射野準(zhǔn)直器跟隨功能在胸上段食管癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計劃中的應(yīng)用*

吳麗麗,陸佳揚,馬長春,張武哲

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭 515031)

?

射野準(zhǔn)直器跟隨功能在胸上段食管癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計劃中的應(yīng)用*

吳麗麗,陸佳揚,馬長春,張武哲△

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭 515031)

[摘要]目的探討射野準(zhǔn)直器跟隨功能在胸上段食管癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計劃中的劑量學(xué)影響。方法選取11例胸上段食管癌放療患者，在瓦里安Eclipse治療計劃系統(tǒng)上分別設(shè)計兩種計劃：RapidArc和JT-RapidArc。比較靶區(qū)和危及器官的劑量體積參數(shù)、適形度指數(shù)(CI)、劑量均勻性指數(shù)(HI)、正常組織低劑量體積(B-P)及機(jī)器跳數(shù)(MU)。結(jié)果與RapidArc計劃比較，JT-RapidArc 計劃降低了PTV1(64)、PTV2(54)的平均劑量和高劑量(D2)受照體積，提高了PTV1(64)的低劑量區(qū)域(D98)和HI(P<0.05)，但PTV1(64)的CI二者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。JT-RapidArc 計劃肺的(V5、V10、V13、V20、V30、Dmean)、心臟的(V20、Dmean)、B-P的(V5、V10、V15、V20、V30)明顯低于RapidArc 計劃(P<0.05)，脊髓計劃區(qū)和脊髓的差異二者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。JT-RapidArc 計劃的MU(349±29)比RapidArc 計劃的MU(345±16)略微增加1%(P>0.05)。結(jié)論兩種計劃均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc 計劃在提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布情況下，能更好地有效保護(hù)肺、心臟和正常組織低劑量區(qū)域，MU僅略微增加。

[關(guān)鍵詞]食管腫瘤；準(zhǔn)直器跟隨；容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)；劑量學(xué)

由于食管胸上段解剖位置處于人體外輪廓曲線變化較大之處，且和脊髓的距離非常接近，放射治療已成為其主要治療手段之一[1]。固定野調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)相對三維適形放療而言能改善靶區(qū)劑量，減少危及器官和正常組織的損傷，但治療時間較長，且機(jī)器跳數(shù)(MU)較多，增加了部分不確定因素的影響[2]。近年來新興的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)——容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(RapidArc)已應(yīng)用于臨床。國內(nèi)外已有多篇文獻(xiàn)報道顯示，在靶區(qū)和危及器官方面RapidArc技術(shù)具有相似或更高的劑量學(xué)優(yōu)勢，同時縮短治療時間，提高了治療效率[3-7]。準(zhǔn)直器跟隨功能(Jaw-tracking)是Truebeam直線加速器的另一新特點，在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療過程中射野準(zhǔn)直器實時跟隨多葉光柵(MLC)的變化而運動，盡可能地把準(zhǔn)直器開放到最小范圍，進(jìn)一步降低MLC的漏射。目前國內(nèi)尚少見JT-RapidArc技術(shù)應(yīng)用在胸上段食管癌放射治療方面的報道，故本研究希望通過比較RapidArc和JT-RapidArc兩種技術(shù)的靶區(qū)和危及器官之間的劑量學(xué)差異，為胸上段食管癌放射治療的合理技術(shù)選擇提供理論依據(jù)。

1資料與方法

1.1一般資料選擇2014年6～12月在汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院接受放射治療的11例胸上段食管癌患者，所有病理經(jīng)確診均為鱗癌，男8例，女3例，年齡43～68歲，中位年齡55歲，其中T3N0M02例，T4N0M03例，T3N1M04例，T4N1M02例。腫瘤病灶長度和體積見表1。

1.2放療定位患者頭頸肩網(wǎng)罩固定，雙臂下垂至身體兩側(cè)，取仰臥位。采用PHILIPS Briliance大孔徑CT進(jìn)行定位增強(qiáng)掃描，層厚及層間距均為5 mm。掃描上界為下半頸上10 cm，下界至第2腰椎水平。CT圖像經(jīng)DICOM 3.0傳輸?shù)酵呃锇睧clipse (Version 10.0)治療計劃系統(tǒng)。

1.3靶區(qū)定義及勾畫大體腫瘤區(qū)(GTV)包括食管腫瘤病灶和陽性淋巴結(jié)。臨床腫瘤區(qū)(CTV)包括高危臨床腫瘤區(qū)CTV1(64)和低危臨床腫瘤區(qū)CTV2(54)；CTV1(64)軸向在GTV外擴(kuò)5～10 mm，縱向包括GTV外20 mm食管及食管旁組織，不包括區(qū)域淋巴結(jié)；CTV2(54)在CTV1(64)基礎(chǔ)上加上縱隔淋巴引流1區(qū)和2區(qū)及雙側(cè)鎖骨上區(qū)。計劃靶區(qū)(PTV)在各CTV基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)5 mm生成PTV1(64)、PTV2(54)，并根據(jù)周圍鄰近組織適當(dāng)調(diào)整。危及器官包括肺、脊髓、脊髓計劃區(qū)、心臟，脊髓計劃區(qū)在脊髓基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)5 mm。

表1　腫瘤病灶分期和特征

1.4計劃設(shè)計在Eclipse (Version 10.0)治療計劃系統(tǒng)和Truebeam直線加速器上，針對每例患者分別設(shè)計RapidArc和JT-RapidArc兩種計劃。RapidArc和JT-RapidArc分別為不使用和使用射野準(zhǔn)直器跟隨功能的雙弧放療計劃(順時間方向181°～179°和逆時間方向179°～181°)，采用6 MV X射線照射，劑量率600 MU/min。危及器官劑量限制：脊髓最大值小于40 Gy，脊髓計劃區(qū)最大值小于45 Gy，全肺受照20 Gy、30 Gy的體積百分比分別為V20≤30%、V30≤20%，心臟受照30 Gy、40 Gy的體積百分比分別為V30≤40%、V40≤30%。劑量歸一在100%處方劑量覆蓋95%以上的 PTV1(64)體積，PTV1(64) 64 Gy /32 f，PTV2(54) 54 Gy /32 f。劑量計算采用各向異性分析算法(AAA模型)，計算矩陣為0.25 cm。

1.5評價指標(biāo)靶區(qū)適形度指數(shù)(conformity index，CI)：CI=(VT,ref/VT)×(VT,ref/Vref)，參考取值VT為靶體積，VT,ref為參考等劑量線所包繞的靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積；CI取值在0～1，越靠近1說明靶區(qū)適合度越好。劑量均勻性指數(shù)(heterogeneity index，HI)：HI=(D2-D98)/D50，D2、D98和D50分別是2%、98%、50%的靶區(qū)體積接受的劑量；D2代表靶區(qū)最大近似劑量，D98代表靶區(qū)最小近似劑量，D50代表靶區(qū)近似平均劑量。HI值越接近0，說明靶區(qū)劑量分布越均勻。危及器官受量：脊髓和脊髓計劃區(qū)的最高劑量Dmax；肺的V5、V10、V13、V20、V30和平均劑量Dmean；心臟的V20、V30、V40、V50和平均劑量Dmean。相關(guān)指標(biāo)：機(jī)器跳數(shù)(monitor unit，MU)。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)的劑量學(xué)參數(shù)兩種計劃中PTV1(64)的CI差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),其HI相對于RapidArc計劃來說JT-RapidArc計劃提高了33%(P<0.05)。JT-RapidArc計劃PTV1(64)和PTV2(54)的Dmean相對于RapidArc計劃均降低1%(P<0.05)；D2均降低2%(P<0.05)。見表2、圖1。

2.2危及器官和正常組織低劑量區(qū)的劑量體積參數(shù)兩種計劃的脊髓和脊髓計劃區(qū)的劑量分布相似。肺的V5、V10、V13、V20、V30、Dmean，JT-RapidArc計劃比RapidArc計劃分別低2%、3%、3%、4%、3%、3%(P<0.05)；心臟的V20、Dmean，JT-RapidArc計劃比RapidArc計劃均低6%(P<0.05)；B-P的V5、V10、V15、V20、V30，JT-RapidArc計劃比RapidArc計劃分別低2%、4%、5%、5%、4%(P<0.05)。見表3、圖1。

表2　兩種計劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較±s)

a：P<0.05，與RapidArc比較。

圖1　1例患者計劃的靶區(qū)、危及器官和正常組織低劑量區(qū)的劑量體積直方圖

2.3治療相關(guān)指標(biāo)JT-RapidArc 計劃的MU(349±29)比RapidArc 計劃的MU(345±16)略微增加1%(P>0.05)。

表3　兩種計劃危及器官和正常組織低劑量區(qū)的參數(shù)指標(biāo)均數(shù)比較

續(xù)表3　兩種計劃危及器官和正常組織低劑量區(qū)的參數(shù)指標(biāo)均數(shù)比較

a：P<0.05，與RapidArc比較。

3討論

RapidArc是近年來放療領(lǐng)域發(fā)展起來的一種新的治療技術(shù)，是一種在機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中通過動態(tài)多葉準(zhǔn)直器連續(xù)運動不斷改變射野大小和形狀的錐形束IMRT實施方式，通過機(jī)架單弧或者多弧的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)在不同射野方向上射束強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。瓦里安加速器由于其MLC設(shè)計原理是執(zhí)行計劃的過程中鉛門保持不變，提高了執(zhí)行效率，降低加速器的治療時間，但缺點是針對形狀不規(guī)則的靶區(qū)時，其鉛門無法實時跟隨靶區(qū)，有可能會對靶區(qū)和危及器官的受照劑量造成損失[8]。射野準(zhǔn)直器跟隨功能是Truebeam直線加速器的一個新武器，其功能是在RapidArc放療時，MLC適形靶區(qū)的同時準(zhǔn)直器實時運動跟隨，可以達(dá)到減少MLC漏射，更好地保護(hù)危及器官和正常組織低劑量區(qū)域的目的[9]。

本研究結(jié)果顯示，兩種技術(shù)均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc計劃具有與RapidArc計劃相似甚至更優(yōu)的靶區(qū)劑量分布，降低靶區(qū)的平均劑量和高劑量區(qū)域的同時提高了推量靶區(qū)的低劑量區(qū)域和均勻性。已有研究證實，IMRT技術(shù)在胸上段食管癌上對脊髓的保護(hù)優(yōu)勢明顯，JT-RapidArc計劃與RapidArc計劃的脊髓、脊髓計劃區(qū)最大值都在耐受限值之內(nèi)，且二者間無差異，亦能很好地保護(hù)脊髓[10]。

食管癌放射治療中的一個主要并發(fā)癥是放射性肺炎，其受照劑量體積參數(shù)與放射性肺炎的發(fā)生率和嚴(yán)重程度密切相關(guān)。國外研究中，發(fā)現(xiàn)V5是影響治療相關(guān)肺炎(treatment-related pneumonitis,TRP)發(fā)生的重要因素[11]，當(dāng)肺限值劑量為V5<65%、V20<40%(放化療<35%)、MLD<20 Gy時，RP的概率為：≥2度為24%、≥3度為12%、相關(guān)死亡率1%，建議V5應(yīng)控制在65%以內(nèi)[12]。本研究中，JT-RapidArc計劃的肺V5較RapidArc計劃降低，二者都在可控限值范圍以內(nèi)。亦有研究建議把V10、V13作為放射性肺炎的重要指標(biāo)[13]，與RapidArc計劃對比，JT-RapidArc計劃優(yōu)勢明顯。美國放射腫瘤學(xué)協(xié)會在一個研究中發(fā)現(xiàn)，V20不僅與放射性肺炎的發(fā)生率相關(guān)，而且與其嚴(yán)重程度明顯相關(guān)。結(jié)果顯示JT-RapidArc計劃中肺的V20較RapidArc計劃明顯降低，這與Li等[14]的研究結(jié)果相符，這對預(yù)防及降低放射性肺炎的發(fā)生率及嚴(yán)重程度意義重大。

在心臟的保護(hù)方面，高劑量區(qū)兩種計劃無明顯差異，但在低劑量區(qū)和平均劑量方面，JT-RapidArc計劃明顯降低，表現(xiàn)出其優(yōu)勢。VMAT技術(shù)的一個潛在危險因素是增加了靶區(qū)外正常組織的低劑量區(qū)域，JT-RapidArc計劃的B-P較RapidArc計劃明顯減少，降低了治療風(fēng)險，這對患者提高術(shù)后生存質(zhì)量具有重要意義?？傊?，射野準(zhǔn)直器跟隨功能可以達(dá)到減少MLC漏射，保護(hù)危及器官和正常組織低劑量區(qū)域的作用。

綜上所述，兩種計劃均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc 計劃在提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布情況下，能更好地有效保護(hù)肺、心臟和正常組織低劑量區(qū)域，MU僅略微增加。

參考文獻(xiàn)

[1]谷銑之，殷蔚伯，余子豪.腫瘤放射治療學(xué)[M].4版.北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社,2008:546-574.

[2]孫堯,劉希軍,于甬華.食管癌精確放療的研究進(jìn)展[J].中華腫瘤防治雜志,2012,19(9):712-716.

[3]孫曉東,劉粉霞,翟倩倩,等.食管癌VMAT和IMRT計劃的劑量對比分析[J].中國實用醫(yī)刊,2014,41(18):63-65.

[4]Pan M,Xiao ZW,Ying JX,et al.Applying the technique of volume-modulated arc radiotherapy to upper esophageal carcinoma[J].J Appl Clin Med Phys,2014,15(3):221-228.

[5]張若輝,樊曉妹,白文文,等.食管癌兩種旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)劑量學(xué)對比研究[J].國際腫瘤學(xué)雜志,2014,41(10):785-788.

[6]Wu ZZ,Tian TZ,Jia YL,et al.Volumetric modulated arc therapy vs.c-IMRT for the treatment of upper thoracic esophageal cancer[J].PLoS One,2015,10(3):1-11.

[7]譚兵,黃鑼,吳府容,等.頸和胸上段食管癌三維適形與容積弧形調(diào)強(qiáng)放療對比分析[J].中華腫瘤防治雜志,2014,21(16):1262-1265.

[8]Cahlon O,Hunt M,Zelefsky MJ.Intensity-modulated radiation therapy:supportive data for prostate cancer[J].Semin Radiat Oncol,2008,18(1):48-57.

[9]陳廣濤,汪淇,劉亞強(qiáng),等.TrueBeam加速器射野準(zhǔn)直器跟隨功能在鼻咽癌固定野調(diào)強(qiáng)放療和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2014,31(3):4865-4870.

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

[11]Wang S,Liao Z,Wei X,et al.Analysis of clinical and dosimetric factors associated with treatment-related pneumonitis(TRP) in patients with non-small-cell lung cancer(NSCLC) treated with concurrent chemotherapy and three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) [J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,66(5):1399-1407.

[12]Jiang ZQ,Yang K,Komaki R,et al.Long-Term Clinical Outcome of Intensity-Modulated Radiotherapy for Inoperable Non-samll-Cell Lung Cancer:The MD Anderson Experience[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2012,83(1):332-339.

[13]Wang SL,Liao Z,Vaporciyan AA,et al.Investigation of clinical and dosimetric factors associated with postoperative pulmonary complications in esophageal cancer patients treated with concurrent chemoradiotherapy followed by surgery[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,64(3):692-699.

[14]Li Y,Hao W,Jian G,et al.Volumetric-modulated arc therapy vs c-IMRT in esophageal cancer:A treatment planning comparison [J].World J Gastroenterol,2012,18(37):5266-5275.

Application of Jaw-tracking function in VMAT for upper thoracic esophageal cancer*

Wu Lili,Lu Jiayang,Ma Changchun,Zhang Wuzhe△

(Department of Radiation Oncology,Cancer Hospital of Shantou University Medical College, Shantou,Guangdong 515031,China)

[Abstract]ObjectiveTo explore the effect of the Jaw-tracking with RapidArc(JT-RapidArc) plans for upper thoracic esophageal cancer.MethodsTreatment planning was designed by using RapidArc and JT-RapidArc techniques for 11 consecutive patients.The dose-volume histogram parameters of PTV and the organs at risk,conformity index(CI),heterogeneity index(HI),low dose volume of normal tissue(B-P) and monitor units (MU) were compared between the different techniques.ResultsCompared with the RapidArc plan,JT-RapidArc had increased coverage of PTV1(64) D98and HI(P<0.05),lower Dmean,D2 of PTV1(64) and PTV2(54),but no statistically difference in CI(P>0.05).Plans with JT-RapidArc had lower Lung(V5,V10,V13,V20,V30,Dmean,P<0.05)，heart(V20,Dmean,P<0.05),and B-P(V5,V10,V15,V20,V30,P<0.05),but no significantly different in spinal cord and SC-PRV as compared with RapidArc plans(P>0.05).JT-RapidArc plans increaseed the MU by 1%(349±29 vs.345±16,P>0.05) as compared with RapidArc plans.ConclusionAll of the plans had met the requirements of clinical dosimetry.JT-RapidArc plans as compared with RapidArc plans,showing better part of target coverage,part of lung and heart and B-P sparing,which MU was slightly increased.

[Key words]esophageal neoplasms;Jaw-tracking;RapidArc;dosiology

doi:·論著·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.11.004

* 基金項目：廣東省醫(yī)學(xué)科研基金立項課題資助項目(A2014455)。

作者簡介：吳麗麗(1982-)，高級工程師，碩士，主要從事放射腫瘤治療計劃劑量學(xué)研究與放射治療設(shè)備質(zhì)量控制?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail:14032426@qq.com。

[中圖分類號]R735.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1671-8348(2016)11-1453-03

(收稿日期：2015-10-23修回日期：2015-12-29)