咽喉部鱗癌螺旋斷層放射治療*不同鉛門模式的劑量學(xué)研究

蔡博寧　解傳濱*　孟玲玲　葛瑞剛　鞏漢順　羅燕容　鞠忠建

咽喉部鱗癌由于其解剖位置特殊，且具有高侵襲性和高復(fù)發(fā)性的特點，通過手術(shù)的綜合治療，如術(shù)前和術(shù)后放射治療可以明顯降低腫瘤的局部復(fù)發(fā)機會。調(diào)強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)可在高劑量照射腫瘤靶區(qū)的同時，有效地保護周圍的正常組織，降低口腔黏膜炎、咽喉疼痛以及唾液腺損傷等不良反應(yīng)程度，已成為咽喉部腫瘤放射治療的首選技術(shù)[1]。應(yīng)用螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy，HT)技術(shù)治療咽喉部鱗癌，相對靜態(tài)調(diào)強放射治療(step-and-shoot intensity modulated radio therapy，SaS IMRT)以及快速容積(rapid arc，RA)選擇調(diào)強放射治療，在靶區(qū)劑量分布以及周圍危及器官的保護上具有明顯的優(yōu)勢[2-3]。

近年來，HT在靜態(tài)鉛門技術(shù)(fixed jaw)基礎(chǔ)上，又新增了動態(tài)鉛門技術(shù)(dynamic jaw)，為探討技術(shù)進步對咽喉部腫瘤危及器官劑量的影響，本研究進行了不同鉛門模式下的劑量學(xué)比較。

1　資料與方法

1.1　臨床病例與定位方法

選取2017年1-12月在解放軍總醫(yī)院放射治療科接受術(shù)后放射治療的8例咽喉部鱗癌患者，其中聲門上型喉癌4例，下咽癌4例。所有患者均采用仰臥位，頭頸肩熱塑體模固定，行增強CT定位掃描，掃描范圍自頭頂至鎖骨頭下3 cm，掃描層厚0.3 cm。

1.2　靶區(qū)定義與處方劑量

患者定位圖像以醫(yī)學(xué)數(shù)字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)RT格式傳輸至Pinnacle 3 Ver 8.0 m治療計劃系統(tǒng)，經(jīng)平掃與增強掃描圖像融合后由同一醫(yī)生在平掃序列上進行靶區(qū)及危及器官的勾畫。計劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)分為高危計劃靶區(qū)(PTV1)和低危計劃靶區(qū)(PTV2)，所有PTV1均包括雙側(cè)Ⅱ～Ⅳ區(qū)淋巴結(jié)引流區(qū)，兩者的處方劑量分別為60.2 Gy/28 F、2.15 Gy/F和50.4 Gy/28 F、1.80 Gy/F。正常器官的限制劑量：腮腺平均劑量(Dmean)＜28 Gy，口腔接受照射劑量＞40 Gy體積的百分比V40＜30%，腦干Dmax＜54 Gy，脊髓Dmax＜45 Gy，要求處方劑量覆蓋95%的靶體積。

1.3　計劃設(shè)計

將勾畫好的靶區(qū)及正常器官的CT圖像傳輸至Hi.Art計劃系統(tǒng)，由同一物理師分別設(shè)計鉛門寬度為1.05 cm、2.512 cm及5.05 cm的3組靜態(tài)鉛門計劃，即定義為F1.0組、F2.5組和F5.0組；以及寬度為2.512 cm和5.05 cm的2組動態(tài)鉛門計劃，即定義為D2.5組和D5.0組。5組計劃中螺距(Pitch)和調(diào)制因子(modulate factor，MF)分別為0.287和2.4。

1.4　物理參數(shù)與劑量學(xué)比較

對危及器官(organ at risk，OAR)腮腺和口腔進行劑量學(xué)評估，分別評估兩器官的Dmean及各自接受照射劑量＞5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy、40 Gy和50 Gy體積的百分比，即V5、V10、V20、V30、V40和V50。

1.5　統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析，計算結(jié)果采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，進行配對樣本t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1　腮腺劑量學(xué)分析

臨床正常組織放射效應(yīng)定量分析QUANTEC[4]建議，腮腺Dmean＜25 Gy以盡量減輕口干癥程度，本組研究要求Dmean＜28 Gy。5組計劃中，鉛門寬度最小的F1.0組計劃腮腺Dmean最低，平均為20.83 Gy，相對其他4組計劃具有明顯的統(tǒng)計學(xué)優(yōu)勢；靜態(tài)鉛門模式寬度最高的F5.0組計劃的腮腺Dmean平均為29.63 Gy，相對其他4組計劃未達到劑量限制要求，且明顯高于D5.0組計劃的25.76 Gy，結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.41，P＜0.05)；動態(tài)鉛門模式最小寬度為2.5 cm，D2.5組計劃的腮腺Dmean平均為22.87 Gy，優(yōu)于較寬的D5.0組計劃，雖然較F1.0組計劃高，但仍然小于同樣寬度F2.5組計劃的24.41 Gy，D2.5組與F2.5組計劃差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.59，P＞0.05)。通過對其他指標(biāo)的比較，F(xiàn)1.0組計劃僅在V5上高于D2.5組計劃，且差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.66，P＞0.05)，而V10、V20、V30、V40、V50的數(shù)值均為最低。F5.0組計劃僅在V50這一指標(biāo)低于D5.0組計劃，其他指標(biāo)均為最高。結(jié)果同樣顯示，D2.5組相對F2.5組計劃降低了腮腺的低劑量區(qū)，見表1。

表1　不同鉛門模式腮腺的劑量參數(shù)比較(Gy,　x-±s)

表2　不同鉛門模式口腔的劑量參數(shù)比較(Gy,　x-±s)

2.2　口腔劑量學(xué)分析

本研究計劃設(shè)計時對口腔的限制為V40＜30%，研究結(jié)果與腮腺類似，F(xiàn)1.0組計劃口腔V40最低，平均為8.21 Gy，與D2.5組計劃相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.59，P＞0.05)；D2.5組與F2.5組計劃的V40數(shù)值相近，分別為10.34 Gy和10.14 Gy；F5.0組計劃的口腔V40仍然為5組計劃最高。比較V5、V10、V20、V30、V50及Dmean等各項指標(biāo)，F(xiàn)1.0組計劃的數(shù)值均為最低，其次為D2.5組計劃，且大部分具有統(tǒng)計學(xué)差異，見表2。

3　討論

咽喉部腫瘤主要治療失敗的原因為局部復(fù)發(fā)，放射治療在治療過程中具有重要地位。IMRT計劃作為優(yōu)選的放射治療技術(shù)，要求達到靶區(qū)的高適形度劑量分布，并盡可能的降低腮腺、口腔等OAR受量。相對于鼻咽癌，咽喉部鱗癌放射治療范圍僅照射部分腮腺，IMRT計劃設(shè)計時應(yīng)注意靶區(qū)范圍外的腮腺的低劑量區(qū)范圍，避免額外照射。此外，由于咽喉部鱗癌主要原發(fā)部位位于咽喉，口腔的受照劑量相對也較高，有效的劑量跌落也可以減少口腔的低劑量區(qū)范圍。由于HT是通過一定寬度射野在縱軸方向上旋轉(zhuǎn)疊加實現(xiàn)靶區(qū)的照射，由此造成靶區(qū)劑量縱向延伸現(xiàn)象，前期的HT使用靜態(tài)鉛門技術(shù)制定計劃，靶區(qū)剛剛接近鉛門邊界和將要離開鉛門邊界時，整個鉛門都將按照預(yù)設(shè)寬度全部打開，導(dǎo)致靶區(qū)縱向邊緣劑量延伸，造成靶區(qū)邊界區(qū)域受照劑量的增加。HT靜態(tài)鉛門模式有1.05 cm、2.512 cm及5.05 cm的3種寬度選擇，在制定咽喉部鱗癌計劃時，如果選擇最大的5.05 cm，腮腺受到額外照射的體積增加，劑量的延伸會明顯增加受照劑量。本研究顯示，F(xiàn)5.0組計劃的腮腺各項指標(biāo)均較差，且腮腺Dmean平均為29.63 Gy，并未達到劑量限制要求。如果選用寬度最小的1.05 cm進行計劃設(shè)計，可以減少邊緣劑量，本研究中也顯示了F1.0組計劃的劑量學(xué)優(yōu)勢。SaS IMRT和RA鉛門固定，并不涉及鉛門寬度的選擇。本研究對下咽癌SaS IMRT與HT進行了劑量學(xué)研究[5]結(jié)果顯示，相比SaS IMRT 計劃的靶區(qū)覆蓋度、均勻性及適形度均不如F1.0組與F2.5組計劃；在OAR的比較中，SaS IMRT的腮腺Dmean低于F2.5組計劃，但仍較F1.0組偏高。腮腺V20、V30及V40的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但從均值上分析，F(xiàn)1.0組計劃仍顯著降低了腮腺20～40 Gy間受照射的體積；口腔V20、Dmean的差異也均有統(tǒng)計學(xué)意義，F(xiàn)1.0組的劑量優(yōu)勢更加明顯。后續(xù)本研究繼續(xù)進行了HT的F2.5計劃與RA的比較，HT計劃的腮腺和口腔的V30、V40以及Dmean均略低于RA計劃[6]。Broggi等[7]所做的劑量學(xué)研究結(jié)果顯示，腮腺Dmean平均值HT為24.7 Gy，RA為34.8 Gy，顯示HT較RA明顯降低了腮腺Dmean，結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)意義。

在靜態(tài)鉛門基礎(chǔ)上，HT發(fā)展了動態(tài)鉛門技術(shù)，在靶區(qū)接近鉛門邊界時，鉛門只開1.05 cm，隨著靶區(qū)向前移動，鉛門才慢慢全部打開；在靶區(qū)離開鉛門時，鉛門隨靶區(qū)的移動而移動，直至縮窄至1.05 cm，這樣在靶區(qū)縱軸方向上有效的改善了靶區(qū)邊緣的劑量梯度。對于前列腺癌放射治療中的膀胱、直腸以及肺癌放射治療時累及的肺，其整個器官只受到部分的照射，與腮腺在咽喉部鱗癌放射治療情況類似，動態(tài)鉛門的應(yīng)用可以避免較多的額外照射，減少容積-劑量指標(biāo)。本研究前期對前列腺癌[8]和肺癌[9]的研究中的結(jié)果顯示，動態(tài)鉛門模式有效降低了各OAR的劑量學(xué)指標(biāo)。

但是，動態(tài)鉛門計劃的機器MU及計劃實施(出束)時間較靜態(tài)鉛門計劃有增加的趨勢。本研究在前列腺癌的研究中顯示，5組計劃中機器MU、時間隨F5.0組、D5.0組、F2.5組、D2.5組以及F1.0組的順序依次遞增[8]。前期下咽癌的劑量學(xué)研究顯示，F(xiàn)1.0組計劃的平均機器MU、計劃實施(出束)時間分別為F2.5組計劃的2.46和2.42倍。因此，日常臨床工作中2.512 cm的靜態(tài)鉛門模式較1.05 cm常用。本研究鉛門進行了不同寬度鉛門的劑量學(xué)比較，F(xiàn)1.0組計劃在腮腺的各項指標(biāo)以及口腔V40比較中都處于優(yōu)勢。在口腔其他指標(biāo)中，F(xiàn)1.0組計劃的口腔Dmean平均為18.89 Gy，相對其他計劃具有明顯的統(tǒng)計學(xué)優(yōu)勢，其次為D2.5組計劃的20.13 Gy。本研究對咽喉部鱗癌前期的臨床研究顯示，在限制口腔V40的前提下，V30與口腔黏膜炎程度相關(guān)[10]。本研究也顯示了在減少口腔V30劑量上，F(xiàn)1.0組和D2.5組計劃分別是不同鉛門模式下最佳的計劃。此外，從本研究的結(jié)果來看，F(xiàn)5.0組計劃并不適用咽喉部鱗癌的放射治療，而D5.0組各項指標(biāo)與F2.5組相近，D2.5組各項指標(biāo)與F1.0組相近。相對于F1.0組計劃的復(fù)雜，D2.5組可能效率更高。由于咽喉部鱗癌靶區(qū)范圍相對較小，定位CT掃描層厚多為0.3 cm，提示實際臨床治療中，動態(tài)鉛門模式下的計劃可以與比其小一檔鉛門寬度的靜態(tài)計劃相比較。

本研究的結(jié)果顯示，應(yīng)用HT治療咽喉部鱗癌，動態(tài)鉛門模式下寬度為2.512 cm的D2.5組計劃與靜態(tài)鉛門模式下的F1.0組計劃相近，優(yōu)于F2.5組計劃，在得到近乎相當(dāng)?shù)膭┝糠植蓟A(chǔ)上，動態(tài)鉛門可有效提高計劃的實施效率。