頸及胸上段食管癌同步加量調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)研究

蔣 俊，權(quán)循鳳，洪 浩，李 銳

食管癌是我國常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，發(fā)病率約占國內(nèi)惡性腫瘤的第5位［1］。對于發(fā)生于頸及胸中上段的食管癌，由于手術(shù)難度大，術(shù)后并發(fā)癥多，且療效尚不滿意，因此放療成為主要的治療手段之一［2］。臨床上放療的難點(diǎn)在于該部位的食管在解剖位置上單野照射劑量分布差，距離脊髓較近，限制了其劑量的均勻分布和進(jìn)一步提高。同步加量調(diào)強(qiáng)放療(simultaneously integrated boost intensitymodulated radiation therapy，SIB-IMRT)不僅具有 IMRT高度適形的劑量分布和有效保護(hù)周圍正常器官的優(yōu)點(diǎn)［3］，而且通過采用野中野的照射技術(shù)，原發(fā)灶和預(yù)防照射區(qū)同時施照，能優(yōu)化治療方案，縮短治療時間，并且能提高原發(fā)灶的有效生物劑量。該研究旨在探討在同樣優(yōu)化參數(shù)條件下3、5、7野SIBIMRT計(jì)劃間靶區(qū)及危及器官的劑量學(xué)差異，為臨床提供最佳的設(shè)野方案。

1 材料與方法

1.1 研究對象 收集2012年8月～2013年7月安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科的7例初治頸及胸上段食管癌患者，男5例，女2例，年齡35～70歲，平均65歲。所有病例均經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)或細(xì)胞學(xué)證實(shí)為食管癌，且均經(jīng)食道鋇餐、CT、MRI、腔內(nèi)超聲、PET-CT等檢查證實(shí)為頸段及胸上段食管癌?；颊呷⊙雠P位，雙臂下垂至身體兩側(cè)，采用頭頸肩熱塑膜固定，平靜呼吸狀態(tài)下在大孔徑螺旋CT模擬機(jī)下行定位掃描，掃描范圍:上界至下頜骨水平，下界至膈肌下緣，CT圖像傳輸至TPS計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2 靶區(qū)定義及勾畫 應(yīng)用Philips的Pinnacle3治療計(jì)劃系統(tǒng)，在CT圖像上精確勾畫靶區(qū)和危及器官，定義如下:① 大體腫瘤區(qū)(gross tumor volume，GTV)包括GTVnx和GTVnd，GTVnx定義為食管病灶:根據(jù)食道鋇餐、CT等進(jìn)行靶區(qū)縱向勾畫，根據(jù)CT進(jìn)行靶區(qū)橫向勾畫(CT上食管壁厚度＞5 mm被認(rèn)為是異常［4］);GTVnd定義為陽性淋巴結(jié):根據(jù)CT確定(陽性淋巴結(jié)標(biāo)準(zhǔn)目前存在爭議，本研究以氣管食管溝淋巴結(jié)短徑≥ 5 mm［5］，其余區(qū)域淋巴結(jié)短徑≥10 mm為標(biāo)準(zhǔn))。②臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)包括 CTV1 和 CTV2，CTV1 定義為需要加量照射的區(qū)域:由GTVnx縱向外放2～3 cm，軸向外放1 cm左右，GTVnd外放1 cm左右構(gòu)成;CTV2定義為預(yù)防照射區(qū)域:包括雙側(cè)鎖骨上區(qū)、環(huán)甲膜以下頸深靜脈周圍淋巴結(jié)、氣管食管溝及縱隔1區(qū)(最上縱隔)、2 區(qū)(氣管旁)、3P 區(qū)(椎前/后縱隔)、4區(qū)(下氣管旁)、5區(qū)(主肺動脈窗)、7區(qū)(隆突下)等淋巴引流區(qū)。③ 計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)包括 PTV1 和 PTV2，PTV1 為 CTV1 外放0.5 cm，PTV2 為 CTV2 外放 0.5 cm［6］。④ 危及器官(organ at risk，OAR):主要包括脊髓和肺。所有靶區(qū)的勾畫均在副高以上醫(yī)師指導(dǎo)下完成，物理師協(xié)同設(shè)計(jì)照射野。

1.3 放療計(jì)劃設(shè)計(jì) 本研究分別設(shè)計(jì)3、5、7野等角度分布射野方式進(jìn)行 SIB-IMRT計(jì)劃。GTV、CTV1、CTV2、PTV1和PTV2的分次劑量分別為220、220、180、220 和 180 cGy，共 28 次。GTV、CTV1、CTV2、PTV1和 PTV2的靶區(qū)劑量分別為 6 160、6 160、5 040、6 160和5 040 cGy。靶區(qū)劑量約束條件:①95%PTV體積達(dá)到處方劑量;② PTV內(nèi)最大劑量＜107%處方劑量，最小劑量＞95%處方劑量，PTV外重要器官最大劑量不大于處方劑量。危及器官劑量限制:脊髓最大劑量(Dmax)≤4 500 cGy，肺V20≤27%，V30≤20%。在確定射野方向后，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)和權(quán)重的優(yōu)化，直至達(dá)到劑量學(xué)最優(yōu)。

1.4 計(jì)劃評估

1.4.1 腫瘤靶區(qū)指標(biāo) ① 劑量參數(shù):分析PTV1、PTV2受照的最大劑量(Dmax)、最小劑量(Dmin)和平均劑量(Dmean);②劑量均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI):HI=D5/D95，其中 D95和 D5分別代表 95%和5%的靶區(qū)體積所得到的絕對劑量。HI值越小，說明靶區(qū)內(nèi)劑量分布越均勻;③ 體積參數(shù):V95%代表≥95%處方劑量的相應(yīng)靶體積的百分?jǐn)?shù);④靶區(qū)適形指數(shù)(conformity index，CI):CI=(VT，ref/VT)×(VT，ref/Vref)，其中 VT，ref為參考等劑量線所包繞靶區(qū)的體積，VT為靶體積，Vref為參考等劑量線所包繞區(qū)域的體積。CI值越接近1，說明適形度越好。

1.4.2 危及器官受量指標(biāo) ① 脊髓最大劑量(Dmax);② 雙肺平均劑量(mean lung dose，MLD)，肺接受5、10、20和30 Gy劑量的體積占全肺體積百分比(V5、V10、V20、V30)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)用±s表示，多組均數(shù)間比較采用方差分析。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布 PTV1、PTV2在3野、5野和7野3種設(shè)野計(jì)劃下的Dmax、Dmin和Dmean相近，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3野計(jì)劃中PTV1、PTV2的V95%、CI和HI明顯劣于5野和7野，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，但5野和7野之間的V95%、CI和HI相近，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1、2。

表1 3、5、7野3種計(jì)劃間靶區(qū)PTV1的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

表1 3、5、7野3種計(jì)劃間靶區(qū)PTV1的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

評價指標(biāo) 3野 5野 7野 F值 P值Dmax(cGy)6 351.64 ±72.63 6 377.55±51.02 6 376.38 ±51.061.81 0.56 Dmin(cGy)5 962.44 ±98.57 5 984.36 ±92.43 5 961.53 ±98.67 1.22 0.31 Dmean(cGy)6 152.23 ±32.16 6 160.56 ±42.63 6 147.34 ±35.45 1.93 0.26 D95(cGy)6 172.36 ±128.05 6 220.64 ±118.14 6 293.92 ±85.33 4.95 0.01 V95%(%)95.14 ±1.12 98.33 ±0.71 99.24 ±0.28 4.38 0.02 HI 1.71 ±0.32 1.33 ±0.23 1.25 ±0.12 5.19 0.03 CI 0.82 ±0.21 0.94 ±0.16 1.02 ±0.15 4.80 0.02

2.2 危及器官劑量分布 在脊髓保護(hù)方面，3野、5野和7野的Dmax均小于4 500 cGy，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均符合臨床劑量學(xué)要求。在肺保護(hù)方面，7野計(jì)劃中雙肺V5明顯大于3野和5野，5野計(jì)劃中雙肺V5大于3野，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，但都未超出臨床劑量學(xué)要求，其余雙肺V10、V20和V30體積相近，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

表2 3、5、7野3種計(jì)劃間靶區(qū)PTV2的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

表2 3、5、7野3種計(jì)劃間靶區(qū)PTV2的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

評價指標(biāo) 3野 5野 7野 F值 P值Dmax(cGy)5 234.93 ±61.10 5 249.15±57.43 5 269.63 ±49.552.12 0.48 Dmin(cGy)4 915.23 ±78.45 4 923.37 ±71.52 4 917.21 ±65.36 1.67 0.54 Dmean(cGy)5 073.69 ±31.36 5 081.42 ±42.60 5 106.48 ±35.75 1.89 0.49 D95(cGy)5 096.82 ±64.04 5 113.51 ±61.76 5 196.32 ±58.21 5.61 0.02 V95%(%)92.44 ±1.89 94.83 ±0.94 96.32 ±0.76 4.90 0.03 HI 1.71 ±0.53 1.45 ±0.47 1.33 ±0.32 7.86 0.01 CI 0.75 ±0.23 0.82 ±0.14 0.94 ±0.11 6.54 0.00

表3 3、5、7野3種計(jì)劃間危及器官的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

表3 3、5、7野3種計(jì)劃間危及器官的劑量學(xué)指標(biāo)(±s)

評價指標(biāo) 3野 5野 7野 F值 P值脊髓 Dmax(cGy)4 058.43±212.35 3 842.61±155.72 3 858.46±144.38 1.35 0.64雙肺 MLD(cGy)1 104.52±41.58 1 063.73±51.06 1 072.68±40.73 1.08 0.29雙肺 V5(%)41.36±5.06 45.37±5.78 47.82±5.90 7.18 0.00雙肺 V10(%)32.13±5.02 31.44±4.92 32.60±5.14 1.38 0.58雙肺 V20(%)19.22±1.64 19.73±1.93 19.47±1.62 1.15 0.43雙肺V30(%)12.64 ±0.73 11.85 ±0.66 10.41 ±0.32 1.04 0.21

3 討論

常規(guī)IMRT即序貫加量是先予以根治性照射靶區(qū)和預(yù)防性照射靶區(qū)相同照射劑量(1.8～2.0 Gy/f)，然后縮野給根治性靶區(qū)追加劑量。而SIB-IMRT是在同一個照射野內(nèi)同時對根治性照射靶區(qū)和預(yù)防性照射靶區(qū)進(jìn)行不同分割劑量的照射方法(根治性靶區(qū)一般為 2.2 ～2.6 Gy/f［7－9］，預(yù)防性靶區(qū)為 1.8～2.0 Gy/f)，兩種靶區(qū)的照射同時結(jié)束。SIB-IMRT的優(yōu)勢如下:①整個治療過程中僅使用一個治療計(jì)劃，在實(shí)現(xiàn)不同靶區(qū)獲得不同照射劑量的同時明顯縮短了患者的治療時間，而且減少了技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，具有簡單、高效、省力的特點(diǎn);② 相比較序貫放療，SIB-IMRT屬于加速分割模式，通過LQ公式換算成生物等效劑量BED可以看出，單次劑量的增加可以提高腫瘤靶區(qū)的等效劑量，提高放射生物學(xué)效應(yīng);③ 有研究［6，10］表明，SIB-IMRT 不僅靶區(qū)劑量分布較滿意，而且減少了周圍危及器官的劑量。

理論上來講，調(diào)強(qiáng)放療的照射野數(shù)越多，各種物理參數(shù)及劑量分布越理想，但照射的時間及治療的誤差也相對增加。本研究即通過對頸段及胸上段食管癌進(jìn)行同步加量調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)，比較在3野、5野和7野3種設(shè)野計(jì)劃下的靶區(qū)及危及器官的劑量學(xué)差異。在靶區(qū)劑量學(xué)方面，3野計(jì)劃同5野、7野計(jì)劃下的最大劑量、最小劑量和平均劑量相近，表明3野計(jì)劃即可使頸及胸上段食管癌的治療靶區(qū)得到足夠的照射劑量。然而，隨著照射野數(shù)的增加，靶區(qū)劑量越均勻，高劑量靶區(qū)適形程度越好。7野計(jì)劃最優(yōu)，5野計(jì)劃次之，3野計(jì)劃最差。在危及器官劑量學(xué)方面，3種計(jì)劃均未超出脊髓的最大耐受劑量，7野計(jì)劃的低劑量照射肺體積V5明顯大于5野和3野，臨床上應(yīng)注意這一問題，合理選擇評價放射性肺損傷的指標(biāo)。綜上所述，對于頸段及胸上段食管癌的SIB-IMRT，5野計(jì)劃最優(yōu)，因既可使靶區(qū)獲得理想的劑量分布，同時也能保護(hù)周圍危及器官，且繼續(xù)增加照射野的數(shù)目，對優(yōu)化靶區(qū)和危及器官劑量的優(yōu)勢不明顯，卻增加了治療過程的復(fù)雜性。

目前食管癌放療失敗的主要原因?yàn)榫植课纯睾蛷?fù)發(fā)［2］，而局部未控和復(fù)發(fā)的主要原因系局部照射劑量不足和漏照。通過SIB-IMRT計(jì)劃，可以增加靶區(qū)的局部劑量，能提高腫瘤的局部控制率。然而，是否能提高食管癌患者的近遠(yuǎn)期療效，臨床進(jìn)一步的研究。另外，臨床上具體的計(jì)劃需權(quán)衡利弊，充分考慮患者的腫瘤分期、靶區(qū)和危及器官的相對空間關(guān)系以及布野角度方案等因素，在保護(hù)危及器官的前提下，盡可能選擇提高臨床劑量滿意度的放療計(jì)劃。

綜上所述，考慮靶區(qū)及危及器官的劑量學(xué)要求，5野計(jì)劃可以作為頸及胸上段食管癌SIB-IMRT首選的治療計(jì)劃。

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