食管癌有無均整器模式下的容積旋轉調強放療劑量學比較

賴沛寶，王丹丹，管世王，王繼宇，孟凡軍

（揭陽市人民醫(yī)院 放療科，廣東 揭陽 522000）

0 引言

放療是食管癌一種較為重要的治療手段，既可作為術前、術后的輔助治療，也可作為根治性治療。容積旋轉調強技術（VMAT）是目前一種常用的調強放療技術，具有靶區(qū)的均勻性和適形性較高、危及器官的劑量較低及治療時間相對較短等優(yōu)勢[1，2]。其中均整器的應用可以使靶區(qū)的劑量分布更均勻，但同時有其自身缺點：降低了劑量率、延長出束時間及機頭漏射和散射輻射增加等，移除均整器理論上可以改善上述缺點。因此有研究探索移除均整器后放療計劃的改變，例如在肺癌計劃的研究中發(fā)現(xiàn)無均整器模式是安全有效的，甚至在靶區(qū)劑量及危機器官保護方面具有一定優(yōu)勢[3，4]。目前關于食管癌無均整器模式方面的研究比較少，既往有關于胸上端食管癌無均整器（FFF）模式下的固定野適形調強（IMRT）與容積旋轉調強(VMAT)兩種計劃的靶區(qū)劑量學比較，顯示VMAT-FFF 模式在肺組織保護方面具有一定優(yōu)勢，且執(zhí)行時間更短、執(zhí)行效率高，但在靶區(qū)均勻性方面較差[5]。目前關于食管癌在VMAT 技術下有無均整器的對比研究較少，本文就食管癌上述兩種放療技術的靶區(qū)進行劑量學比較。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018 年10 月至2019 年9 月在我院就診并行根治性放療的食管癌患者20 例。其中男13 例，女7 例；平均年齡（58.47±8.20）；病變位于頸段者1 例，胸上端者7 例，胸中段者9 例，胸下段者3 例；病理類型：全部為鱗癌；分期：IIB期1例，IIIA 期4例，IIIB 期6 例，IVA 期9 例（AJCC 第八版）。

1.2 體位固定及CT 掃描

患者仰臥位，雙臂自然下垂放于身體兩側，使用真空袋固定，采用西門子大孔徑CT 進行定位掃描，層厚及層間距均為5mm。掃描范圍上界至顱底，下界至第二腰椎下緣，然后將獲得的CT 圖像傳輸至瓦里安Eclipse 15.5 版本的計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)勾畫

大體腫瘤區(qū)(gross tumor volume，GTV)包括食管原發(fā)病灶及食管旁腫大淋巴結。臨床腫瘤區(qū)(clinical tumor volume，CTV)包括高危臨床腫瘤區(qū)CTVl 及低危臨床腫瘤區(qū)CTV2；CTVl 軸向在GTV外擴5～10mm，縱向包括GTV 外10mm 食管及食管旁組織，不包括區(qū)域淋巴結：CTV2 在CTVl 基礎上軸向外擴20～40mm，加上相應層面縱隔淋巴引流區(qū)及縱膈2、4 淋巴引流區(qū)以及雙側鎖骨上淋巴引流區(qū)，CTV 根據(jù)椎體、血管等解剖屏障適當調整。如考慮患者耐受性差，則不包括鎖骨上淋巴引流區(qū)。計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)在各CTV 基礎上立體均勻外擴5mm。危及器官(OAR)包括脊髓、雙肺(除外CTV 部分)及心臟。

1.4 靶區(qū)處方要求

①食管癌靶區(qū)處方劑量：PTV60（CTV1 外擴5mm 形成）總劑量6000 cGy/28-29F，PTV54（CTV2外擴5mm 形成）總劑量5400 cGy/28-29F。PTV 大于95%體積接受≥100%的處方劑量，小于1%的體積接受≥107%的處方劑量。②危及器官劑量限制：雙肺V5 ≤65%，V20 ≤30%，V30 ≤20%；心臟D40 ≤60%；脊髓Dmax＜40Gy，脊髓計劃區(qū)Dmax＜45Gy。

1.5 計劃設計

放射治療計劃基于瓦里安Trilogy 直線加速器6MV-X 射線及Varian Eclipse(Version 15.5)三維放療計劃系統(tǒng)，采用了容積旋轉調強技術（VMAT）分別使用了FF 和FFF 兩種模式，每位患者共設計了2 個放射治療計劃。VMAT 計劃均采三弧照射(其中兩個斷弧照射整個靶區(qū)，360 度避開角度為60°-120°，300°-240°，一個360 度全弧，只照射頸部）。最大劑量率為600 MU/min，機架角度間隔為2，機架旋轉速率為4.8deg/s。

1.6 評估方法

治療計劃評估指標：均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)，HI=D5%/D95%，其中，D5%、D95%分別為靶區(qū)5%高劑量區(qū)域劑量及其他95%區(qū)域的劑量。適形指數(shù)(conformity index，CI），其中，TVpi 為處方劑量線面包繞的靶區(qū)體積，TV 為靶區(qū)體積，Vpi 為處方劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。D95%、D5%為靶區(qū)95%、5%體積受量的相關參數(shù)。

1.7 統(tǒng)計處理

數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差形式表示。采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件，分別對VMAT-FF 和VMAT-FFF 這兩種計劃的劑量學參數(shù)進行統(tǒng)計，符合正態(tài)分布的兩組數(shù)據(jù)進行t檢驗。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 靶區(qū)劑量參數(shù)

VMAT-FF 和VMAT-FFF 計劃均可滿足臨床需求。靶區(qū)劑量分布方面，兩靶區(qū)的PTV60 及PTV54 在平均劑量、均勻性、適形性方面均未見明顯差別，無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 20 例胸中段食管癌病例VMAT-FF 和VMAT-FFF 兩種計劃的靶區(qū)劑量學參數(shù)比較

2.2 危及器官劑量

兩種計劃在脊髓最大值、心臟（Dmean、V10、V20、V40）以及雙肺（Dmean、V5、V20、V30）均未見明顯統(tǒng)計學差異（P＞0.05），見表2。

表2 20 例胸中段食管癌病例VMAT-FF 和VMAT-FFF 兩種計劃的危及器官劑量學參數(shù)比較

續(xù)表2

2.3 機器跳數(shù)及出束時間

VMAT-FF 和VMAT-FFF 的機器跳數(shù)分別為（684.4±98.7）及（930.9±191.9），且差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。兩者的出束時間分別為（60.28±12）s 及（36.15±18）s，且差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（見表1）。

3 討論

食管癌在我國是一種常見的惡性腫瘤，在惡性腫瘤中居第7 位，發(fā)病率達14.9/10 萬[6]，放療是食管癌的重要治療手段。隨著技術的進步，放療技術由常規(guī)放療發(fā)展到三維適形放療再到調強放療，靶區(qū)適形性及周圍器官保護都有極大的提升[7]。其中均整器的應用使放療技術得到大幅發(fā)展，可使靶區(qū)劑量均勻分布，但同時應用均整器會降低劑量率、增加治療時間、增加機頭的散射輻射和漏射輻射及增加了射野外的放射劑量[7-8]。因此關于無均整器模式的研究逐漸興起，F(xiàn)FF 模式與FF 模式在物理學上的差異主要表現(xiàn)為劑量率高；空氣中輸出因子（機頭散射因子/準直器散射因子）較低；射線質軟；小面積射野產(chǎn)生更高的表面劑量，大面積射野產(chǎn)生相當?shù)幕蚋偷谋砻鎰┝?；半影較?。簧湟巴鈩┝浚ㄍ鈬鷦┝浚┹^小。近年來，F(xiàn)FF 模式已在立體定向放療中有較多研究：國內外均有研究[9-10]表明早期肺癌采用容積旋轉調強在FFF 模式下進行立體定向放療（SBRT）是安全可行的，同時一些肺轉移瘤及肝癌的SBRT 均可應用FFF 模式。常規(guī)劑量下的FFF模式尚未廣泛應用[11-12]，但既往有關于乳腺癌在保乳術后調強放療的研究表明，有無均整器兩種模式的IMRT 放療計劃均可滿足臨床治療需求，并且有著相似靶區(qū)劑量分布，CI 和HI 無明顯差異[13]。本研究也有類似發(fā)現(xiàn)：食管癌的VMAT-FF 和VMAT-FFF 兩種計劃中PTV60 及PTV54 的最大值、平均值、D98、D95、CI、HI 均無明顯差異，且均滿足臨床計劃需要。同時在本研究結果顯示，兩種模式下的危及器官劑量也無統(tǒng)計學差異，因此移除均整器并未對靶區(qū)整體的劑量分布產(chǎn)生明顯影響。

但本研究中兩種計劃的機器跳數(shù)有明顯差異：VMAT-FF 模式跳數(shù)明顯小于VMAT-FFF 模式（473.9±70.5 VS 735.7±98.2，P＜0.05），且差異有統(tǒng)計學意義。原因考慮為FFF 模式移除了均整器更換成薄銅片，因此導致射線軟化，F(xiàn)FF 模式的6MV-X射線質更接近4MV-X 射線質，因此在相同劑量下FFF模式需要輸出更多機器跳數(shù)以滿足深部區(qū)域處的靶區(qū)劑量[14]。FFF 模式的最大劑量率達1400MU/min，而FF 模式下最大劑量率為600MU/min。高劑量率的優(yōu)勢表現(xiàn)為同一控制點劑量率的調制范圍大，較少的子野數(shù)即可滿足該方向的劑量要求，單個控制點的治療時間縮短，進而引起機架旋轉速度相對較快，因此FFF 模式的出束時間比后者短。在本研究中確實證實了這一點：VMAT-FFF 模式的出束時間明顯小于VMAT-FF 模式（57.0±6.6s VS 36.6±17s，P＜0.05），且差異有統(tǒng)計學意義，因此VMAT-FFF模式的治療時間明顯縮短。治療時間是評估放療技術優(yōu)劣的重要參數(shù)，因為治療時間的減少可以降低患者體位改變的概率，從而可提高了治療的精度。既往有研究表明治療時間的延長或可導致目標靶區(qū)在治療過程中移位從而導致“脫靶”[15]，且對于一些特殊固定體位的病人，減少治療時間可大大減少治療不適感，提高病人的順應性。既往肺癌的無均整器模式的立體定向放療研究中表明相比于均整模式，非均整模式可大幅縮短治療時間，且靶區(qū)的劑量相當，正常組織的受量未增加[16]。此外，一些臨床前的研究表明[17-18]，非均整射線可減少低劑量區(qū)邊緣的光子污染，且減少MLC 多葉光柵的泄漏。有研究表明，非均整器模式可減少約70%的光子散射污染，因此或可減少二次腫瘤的發(fā)生概率[19]。Hall等人的研究也表明應用FFF 模式能有效減少正常組織的受照劑量、縮短治療時間，因此也可以降低放療后二次癌癥發(fā)生的概率[20]。高劑量率的另一個優(yōu)勢為可能有更好的腫瘤殺傷效應，不過該結論目前僅在體外實驗中被證實[21]。即使在常規(guī)劑量的放療計劃中，非均整治療模式仍可能有潛在獲益。

綜上所述，本研究通過對比20 例胸中段食管癌VMAT-FF 和VMAT-FFF 兩種模式的放療計劃，發(fā)現(xiàn)二者在靶區(qū)劑量學及危及器官劑量參數(shù)方面均無明顯差異，均可滿足臨床需求。而VMAT-FFF 模式可以減少出束時間進而提高治療效率，具有一定優(yōu)勢。