基于DMLC技術(shù)的不同布野方式治療復(fù)雜食管癌的劑量學(xué)研究

花 蕾 孫 菁 張建英 肖 寒 郭根武

（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放療科 上海 200032）

食管癌是我國(guó)的常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤［1］，放療是其主要治療手段之一［2］，可供選擇的技術(shù)有三維適形放療（3-dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）、調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiationtherapy，IMRT）和螺旋斷層調(diào)強(qiáng)技術(shù)［3］。對(duì)于純頸段、胸段食管癌，有研究表明旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療（volumetric modulated arc radiotherapy，VMAT）優(yōu)于固定野調(diào)強(qiáng)放療，優(yōu)于適形放療［4］。但是面對(duì)全段食管癌和淋巴結(jié)眾多的上中段食管癌，采用VMAT及 5～7野的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)（step-and-shoot IMRT，SS-IMRT）并不具有優(yōu)勢(shì)［5］，無(wú)法有效降低肺、心臟及脊髓的受量［6］。動(dòng)態(tài)多葉光柵（dynamics multi-leave collimators，DMLC）雖然也是固定野調(diào)強(qiáng)，但相對(duì)于SS-IMRT有更高的調(diào)制力，相對(duì)于VMAT又限制了入射角度，因此在復(fù)雜食管癌的計(jì)劃設(shè)計(jì)中有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在2019版的《中國(guó)食管癌放射治療指南》中，建議固定野采用5～7野6 MV的X線，盡量避開(kāi)穿射雙側(cè)肩膀設(shè)野。雖然指南建議使用5～7野，但是對(duì)于復(fù)雜食管癌患者，基于DMLC技術(shù)的9野計(jì)劃可能獲得劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)比較基于DMLC技術(shù)的9野和7野計(jì)劃的劑量學(xué)研究，討論復(fù)雜食管癌9野方式的可行性。

資料和方法

選取2018—2019年復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放療科收治的13例全段食管癌及上中段食管癌患者，進(jìn)行回顧性研究，患者均知情同意。入組標(biāo)準(zhǔn)：（1）具有食管腫瘤原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，且包括兩個(gè)及以上區(qū)域淋巴引流區(qū)；（2）靶區(qū)長(zhǎng)度＞15 cm；（3）靶區(qū)最大橫徑大于10 cm，縱膈段靶區(qū)最大橫徑＞6 cm。入組病例中全段食管癌9例，上中段食管癌4例，均為晚期，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，行同步化療?；颊叩哪[瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV）、腫瘤轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（gross target volume of nodes，GTVnd）和臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）均由本科食管癌組醫(yī)師勾畫(huà)，CTV包括GTV、GTVnd及相應(yīng)的淋巴引流區(qū)：GTV平面外放0.8～1 cm，上下外放3～5 cm；GTVnd平面外放0.8～1 cm，上下外放1.5～2 cm，所有層面遇到自然解剖屏障時(shí)酌情調(diào)整收回。將各GTV、GTVnd及CTV三維均勻外擴(kuò)0.5～1 cm獲得計(jì)劃腫瘤靶區(qū)（PGTV及PGTVnd）及計(jì)劃臨床靶區(qū)（PCTV）。PTV長(zhǎng)度17.97～34.86 cm，中位長(zhǎng)度27.13 cm，平均長(zhǎng)度26.66 cm。PTV最大橫徑10.58～16.51 cm，平均值13.67 cm。PTV縱隔段最大橫徑6.26～8.73 cm，平均值 7.53 cm。PTV體積431.35～1 555.76 cm3，平均體積 892.79 cm3。

靶區(qū)勾畫(huà)及計(jì)劃設(shè)計(jì) 患者掃描定位后CT圖像傳至治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)及正常組織勾畫(huà)。采用常規(guī)分割，分30次，PGTV及PGTVnd分別給予處方劑量60及66 Gy，PCTV給予處方劑量45～54 Gy。

兩種布野方式均采用避開(kāi)雙側(cè)臂膀上下布野，7野計(jì)劃 Gantry角度為 180°、150°、45°、15°、345°、315°及210°；9野計(jì)劃上野權(quán)衡避肺及Gantry使用效率，結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)，邊側(cè)射野角度以最多切約1/3單側(cè)肺為限，下野避開(kāi)脊髓均分。Gantry角度為168°、143°、50°、25°、0°、335°、310°、217°及 192°，Colli角度均為45°。兩種方式保持等中心一致，最大控制點(diǎn)數(shù)為60，最小子野寬度為0.6 cm，劑量?jī)?yōu)化模式采用約束優(yōu)化，優(yōu)化函數(shù)保持不變，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

計(jì)劃評(píng)估 通過(guò)體積劑量直方圖（dose volume histograms，DVH）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用PTV內(nèi)的最大劑量來(lái)評(píng)估靶區(qū)熱點(diǎn)，靶區(qū)的均勻度及適形度采用均勻性指數(shù)（heterogeneity index，HI）及適形指數(shù)（conformity index，CI）進(jìn)行評(píng)價(jià)。CI=Vrx2/TV×Vri，其中TV為PTV體積；Vrx為感興趣劑量曲線所覆蓋的PTV體積；Vri為感興趣劑量曲線所覆蓋的總體積，CI越接近1越好。HI=D5%/D95%，其中D5%是指5%PTV體積所受的照射劑量，D95%是指95%PTV體積所受的照射劑量，HI越接近1越好。雙肺評(píng)估至少受到5、10、20和30 Gy的體積（V 5、V 10、V 20和 V 30）及雙肺平 均 劑 量（mean dose，Dmean）。心臟評(píng)估至少受到40 Gy的體積（V 40）及Dmean。脊髓評(píng)估最大劑量（maximum dose，Dmax）和 脊 髓 外 擴(kuò) 5 mm（planning risk volume of 5 mm，PRV 5）最大劑量。用控制點(diǎn)數(shù)（control point，CP）評(píng)價(jià)加速器使用效率，用機(jī)器跳數(shù)（monitor unit，MU）評(píng)價(jià)射線的使用效率。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 通過(guò)SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行雙側(cè)配對(duì)t檢驗(yàn)。結(jié)果用x±s表示，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

9野計(jì)劃PCTV的HI和PGTV的CI均優(yōu)于7野計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.030和0.003）；PGTVnd和PCTV的CI劣于7野計(jì)劃，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.104和0.078）；PGTV和PGTVnd的HI及Dmax優(yōu)于7野計(jì)劃，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.799、0.389和 0.151，表 1）。

9 野 計(jì) 劃 雙 肺 V 20、V 30、Dmean，心 臟 V 40、Dmean，脊髓PRV 5 Dmax均優(yōu)于7野計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué) 意 義（P＜0.001、＜0.001、P=0.009、0.017、0.022和 0.018）；雙肺V 5、V 10劣于 7野計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.003和0.042）；脊髓Dmax優(yōu)于7野計(jì)劃，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.087，表2～3）。

9野計(jì)劃CP及MU均高于7野計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.001，表3）。

表1 不同布野方式HI、CI及Dmax的差異比較Tab 1 Comparison of differences in HI，CI and Dmax of different field design plans （）

表1 不同布野方式HI、CI及Dmax的差異比較Tab 1 Comparison of differences in HI，CI and Dmax of different field design plans （）

HI：Heterogeneity index；CI：Conformity index；Dmax：Maximum dose.Paired t-test，df=12.

Plan Dmax（%）110.99±2.29 111.79±1.88-1.535 0.151 PGTV HI 1.07±0.01 1.07±0.02-0.261 0.799 B9 B7 t P CI 0.79±0.07 0.76±0.09 3.731 0.003 PGTVnd HI 1.07±0.01 1.07±0.02-0.894 0.389 CI 0.00±0.00 0.01±0.01-1.758 0.104 PCTV HI 1.32±0.06 1.34±0.07-2.459 0.030 CI 0.37±0.08 0.38±0.08-1.927 0.078

表2 不同布野方式下雙肺受量的差異比較Tab 2 Comparison of differences in the volumes of lungs with different field design plans （）

表2 不同布野方式下雙肺受量的差異比較Tab 2 Comparison of differences in the volumes of lungs with different field design plans （）

Plan B9 B7 t P V 5（%）71.06±7.22 67.56±7.60 3.781 0.003 V 10（%）50.64±6.68 48.64±5.58 2.270 0.042 V 20（%）23.72±5.34 27.81±4.48-5.461＜0.001 V 30（%）10.64±3.98 12.19±4.21-5.510＜0.001 Dmean（Gy）1 383.09±185.26 1 418.95±184.67-3.088 0.009

表3 不同布野方式下心臟、脊髓受量及機(jī)械參數(shù)的差異比較Tab 3 Comparison of differences in the volumesof heart and spinal，and mechanical parameters with different field design plans（）

表3 不同布野方式下心臟、脊髓受量及機(jī)械參數(shù)的差異比較Tab 3 Comparison of differences in the volumesof heart and spinal，and mechanical parameters with different field design plans（）

CP：Control point；MU：Monitor unit；SC：Spine cord；PRV 5：Planning risk volume of 5 mm.

Heart Plan SC MU 1 025.37±232.58 915.96±191.38 4.753＜0.001 B9 B7 V 40（%）15.25±7.16 16.02±7.72-2.767 0.017 t P Dmean（Gy）2 761.89±431.29 2 835.17±429.99-2.619 0.022 Dmax（Gy）3 976.95±513.15 4 059.23±462.77-1.860 0.087 Dmax of PRV 5（Gy）4 564.65±613.36 4 646.44±626.00-2.725 0.018 Mechanical parameters CP 395.15±49.18 344.77±33.00 5.247＜0.001

討論研究顯示，除了PGTVnd和PCTV的CI劣于7野計(jì)劃（無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異），DMLC技術(shù)9野計(jì)劃的HI、CI及熱點(diǎn)控制均優(yōu)于7野計(jì)劃。這是由于PGTVnd照射劑量較高，優(yōu)化心肺高劑量區(qū)對(duì)其影響較大；而PCTV內(nèi)包含多個(gè)靶區(qū)的劑量梯度，內(nèi)部各GTV的優(yōu)化降低了整體的適形度。從整體上來(lái)說(shuō)，還是由于患者計(jì)劃靶區(qū)很大且極不規(guī)則，在計(jì)劃調(diào)制中考慮優(yōu)先保護(hù)危及器官擠壓了HI及CI的優(yōu)化空間。

9野計(jì)劃顯著降低了心臟及脊髓的受量，對(duì)于心臟功能較弱的患者及有心臟疾病患者可提供更好的獲益。而在脊髓的保護(hù)上，9野計(jì)劃中的脊髓及PRV 5的Dmax均低于7野計(jì)劃，根據(jù)ICRU 83號(hào)報(bào)告［7］，串聯(lián)器官的評(píng)價(jià)指標(biāo)為D2%用以代替最大劑量，9野計(jì)劃脊髓V 45及脊髓PRV 5 V 50均滿足此指標(biāo)，7野中則有3例無(wú)法達(dá)到。所以對(duì)于靶區(qū)多層抵近脊髓的復(fù)雜食管癌患者，9野計(jì)劃可以為脊髓提供更好的保護(hù)，降低呼吸運(yùn)動(dòng)及擺位不確定性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于雙肺的保護(hù)，9野計(jì)劃增加了V 5、V 10，降低了V 20、V 30及Dmean。這是由于9野計(jì)劃擴(kuò)大了射線的入射范圍，進(jìn)而增加了雙肺低劑量區(qū)域的照射體積。有研究表明V 5及V 10是放射性肺炎的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)因素之一［8］，而V 20及Dmean不僅是放射性肺炎發(fā)生的危險(xiǎn)因素，且與其嚴(yán)重程度相關(guān)［9］，Tsujino等［10］研究了71例同步化療的肺癌患者：V 20為20%～30%時(shí)，放射性肺炎發(fā)生率為38%；V 20＞30%時(shí)，放射性肺炎發(fā)生率為56%。9野計(jì)劃只有1例V 20＞30%，而7野計(jì)劃有4例。9野計(jì)劃有效降低了雙肺V 20、V 30及Dmean，在一定程度上降低了放射性肺炎的發(fā)生率及其危險(xiǎn)程度。

9野計(jì)劃CP及MU均高于7野計(jì)劃，表明前者增加了治療時(shí)間，降低了射線的使用效率。食管癌患者一般預(yù)后較差，生存率較低［11］。而復(fù)雜的食管癌患者往往處于病理晚期，增加治療時(shí)間導(dǎo)致的主觀不良體驗(yàn)感及MU增加導(dǎo)致的第二原發(fā)腫瘤風(fēng)險(xiǎn)可以適當(dāng)忽略。

綜上所述，對(duì)于復(fù)雜食管癌患者，基于DMLC技術(shù)的9野計(jì)劃具有劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，可以減少正常組織的高劑量照射區(qū)域，使患者獲益。建議根據(jù)患者實(shí)際情況，將9野計(jì)劃作為優(yōu)選方案之一。

作者貢獻(xiàn)聲明花蕾 論文構(gòu)思、撰寫(xiě)和修訂，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。孫菁 提供病例，靶區(qū)及正常組織勾畫(huà)。張建英 論文構(gòu)思和修訂。肖寒，郭根武收集病例，完成患者知情同意工作。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。