IMRT與3D-CRT治療胸部食管癌的劑量學(xué)評(píng)價(jià)*

劉銳鋒，張秋寧，魏世鴻，羅宏濤，王小虎，魏璽義(甘肅省腫瘤醫(yī)院放療科，蘭州730050)

三維適形放療(3D-CRT)和調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)是目前食管癌放療的兩種主要技術(shù)，3D-CRT是利用三維治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)共面或非共面的不規(guī)則野進(jìn)行分次照射，使高劑量區(qū)分布的形狀在三維方向上與病變(靶區(qū))的形狀一致。IMRT不僅在照射方向上使照射野的形狀與靶區(qū)的形狀一致，且使靶區(qū)內(nèi)及表面的劑量處處相等，讓每個(gè)射野內(nèi)諸點(diǎn)的輸出劑量率能按要求的方式進(jìn)行調(diào)整，使靶區(qū)得到更精確的放療，正常組織得到更好的保護(hù)。其共同目的是使靶區(qū)獲得高劑量的同時(shí)盡可能降低周圍正常組織受量。

食管大部分位于胸部，毗鄰肺、脊髓、心臟等重要臟器，且身體外輪廓曲線變化較大。如何能既充分地照射腫瘤靶區(qū)，又能保護(hù)肺和心臟，長(zhǎng)期以來是胸段食管癌放療的難點(diǎn)。而IMRT技術(shù)的出現(xiàn)，從理論上解決了上述難題。按照解剖部位不同，胸段食管可分為上、中、下三段。由于其淋巴引流有各自的特點(diǎn)，放療靶區(qū)勾畫有各自不同的區(qū)域。既往研究中，張武哲等［1］對(duì)比了胸上段食管癌3D-CRT與IMRT的劑量學(xué)結(jié)果，認(rèn)為調(diào)強(qiáng)放療較適形放療有更好的劑量適形性，可更有效地保護(hù)脊髓，并顯著降低肺10Gy以上的受照射體積。為了進(jìn)一步探討IMRT在不同部位食管癌放療中的應(yīng)用價(jià)值，我們對(duì)不同部位的胸段食管癌進(jìn)行IMRT和3D-CRT劑量學(xué)對(duì)比分析，為IMRT的臨床應(yīng)用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2013年4月至2013年10月在我院行根治性放療的胸段食管癌30例進(jìn)行研究，其中男性21例，女性9例，所有患者均為首次接受放療。其中胸上段11例，中段13例，下段6例。食管病灶長(zhǎng)度為 3．8～10．5cm［中位 7．1cm，平均(6．8 ± 3．0)cm］。其中Ⅱ期患者6例，主要因高齡或存在手術(shù)禁忌癥而行根治性放療。所有患者均于瓦里安E-clipse治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，在實(shí)際治療中采用3D-CRT計(jì)劃，同時(shí)每例患者再設(shè)計(jì)一個(gè)5野IMRT計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比分析，依據(jù)DVH圖進(jìn)行劑量學(xué)比較。入組患者一般臨床特征見表1。

1.2 定位

患者取仰臥位，雙臂上舉交叉握固定桿，體膜固定，使用我院東芝CT模擬定位機(jī)進(jìn)行掃描。層厚及層間距均為5mm，掃描范圍從下頜角水平至肝下緣，包括整個(gè)病灶及雙側(cè)頸部、鎖骨上區(qū)及雙肺。重建影像后通過DICOM 3．0傳輸?shù)紼celipse計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)勾畫和計(jì)劃制定。

表1 患者一般臨床特征Table 1 The clinical characters of included patients

1.3 靶區(qū)及危及器官勾畫

靶區(qū)勾畫按照不同部位食管癌的靶區(qū)勾畫原則進(jìn)行。大體腫瘤區(qū)(gross tumor volume，GTV)包括食管腫瘤病灶和食管旁縱隔腫大淋巴結(jié)。臨床腫瘤區(qū)(clinical tumor volume，CTV)為GTV上下擴(kuò)3cm，四周外擴(kuò)0．8cm，包括縱隔相應(yīng)淋巴引流區(qū)。上段:鎖骨上淋巴結(jié)引流區(qū)、食管旁、2區(qū)、4區(qū)、5區(qū)、7區(qū)淋巴引流區(qū)。中段:食管旁、2區(qū)、4區(qū)、5區(qū)、7區(qū)淋巴引流區(qū)。下段:食管旁、4區(qū)、5區(qū)、7區(qū)和胃左、賁門周圍的淋巴引流區(qū)［2］。計(jì)劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)在CTV基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)5mm。由于適形計(jì)劃為該患者治療的實(shí)際計(jì)劃，在GTV外擴(kuò)5mm為PGTV進(jìn)行后段GTV補(bǔ)量。危及器官主要勾畫雙肺、脊髓、心臟，下段病變時(shí)勾畫肝臟。

1.4 3D-CRT計(jì)劃設(shè)計(jì)

所有計(jì)劃均為實(shí)際治療采用的計(jì)劃，根據(jù)病灶不同采用不同的3-4野加楔形板組合。計(jì)劃均分兩段執(zhí)行。第一段主要給PTV給量照射，第二段縮小至PGTV加量照射。處方劑量歸一至PGTV中心，計(jì)劃PGTV 66Gy，分33次，PTV 50Gy分25次。

1.5 IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)

用Ecelipse治療計(jì)劃系統(tǒng)逆向調(diào)強(qiáng)模塊進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，采用均勻間隔5野，機(jī)架角度為 0°、72°、144°、216°、288°。危及器官劑量限制:脊髓 ＜40Gy，脊髓計(jì)劃區(qū) ＜45Gy，肺 V20≤30%、V30≤20%;用其約束條件進(jìn)行IMRT優(yōu)化。用 PTV平均劑量歸一處方劑量，靶區(qū)目標(biāo):PTVmean51Gy，分30次，單次劑量1．7Gy;GTV 66Gy，分30次，單次劑量2．2Gy。

1.6 計(jì)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)

腫瘤靶區(qū)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)CTV和GTV的平均劑量;危及器官受量指標(biāo)主要包括:脊髓最大受照劑量(SPmax);心臟30Gy和40Gy劑量的體積(V30、V40);5Gy、10Gy、20Gy和30Gy劑量的肺體積比例(V5、V10、V20、V30);雙肺平均劑量(MLD)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有觀察指標(biāo)包括劑量絕對(duì)值、相對(duì)比值和體積百分比，各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計(jì)學(xué)處理用SPSS 16．0軟件進(jìn)行，比較兩組間的差異采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，比較不同段之間的差異采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，顯著性檢驗(yàn)水平設(shè)為0．05。

2 結(jié)果

2．1 兩種技術(shù)的靶區(qū)劑量學(xué)指標(biāo)比較

IMRT與3D-CRT相比，GTVmean(cGy)分別為6 784±64和6 832±88，兩種技術(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0．48);而CTVmean(cGy)分別為5 921 ±256和6 255±289，兩者之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0．000)，IMRT低于3D-CRT;兩肺受照射的平均劑量(cGy)、V30百分體積、V20百分體積、心臟 V40百分體積、V30百分體積、脊髓最大劑量，兩者之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，IMRT明顯低于3DCRT;雙肺V10 百分體積分別為 43．8 ±4．8 和 42．0 ±11．4，兩者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0．232);雙肺V5百分體積分別為60．9 ±19．2 和53．9 ±12．8，兩者之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0．004)，IMRT高于3D-CRT(見表2)。

2．2 胸上段與中下段的靶區(qū)劑量學(xué)指標(biāo)比較

胸上段病變與中下段病變相比，GTVmean(cGy)分別為6 797±54和6 776±69，CTVmean(cGy)分別為5 866±233和5 951±267，兩者之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p值分別為0．396和0．389);兩肺受照射的平均劑量(cGy)、V30百分體積、V20百分體積、V10百分體積、V5百分體積、心臟V40百分體積、V30百分體積、脊髓最大劑量，兩者之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P值均小于0．05，上段病變明顯低于中下段病變(見表3)。

表2 IMRT與CRT腫瘤靶區(qū)及危及器官的劑量分布參數(shù)比較結(jié)果Table 2 Comparison of dose distribution parameters for tumor target volume and OAR between CRT and IMRT

表3 胸上段與中下段病變IMRT腫瘤靶區(qū)及危及器官劑量參數(shù)的比較Table 3 Comparison of dose distribution parameters for tumor target volume and OAR between upper and middle-distal lesion

3 討論

長(zhǎng)期以來，食管癌放射治療的總體5年生存率維持在10%～20%左右，而治療失敗的原因70%～80%是由于局部病灶未控和復(fù)發(fā)造成，而由于正常組織劑量限制導(dǎo)致的靶區(qū)劑量不足是制約食管癌放療療效的主要原因之一［3］。由于食管位置的特殊，其行程均靠近脊髓，毗鄰心臟和肺，造成腫瘤靶區(qū)難以達(dá)到均勻的劑量分布，如何兼顧腫瘤的充分照射和脊髓、肺等正常組織的的有效保護(hù)是放射腫瘤學(xué)和放射物理學(xué)的主要研究課題。3D-CRT技術(shù)的應(yīng)用較常規(guī)放療明顯改善了靶區(qū)的適形度，提高了腫瘤靶區(qū)的照射劑量，可以說解決了以上的部分難題［4-5］。IMRT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是適形度高，可以更有效地避開腫瘤鄰近的正常組織，并且可同時(shí)對(duì)不同區(qū)域給出不同的放射劑量，IMRT的這些特點(diǎn)正適合用于食管癌的放射治療，并有望改善食管癌患者預(yù)后。

胸上段病變由于其淋巴引流特點(diǎn)，其靶區(qū)應(yīng)包括下頸鎖上區(qū)及縱隔相應(yīng)淋巴引流區(qū)，其解剖部位特殊，體表輪廓在頸胸交界處變化較大，食管更接近脊髓，既往常規(guī)照射和3D-CRT技術(shù)一般為“T”形野［6］，輔以雙側(cè)水平野照射，以較好涵蓋病灶和淋巴結(jié)區(qū)域，但由于胸上段食管距離體表的厚度差別大，淋巴結(jié)也深淺不一，范圍可從皮下1．0cm至氣管食管溝淋巴結(jié)5 cm以上［7］，同時(shí)靶區(qū)周圍有肺、軟組織和肱骨頭等組織造成的不均質(zhì)性，從而造成劑量分布不均勻。但其治療優(yōu)勢(shì)在于雙下肺野可免于照射，因此調(diào)強(qiáng)放療在此處會(huì)更好地發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)越性，在提高腫瘤靶區(qū)劑量、改善劑量均勻性的同時(shí)，更好地保護(hù)正常組織，特別是肺組織。既往有多項(xiàng)研究結(jié)果表明了胸上段食管癌進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)［1，7-9］。楊林等［10］關(guān)于胸中段食管癌調(diào)強(qiáng)放療劑量學(xué)的研究表明，在相同的野同等的劑量照射情況下，調(diào)強(qiáng)放療對(duì)OAR的影響明顯比常規(guī)3D-CRT放療方式小。Chandra等［11］關(guān)于食管下段癌和賁門癌的結(jié)果表明，IMRT與3D-CRT治療計(jì)劃比較，V10下降10%，V20下降5%，肺平均劑量下降2．5Gy。在本研究中，我們首先比較了 IMRT與3D-CRT在胸段食管癌的劑量學(xué)差異，其結(jié)果基本與其他研究結(jié)果相一致，只是CTV平均劑量方面，IMRT明顯低于3DCRT，這與IMRT同步加量的特點(diǎn)有關(guān)，而3D-CRT分段治療中，GTV補(bǔ)量過程中仍有相當(dāng)?shù)膭┝抗?yīng)于CTV區(qū)域，這也可以解釋IMRT能夠在提高腫瘤靶區(qū)劑量、改善劑量均勻性的同時(shí)，更好地保護(hù)正常組織的原因。IMRT由于照射野數(shù)的增多，降低了雙肺平均劑量和高劑量照射的體積，但增加了雙肺低劑量照射的范圍，特別是雙肺V5較3D-CRT明顯增高。雖然美國(guó)放射腫瘤學(xué)協(xié)作組(RTOG)［12］研究認(rèn)為V20是唯一肺的放射性損傷的獨(dú)立因子，當(dāng)V20＜20%時(shí)無放射性肺炎發(fā)生，但對(duì)于低劑量輻射導(dǎo)致的后果尚無明確結(jié)論，相關(guān)的研究正在進(jìn)行中。Gopal等［13］的研究發(fā)現(xiàn)，13Gy的放射量就可導(dǎo)致肺功能的受損。在應(yīng)用IMRT時(shí)，我們不僅要關(guān)注劑量體積，更應(yīng)關(guān)注雙肺平均劑量及低劑量范圍，在隨訪中密切關(guān)注其長(zhǎng)期療效和毒副反應(yīng)。另外我們還比較了胸上段病變與中下段病變IMRT的劑量學(xué)差異，結(jié)果表明胸上段病變的正常組織受量均低于中下段病變，這與其解剖部位及照射范圍有關(guān)，在臨床實(shí)際工作中，對(duì)于胸上段病變應(yīng)更加強(qiáng)烈推薦采用IMRT技術(shù)。

在臨床療效方面，由于調(diào)強(qiáng)放療開展時(shí)間較短，尚無長(zhǎng)期生存及正常組織遠(yuǎn)期毒副反應(yīng)方面的報(bào)道，就其近期療效而言，王軍等［14］的研究結(jié)果表明其1、2 年腫瘤局部控制率分別為 72．9%、72．9%;1、2 年總生存率分別為 80．9%、67．4%;1、2 年無瘤生存率分別為73．5%、51．4%。急性和晚期放射性肺損傷發(fā)生率較低。治療失敗的主要原因仍為腫瘤局部未控和復(fù)發(fā)。調(diào)強(qiáng)放療與常規(guī)放療相比，局部控制和生存稍有優(yōu)勢(shì)，而2級(jí)以上放射性肺損傷明顯減少。王文高等［15］和朱海文等［16］的研究均報(bào)道調(diào)強(qiáng)放療與常規(guī)放療相比，局部控制和生存稍有優(yōu)勢(shì)，而2級(jí)以上放射性肺損傷明顯減少。雖然一些研究顯示調(diào)強(qiáng)放射治療食管癌具有較好的初期治療效果，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量的2級(jí)及以上晚期放射性肺損傷發(fā)生率較低，患者耐受性較好，但以上研究均為小組病例，且為回顧性結(jié)果，隨訪時(shí)間較短，結(jié)果尚缺乏說服力，能否提高長(zhǎng)期生存率，有待于設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床多中心前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證。在治療失敗的病例中，局部失敗仍是治療失敗的主要原因，說明腫瘤的局部未控和復(fù)發(fā)仍是挑戰(zhàn)食管癌放射治療療效的一個(gè)難題。但如何能夠把調(diào)強(qiáng)放療在劑量學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)真正轉(zhuǎn)化為患者的臨床獲益，應(yīng)在IMRT技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合同期化療、分子靶向治療等綜合治療手段進(jìn)一步研究。

綜上所述，IMRT對(duì)胸段食管癌是一種合理、可靠的治療技術(shù)，可最大程度提高靶區(qū)劑量的均勻性，而降低OAR受量，特別是胸上段病變，具有更大的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)。但能否提高遠(yuǎn)期生存率有待于設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇髽颖径嘀行那罢靶噪S機(jī)臨床研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。

［1］ 張武哲，陳志堅(jiān)，李德銳，等．胸上段食管癌調(diào)強(qiáng)放療與適形放療計(jì)劃的劑量學(xué)比較［J］．癌癥，2009，28(11):1127-1131．

［2］ 殷蔚伯，余子豪，徐國(guó)鎮(zhèn)，等．腫瘤放射治療學(xué)［M］．第4版．北京:中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2008:558-559．

［3］ 陳爾成，劉孟忠，胡永紅，等．食管癌同期放化療后局部失敗相關(guān)因素分析［J］．癌癥，2005，24(4):498-501．

［4］ 劉 慧，曾智帆，崔念基，等．頸段和胸上段食管照射野設(shè)計(jì)的探討［J］．中華放射腫瘤學(xué)雜志，2006，15(4):286-289．

［5］ 王 瀾，韓 春，祝淑釵，等．食管癌常規(guī)照射與三維適形放療的劑量學(xué)研究［J］．中華放射瘤學(xué)雜志，2006，15(3):176-180．

［6］ 許素玲，王巨武，王海峰，等．頸段胸上段食管癌T形野三種照射技術(shù)的劑量學(xué)比較［J］．中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2008，25(5):781-784．

［7］ 錢普東，陸進(jìn)成，梅澤如，等．食管癌術(shù)后鎖骨上野放療與食管氣管溝淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移關(guān)系探討［J］．中華放射腫瘤學(xué)雜志，2007，14(5):401-403．

［8］ 張 莉，羅 輝．中上段食管癌3D-CRT與IMRT肺損傷劑量學(xué)的對(duì)比研究［J］．南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2011，51(2):52-57．

［9］ 童 濤，杜 偉，羅海峰，等．頸段和胸上段食管癌常規(guī)照射、三維適形放療與調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)研究［J］．山東醫(yī)藥，2010，50(1):47-48．

［10］楊 林，洪 浩，唐 虹，等．中段食管癌常規(guī)放療與三維適形、調(diào)強(qiáng)放療對(duì)危及器官影響的比較［J］．安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，44(6):729-731．

［11］ Chandra A，Guerrero T，Liu H，et al．IMRT reduces lung radiation in distal esophageal cancer over 3D-CRT［J］．Int J Rdiat Oncol Biol Phys，2003，57(Supp 12):S384-385．

［12］ Graham MV，Purdy JA，Emami B，et al．Clinial dose-volume histogram ananlysis for pnumonitis after 3D treatment for nonsmall cell lung cancer(NSCLC)［J］．Int J Radiat Oncol Biol Phys，1995，33(1):65-75．

［13］ Gopal R，Tucker SL，Komaki R，et al．The relationship between local dose and loss of function for irradiated lung［J］．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2003，56(1):106-113．

［14］王 軍，韓 春，李曉寧，等．食管癌調(diào)施放射治療初期療效分析［J］．癌癥，2009，11:1138-1142．

［15］王文高，閆愛云，王 琍，等．胸上段頸段食管鱗癌調(diào)強(qiáng)放療療效觀察［J］．安徽醫(yī)學(xué)，2009，30(11):1318-1320．

［16］朱海文，陳龍?jiān)?，王漢華，等．調(diào)強(qiáng)放射治療食管癌的近期療效觀察［J］．中外醫(yī)療，2008，36(12):41．