斷層徑照技術(shù)在中下段食管癌放射治療中的應(yīng)用*

杜樂輝 戴相昆 解傳濱 俞 偉 黃 祥 徐壽平 曲寶林*

斷層徑照技術(shù)在中下段食管癌放射治療中的應(yīng)用*

杜樂輝①戴相昆①解傳濱①俞 偉①黃 祥①徐壽平①曲寶林①*

目的：分析比較斷層徑照調(diào)強技術(shù)(TD)與調(diào)強放射治療(IMRT)技術(shù)治療中下段食管癌的劑量學(xué)差異，評估TD治療中下段食管癌的可行性。方法：回顧性選取10例中下段食管癌患者，處方劑量為腫瘤靶區(qū)計劃腫瘤體積(PGTV)給予63 Gy/30 次，預(yù)防照射區(qū)計劃靶區(qū)(PTV)給予54 Gy/30次。10例患者均按原各自IMRT計劃照射野角度重新設(shè)計TD計劃，評估兩種計劃靶區(qū)以及危及器官劑量參數(shù)，比較治療時間和機器跳數(shù)的差異。結(jié)果：TD計劃靶區(qū)PGTV的Dmean、D2及靶區(qū)劑量均勻度指數(shù)(HI)優(yōu)于IMRT計劃，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-2.737，t=-3.471，t=-3.709；P＜0.05)。TD計劃的雙肺受量均低于IMRT計劃，其中V10、V20及V30均有統(tǒng)計學(xué)差異(t=-2.165，t=-3.40，t=-4.114；P＜0.05)。脊髓和心臟受量均無統(tǒng)計學(xué)差異。在實施效率上，TD治療時間略長于IMRT。結(jié)論：相同照射野時TD技術(shù)對肺的保護要明顯優(yōu)于IMRT技術(shù)，但是治療時間稍長，可以作為臨床應(yīng)用的選擇。

斷層徑照；調(diào)強放射治療；食管癌；劑量學(xué)

食管癌是我國高發(fā)惡性腫瘤之一，其發(fā)病率及病死率分別位于惡性腫瘤第4位[1]。目前，放射治療已成為臨床上食管癌無法手術(shù)患者的主要治療手段，隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，調(diào)強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)已經(jīng)成為治療食管癌常用的技術(shù)[2-3]。IMRT技術(shù)可以降低正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(normal tissue complication probability，NTCP)、提高腫瘤區(qū)照射劑量，從而提高腫瘤控制率(tumor control probability，TCP)。斷層徑照調(diào)強(tomo direct，TD)技術(shù)是在Tomotherapy加速器上新發(fā)展的治療方式，其治療方式不同于螺旋斷層放射治療(helical Tomotherapy，HT)，可以避免因照射范圍廣而帶來的低劑量區(qū)域大的問題。TD治療技術(shù)與HT相比，其治療方式為保持機架在某一角度固定不變，但其延續(xù)了照射時同步進(jìn)床“切片式”治療的技術(shù)特點，因此TD技術(shù)兼具了常規(guī)IMRT與HT的特點[4]?；诖?，本研究比較了中下段食管癌在相同射野角度下TD技術(shù)和IMRT技術(shù)兩種計劃結(jié)果，分析兩者劑量學(xué)差異以及執(zhí)行效率，為臨床應(yīng)用及選擇提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1-4月解放軍總醫(yī)院放射治療科同一醫(yī)生收治的10例中下段食管癌患者，年齡40～64歲，中位年齡50歲。所有患者均采用仰臥位，熱塑體模固定，使用SIEMENS大孔徑CT進(jìn)行模擬定位，掃描層厚為3 mm。

1.2 儀器設(shè)備

CT掃描采用SIEMES大孔徑CT(德國西門子)模擬定位，IMRT計劃用Pinnacle 9.1(荷蘭Philips)計劃系統(tǒng)設(shè)計，TD計劃用Hi ART 4.3(美國Accuray)計劃系統(tǒng)設(shè)計。

1.3 定位方法

靶區(qū)定義與處方劑量。將患者的定位CT圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以DICOM格式傳輸至Pinnacle 9.1計劃系統(tǒng)工作站，由同一醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)及正常器官勾畫。將影像學(xué)上可見的病灶定義為腫瘤體積(gross tumor volume，GTV)，計劃腫瘤體積(planning gross tumor volume，PGTV)為GTV外擴0.5 cm；臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)定義為病灶及受侵縱隔淋巴引流區(qū)，計劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)為CTV外擴5 mm。處方劑量為：PGTV63 Gy/30次；PTV54 Gy/30次。

1.4 治療計劃設(shè)計

在Pinnacle 9.1計劃系統(tǒng)上勾畫完成后將所有患者CT圖像傳輸至HT計劃系統(tǒng)Hi ART 4.3(美國Accuray)，IMRT計劃和TD計劃分別由同一物理師優(yōu)化完成，且各靶區(qū)及危及器官(organ at risk，OAR)限量基本一致。TD計劃中鉛門設(shè)置為2.51 cm，螺距為默認(rèn)值0.251，在TD計劃中螺距定義為單個投影間床前進(jìn)的距離，默認(rèn)值是鉛門寬度的1/10，調(diào)制因子均為2.0。IMRT計劃中準(zhǔn)直器為0°，子野25～45個，最小子野面積為5 cm2，最小機器跳數(shù)為5 MU，兩種計劃照射角度完全一致。要求處方劑量至少覆蓋95%的靶區(qū)體積。OAR劑量限制為雙肺V5≤60%、V20≤30%，脊髓最大劑量要求Dmax＜45 Gy，心臟V30＜40%、V40＜30%。

表1 兩種技術(shù)PGTV劑量參數(shù)比較±s)

表1 兩種技術(shù)PGTV劑量參數(shù)比較±s)

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表2 兩種技術(shù)PTV劑量參數(shù)比較±s)

表2 兩種技術(shù)PTV劑量參數(shù)比較±s)

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1.5 物理參數(shù)及劑量學(xué)評估

靶區(qū)評價指標(biāo)：劑量均勻指數(shù)(homogeneity index，HI)計算為公式1：

式中D2，D98分別為2%和98%的靶區(qū)體積所受照劑量，DT為處方劑量，

HI越小表明劑量均勻性越好[5]。

靶區(qū)適形指數(shù)(conformity index，CI)計算為公式2：

式中TVpv為處方劑量所覆蓋的靶區(qū)體積，TV為靶區(qū)體積，PV為處方劑量所覆蓋的總體積，CI值越接近1表示適形度越好[6]。

比較全肺的平均劑量Dmean及V5、V10、V20、V30，脊髓評估Dmax，心臟評估V30和V40等。統(tǒng)計并分析兩種治療計劃的機器跳數(shù)和治療時間，評估兩種技術(shù)的執(zhí)行效率。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，利用雙側(cè)配對t檢驗，對TD和IMRT治療計劃的劑量學(xué)、治療時間以及機器跳數(shù)進(jìn)行分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布及參數(shù)

TD和IMRT兩種計劃均能滿足95%的靶區(qū)體積接受處方劑量的照射。兩種計劃PGTV和PTV靶區(qū)的劑量參數(shù)比較結(jié)果見表1、表2。表1數(shù)據(jù)顯示，TD計劃PGTV的Dmean、D2以及HI優(yōu)于IMRT計劃，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-2.737，t=-3.471，t=-3.709；P＜0.05)。表2數(shù)據(jù)顯示，TD計劃中PTV的D95%優(yōu)于IMRT，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.857，P＜0.05)，但是TD計劃PTV的CI劣于IMRT，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-3.306，P＜0.05)。總體而言，TD技術(shù)在靶區(qū)劑量分布方面具備一定的優(yōu)勢。

2.2 OAR劑量參數(shù)比較

全肺的各劑量參數(shù)及比較結(jié)果顯示，TD計劃的雙肺受量均低于IMRT，其中V10、V20以及V30均有統(tǒng)計學(xué)差異(t=-2.165，t=-3.40，t=-4.114；P＜0.05)。TD計劃的雙肺V5以及Dmean受量均低于IMRT，但無統(tǒng)計學(xué)差異，見表3。

對脊髓的最大劑量Dmax進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)兩種計劃之間無統(tǒng)計學(xué)差異(t=-0.678，P＞0.05)。心臟的V30和V40均無統(tǒng)計學(xué)差異(t=-2.529，t=-3.586；P＞0.05)，見表4。

表3 兩種技術(shù)全肺劑量參數(shù)比較±s)

表3 兩種技術(shù)全肺劑量參數(shù)比較±s)

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表4 兩種技術(shù)脊髓和心臟劑量參數(shù)比較(±s)

表4 兩種技術(shù)脊髓和心臟劑量參數(shù)比較(±s)

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2.3 治療時間及機器跳數(shù)比較

加速器執(zhí)行效率和射線利用率的評價采用總治療時間和機器跳數(shù)來表示，其中IMRT和TD計劃的治療時間是通過在加速器實際執(zhí)行所得到，包括出束時間和機架旋轉(zhuǎn)時間，見表5。

表5 兩種技術(shù)時間和機器跳數(shù)比較(±s)

表5 兩種技術(shù)時間和機器跳數(shù)比較(±s)

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3 討論

TD固定野斷層調(diào)強技術(shù)是在螺旋斷層加速器上實現(xiàn)的一種新型調(diào)強照射方式，即在螺旋斷層治療機上實施固定野照射的技術(shù)。實施治療時加速器機頭固定于某個角度，通過床的移動來對整個靶區(qū)長度實施照射，其多葉準(zhǔn)直器為二進(jìn)制多葉光柵，可設(shè)置調(diào)制因子調(diào)節(jié)多葉的開閉時間來對野內(nèi)射線強度進(jìn)行調(diào)制，因此TD技術(shù)兼具常規(guī)調(diào)強和螺旋斷層調(diào)強的特點[4]。

國外諸多文獻(xiàn)報道了TD技術(shù)在乳腺癌以及全中樞放射治療中的應(yīng)用[7-10]。TD技術(shù)出現(xiàn)時多用于乳腺癌放射治療，Reynders等[11]研究了TD技術(shù)在術(shù)后乳腺惡性腫瘤中的應(yīng)用，并與常規(guī)放射治療技術(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TD技術(shù)在危及器官保護方面優(yōu)于常規(guī)放射治療技術(shù)，TD技術(shù)在其他病種放射治療中的應(yīng)用逐漸開展。戴相昆等[4]研究了TD調(diào)強技術(shù)在非小細(xì)胞肺癌中應(yīng)用的可行性，研究發(fā)現(xiàn)TD技術(shù)在治療中央型非小細(xì)胞肺癌中優(yōu)于常規(guī)調(diào)強技術(shù)，該結(jié)果證實TD-IMRT可能具備比常規(guī)IMRT更強的劑量調(diào)制能力。

放射治療是食管癌主要治療手段之一，多項研究表明，調(diào)強放射治療應(yīng)用于食管癌具有明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢。本研究在臨床中發(fā)現(xiàn)，中下段食管癌與上段食管癌相比，靶區(qū)結(jié)構(gòu)較為簡單，其靶區(qū)與中央型非小細(xì)胞肺癌相比，位置以及周邊的解剖結(jié)構(gòu)均具有一定的相似性，而前期研究發(fā)現(xiàn)中央型非小細(xì)胞肺癌TD技術(shù)優(yōu)于常規(guī)調(diào)強技術(shù)[4]。因此，本研究探討了TD技術(shù)在中下段食管癌放射治療中劑量學(xué)和執(zhí)行效率方面是否也同樣具有優(yōu)勢，為中下段食管癌的放射治療提供新的臨床技術(shù)。目前，臨床中下段食管癌放射治療多采用常規(guī)IMRT技術(shù)。在常規(guī)IMRT計劃設(shè)計過程中，考慮到雙側(cè)肺受量，通常采用沿縱隔方向交錯的布野原則，通過多葉準(zhǔn)直器調(diào)節(jié)射線強度。本研究中IMRT計劃均采用五野計劃，布野方式采用前三后二或者前一后四，照射角度為180°，230°，320°，300°，30°或是0°，140°，160°，220°，240°，考慮TD技術(shù)與IMRT技術(shù)劑量學(xué)和執(zhí)行效率比較的需要，TD技術(shù)采用同樣的布野方案。

本研究結(jié)果表明，TD技術(shù)與IMRT技術(shù)在靶區(qū)劑量均能滿足臨床要求，但TD計劃中靶區(qū)劑量在均勻性、最小劑量以及最大劑量等方面具備一定的優(yōu)勢。食管癌放射治療中通?？紤]最多的危及器官并發(fā)癥是放射性肺炎，而相關(guān)研究表明，放射性肺炎的發(fā)生概率與正常肺組織劑量體積參數(shù)正相關(guān)。諸多研究也認(rèn)為，雙肺劑量體積參數(shù)是預(yù)測放射性肺炎發(fā)生的主要因素，正常肺組織平均劑量、V5-30等劑量學(xué)參數(shù)可以較好的預(yù)測放射性肺炎的發(fā)生，其中雙肺V5可能是最有價值的預(yù)測指標(biāo)，當(dāng)V5＞55%時，2級以上的急性放射性肺炎發(fā)生率可能會明顯增高[12-14]。本研究結(jié)果中TD技術(shù)計劃中雙肺受量均低于IMRT，其中V10、V20以及V30有統(tǒng)計學(xué)差異，雙肺V5以及Dmean受量均低于IMRT，但無統(tǒng)計學(xué)差異。對脊髓的最大劑量Dmax進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)兩種計劃之間無統(tǒng)計學(xué)差異，心臟的V30和V40均無統(tǒng)計學(xué)差異。但TD技術(shù)的治療時間要長于IMRT技術(shù)，執(zhí)行效率相對要低。

本研究認(rèn)為，TD和IMRT均能實現(xiàn)良好的劑量分布，滿足靶區(qū)和危及器官各項劑量限制要求，均可用于中下段食管癌放射治療。TD技術(shù)劑量調(diào)制能力更強，全肺受量具有一定的優(yōu)勢，對于需要嚴(yán)格限制雙肺受量的患者可優(yōu)先選用；而IMRT技術(shù)則具備一定的效率優(yōu)勢，更適用于無法堅持較長時間治療的患者，并能提高治療效率降低設(shè)備損耗。因此，TD技術(shù)在中下段食管癌放射治療中具有一定的臨床應(yīng)用價值，可以作為中下段食管癌放射治療新的治療手段選擇之一。

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Application of Tomo Direct in the radiotherapy for esophageal carcinoma of mid-lower part/ DU Le-hui, DAI Xiang-kun, XIE Chuan-bin, et al//China Medical Equipment,2017,14(7):28-31.

Objective: To compare and analyze dosimetric differences between tomo direct (TD) and intensity modulated radiation therapy (IMRT) in the treatment for esophageal carcinoma of middle and lower part, and evaluate the feasibility of TD in the treatment. Methods: 10 patients with esophageal carcinoma of middle and lower part were enrolled in this retrospective study. The prescription dose was 63 Gy/30 F for planned gross target volume (PGTV), and 54 Gy/30 F for planned target volume (PTV). All of 10 patients were redesigned in TD plan as original radiation angle of IMRT plan apiece, and two kinds of planning target region and dose parameter of organ at risk (OAR) were evaluated, and the differences of treatment time and monitor unit (MU) also were compared, respectively. Results: For PGTV, the Dmean, D2and homogeneity index (HI) of TD plans were significantly better than those of IMRT plans (t=-2.737, t=-3.471, t=-3.709, P＜0.05). The

doses of double lung of TD plan were lower than that of IMPT plan, and the differences of V10, V20and V30between the TD plan and IMRT plan were statistically significant (t=-2.165, t=-3.40, t=-4.114, P＜0.05). While the received dose of spinal cord and heart between them were not significant. In the implement efficiency, the treatment time of TD plan was longer than that of IMRT plan. Conclusion: The preventive effect for lung of TD plan is obviously superior to IMRT plan when the same radiation field is chosen. Although treatment time of TD plan is longer, it still is a recommendable choice in clinical application.

Tomo direct; Intensity-modulated radiation therapy; Esophageal carcinoma; Dosimetry

Department of Radiotherapy, Chinese People's Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China.

杜樂輝,女,(1981- ),博士，主治醫(yī)師。解放軍總醫(yī)院放射治療科，研究方向：胸部惡性腫瘤的精確放射治療。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.007

2017-04-22

1672-8270(2017)07-0028-04

R815

A

；國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0904600)“以生物組學(xué)特征與多模態(tài)功能影像為基礎(chǔ)的多線束精準(zhǔn)放療方案研究”

①解放軍總醫(yī)院放射治療科 北京 100853

*通訊作者：qubl6212@sina.com