩淋巴結(jié)陽性的改良根治術(shù)后的高危乳腺癌患者，Overgaard等[21-23]研究結(jié)果顯示，接受同側(cè)胸壁和內(nèi)乳淋巴結(jié)區(qū)域的放射治療，能降低局部復(fù)發(fā)率，提高總生存率，但對腫瘤位于左側(cè)的乳腺癌根治術(shù)后患者的內(nèi)乳區(qū)放療，由于存在放射性心臟損傷而受爭議。因此，進(jìn)一步改進(jìn)放射治療技術(shù)，減少左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后患者的心肺放射性損傷，增加乳腺癌患者放療的獲益仍然非常重要。

本研究選取了22例胸腹部大體積腫瘤，根據(jù)靶區(qū)和肺進(jìn)入射野內(nèi)體積的情況，進(jìn)行上下靶區(qū)分段，利用調(diào)整射野等中心位置和固定鉛門技術(shù)制定IMRT-肺計(jì)劃，發(fā)現(xiàn) IMRT-肺計(jì)劃有如下優(yōu)勢：在不顯著影響靶區(qū)適形度和均勻性的情況下，能顯著降低左乳腺癌根治術(shù)后患者的左肺 V20和心臟 V30劑量，能明顯減少食管癌的左肺V20、V30、右肺V30和心臟 V40值。對于這些正常組織的保護(hù)，主要可能從調(diào)整射野等中心位置和按照上下兩部分分別旋轉(zhuǎn)角度并固定鉛門中獲益，因?yàn)榘凑辗误w積進(jìn)入射野內(nèi)的體積情況進(jìn)行上下分段，可以使得上部分射野對心肺劑量貢獻(xiàn)很少，下部分靶區(qū)因?yàn)轶w積變得更小且形狀更規(guī)則，則有利于選擇更能避開周圍正常組織的照射角度，從而使得整個大靶區(qū)能更好地避開心肺組織，解決了靶區(qū)劑量提升與正常組織耐受限制的問題。食管癌中左肺的V20、V30和右肺V30均有明顯下降，但靠右側(cè)的右肺V5、V20和心臟V30均未有顯著下降，這可能與選擇的食管癌靶區(qū)位置傾向性有關(guān)，而未能從等中心調(diào)整和固定鉛門技術(shù)中獲益。

因此，對鎖骨上區(qū)域已受侵的胸腹部大體積腫瘤且對心肺有嚴(yán)格限制的復(fù)雜病例進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)時，可嘗試根據(jù)肺進(jìn)入射野的體積情況選擇合適的射野等中心位置并進(jìn)行上下分段固定鉛門，使射野的邊緣最優(yōu)地避開危及器官，則能使周圍部分正常組織受量得到有效下降。本研究僅從劑量學(xué)方面闡述了將調(diào)整等中心位置和固定鉛門應(yīng)用于胸腹部大體積腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中的技術(shù)優(yōu)勢，能解決部分常規(guī)射野所解決不了的靶區(qū)劑量提升與正常組織耐受之間的矛盾，但患者能否真正從臨床療效中得到獲益，還需進(jìn)一步地觀察與隨訪。由于VMAT技術(shù)涉及到高昂的軟硬件配備，國內(nèi)醫(yī)療單位還遠(yuǎn)未普及，因此該研究結(jié)果也為沒有 VMAT技術(shù)的醫(yī)院提供新的計(jì)劃設(shè)計(jì)思路。

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The dosimetric difference in IMRT treatment planning based on
different isocenter positions for the thoracic and abdominal large target volume

ZHU Xiaoyang1WANG Ming21(Department of Radiation Oncology, the Second Affiliated Hospital, School of Medicine,
Zhejiang University, Hangzhou 310009, China)
2(Department of Radiation Oncology, Changzhou Hospital, Changzhou 061001, China)

Nine patients suffering with left breast cancer after radical mastectomy and thirteen patients suffering with esophagus cancer were selected. All plan target volumes (PTV) included supraclavicular areas. Two IMRT plans(IMRT-PTV and IMRT-lung) for 22 patients were developed according to different isocenter positions (PTV center and the center determined by the lung volume in PTV). The dosimetric differences of PTV and normal tissues were analyzed using dose-volume histogram (DVH) for the two IMRT plans. The results showed that left lung V20and heart V30of the left breast cancer after radical mastectomy IMRT-lung plans dropped significantly(t=-6.154, -5.084; p=0.038, 0.040), and left lung V20, V30, right lung V30and heart V40of the Esophagus cancer IMRT-Lung plans were also significantly lower(t=-7.493, -8.092, -6.332, -6.945; p=0.025, 0.019, 0.042, 0.032), but not for other normal tissues. These findings indicate that changing isocenter position based on the lung volume involved in PTV can obtain the fewer dose of some normal tissues around the target volume.

Isocenter position, Large target volume, Intensity modulated radiationtherapy, Dosimetry

R73.55，TL72DOI: 10.11889/j.1000-3436.2014.rrj.32.040203

朱小楊，女，1979年9月出生，2004年于浙江大學(xué)獲碩士學(xué)位，放療物理師，E-mail: zxy2609@sohu.com

初稿2014-4-17；修回2014-5-19

CLCR73.55, TL72