胸中段食管癌有無均整器模式下的固定野調(diào)強與容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療劑量學比較

賴沛寶 管世王 王丹丹 王繼宇 孟凡軍 林志雄

1揭陽市人民醫(yī)院放療科，廣東 522000；2汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東 515031

放療是食管癌一種非常重要的治療手段［1］。目前食管癌放療常用的技術(shù)包括固定野調(diào)強放療（ssIMRT）及容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（VMAT）。2種技術(shù)各有其特點，其中ssIMRT可按要求對射野內(nèi)各點的輸出劑量進行調(diào)制，從而獲得較好的劑量分布。VMAT在適形指數(shù)（CI）、機器跳數(shù)（MU）以及治療時間方面更有優(yōu)勢。但在危及器官（OAR）保護方面目前尚未得到明確結(jié)論［2-3］。因此食管癌患者更適合采用何種調(diào)強技術(shù)仍需進一步研究。放療技術(shù)的大幅發(fā)展有賴于均整器（FF）的應(yīng)用，均整器可使靶區(qū)劑量均勻分布，但同時會降低劑量率、增加出束時間（DT）［4］及射野外的放射劑量。無均整器模式（FFF）可在一定程度上避免上述缺點［5-6］，目前已在肺癌、前列腺癌、頭頸部腫瘤等的放射治療中得到驗證［7-9］。目前關(guān)于食管癌FFF放療方面的研究比較少，本文就食管癌靶區(qū)分別應(yīng)用ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF這4種技術(shù)制作的靶區(qū)進行劑量學比較及討論。

1 資料與方法

1.1 本研究所用儀器設(shè)備定位掃描：西門子SOMATOM Definition AS open大孔徑CT。計劃系統(tǒng)：美國瓦里安Eclipse 15.5版本的計劃系統(tǒng)。加速器：美國瓦里安Trilogy醫(yī)用直線加速器。

1.2 病例選取選取2018年10月至2019年9月在揭陽市人民醫(yī)院就診并行根治性放療的胸中段食管癌患者20例，其中男15例，女5例；年齡范圍為43～80歲，平均年齡63.5歲；均為病理確診的食管鱗癌；根據(jù)美國癌癥聯(lián)合會（AJCC）第8版區(qū)域淋巴結(jié)和遠處轉(zhuǎn)移（TNM）分期，T2～T4，N0～N3，M0。

1.3 體位固定及CT掃描患者仰臥位，雙臂自然下垂至身體兩側(cè)，使用真空袋固定，西門子大孔徑CT進行定位掃描，層厚及層間距均為5 mm。掃描范圍上界至顱底，下界至第2腰椎下緣，然后將獲得的CT圖像傳輸至美國瓦里安Eclipse 15.5版本的計劃系統(tǒng)。

1.4 靶區(qū)勾畫大體腫瘤區(qū)（GTV）包括胸部CT或正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET-CT）、胃鏡、食管造影、定位CT等影像參考的食管原發(fā)腫物以及PET-CT攝取增高或直徑＞1 cm的食管旁淋巴結(jié)。臨床腫瘤區(qū)（CTV）包括高危臨床腫瘤區(qū)CTV1及低危臨床腫瘤區(qū)CTV2；CTV1包括GTV軸向外擴5～10 mm及縱向外擴10 mm的食管及食管旁組織，不包括區(qū)域淋巴結(jié)；CTV2包括CTV1縱向外擴20～40 mm及縱膈2、4、7區(qū)淋巴引流區(qū)和雙側(cè)鎖骨上淋巴結(jié)引流區(qū)，CTV根據(jù)椎體及血管等結(jié)構(gòu)適當調(diào)整。計劃靶區(qū)（PTV）在各CTV基礎(chǔ)上立體均勻外擴5 mm。OAR包括脊髓、雙肺（除外CTV部分）及心臟。

1.5 靶區(qū)處方要求食管癌靶區(qū)處方劑量：CTV1的計劃靶區(qū)（PCTV1）總劑量6 000 cGy/28 F，CTV2的計劃靶區(qū)（PCTV2）總劑量5 400 cGy/28 F。PTV＞95%的體積接受≥100%處方劑量，＜1%的體積接受≥107%處方劑量。OAR劑量限制：雙肺V5≤65%，V20≤30%，V30≤20%；心臟D40≤60%；脊髓最大劑量（Dmax）＜40 Gy，脊髓計劃區(qū)Dmax＜45 Gy。

1.6 計劃設(shè)計所有放療計劃均由2位中級以上的物理師共同完成。計劃基于美國瓦里安Trilogy直線加速器模型設(shè)計，能量有2種（6 MV和6 FFF），Dmax率分別為600 MU/min和1 400 MU/min。該類型的加速器配有60對多葉光柵（MLC），中間40對葉片厚度為5 mm，外側(cè)20對葉片厚度為10 mm。放射治療計劃采用了ssIMRT及VMAT分別使用了FF和FFF 2種模式，每位患者共設(shè)計了4個放射治療計劃（ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF）。

ssIMRT計劃均采用各向異性分析算法（AAA），計算網(wǎng)格大小為2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm；采用固定機架角動態(tài)滑窗法實現(xiàn)，設(shè)計5個共面野，布野角度為120°、40°、320°、230°，劑量率為600 MU/min。VMAT計劃均采用三弧照射（其中2個斷弧照射整個靶區(qū)，360°避開角度為60°、-120°、300°、-240°，1個360°全弧，只照射頸部）。Dmax率為600 MU/min，機架角度間隔為2，機架旋轉(zhuǎn)速率為4.8 deg/s。

1.7 計劃評估指標CI＝（TVpi/TV）×（TVpi/Vpi），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。均勻性指數(shù)（HI）＝D5%/D95%，其中，D5%為5%的靶區(qū)體積的最高劑量，D95%為95%體積的最低劑量。

1.8 統(tǒng)計學處理采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件，按照數(shù)據(jù)是否為正態(tài)分布分為兩類，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準 差（）表 示，采 用 方 差 分 析 法 對ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF這4種計劃的劑量學參數(shù)進行比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義；差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)運用方差分析方法中的最小顯著差數(shù)法（LSD）進行兩兩比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用中位數(shù)（四分位間距）［M（QR）］形式表示，采用非參數(shù)秩和檢驗對4種計劃的劑量學參數(shù)進行比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義；差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)運用非參數(shù)檢驗中的獨立樣本檢驗進行兩兩比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

胸中段食管癌患者4種計劃靶區(qū)的劑量學參數(shù)比較見表1。（1）靶 區(qū) 劑 量 參 數(shù)：ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF 4種計劃均可滿足臨床需求。在靶區(qū)劑量分布方面，4種計劃的PTV Dmax、平均劑量（Dmean）、CI、HI均未見明顯區(qū)別。（2）OAR劑量：4種計劃的脊髓Dmax、心臟（Dmean、V10、V20、V40）以及雙肺（Dmean、V5、V20、V30）均未見明顯差異。（3）MU及DT：4種計劃中VMAT-FF MU最低［572.00（82.00）］，且差異有統(tǒng)計學意義（Z＝33.65，P＜0.05）。而DT則是VMAT-FFF最短［（37.08±17.32）s］，且差異有統(tǒng)計學意義（F＝15.04，P＜0.05）。計劃間比較發(fā)現(xiàn)VMAT技術(shù)相比于ssIMRT技術(shù)有更低的MU及更短的DT（ssIMRT-FF＞VMAT-FF，ssIMRT-FFF＞VMAT-FFF，均P＜0.05）；FFF模式相比于FF模式的DT更短 但MU更 高（ssIMRT-FFF＞ssIMRT-FF，VMAT-FFF＞VMAT-FF，均P＜0.05）。

表1 20例胸中段食管癌患者4種計劃靶區(qū)的劑量學參數(shù)比較

3 討 論

食管癌在我國一種常見的惡性腫瘤，居惡性腫瘤的第7位，發(fā)病率可達14.9/10萬［10］。放療是食管癌的重要治療手段，隨著技術(shù)的進步，放療技術(shù)從常規(guī)放療發(fā)展至三維適形放療再到ssIMRT及VMAT，靶區(qū)適形性及周圍器官保護都有極大的提升［11-12］。而近年來，關(guān)于FFF模式下的放療也日益興起，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(zhì)軟、小面積射野產(chǎn)生更高的表面劑量、大面積射野產(chǎn)生相當或更低表面劑量、半影較小、射野外劑量（外圍劑量）較小［13］。

本研究就胸中段食管癌調(diào)強方式以及有無均整器模式展開研究，發(fā)現(xiàn)ssIMRT與VMAT技術(shù)無論是在FF模式還是FFF模式下均可滿足靶區(qū)覆蓋要求，并且在PTV Dmax、Dmean、HI、CI及OAR方面均未見明顯差異。但本研究中發(fā)現(xiàn)，4種計劃的DT差異有統(tǒng)計學意義，其中VMAT-FFF的DT最短［37.08±17.32）s］，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。4種計劃兩兩比較發(fā)現(xiàn)，無論是FF還是FFF模式，VMAT的DT均小于ssIMRT，且差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。2種技術(shù)出束方式的區(qū)別導致上述差異，這點在既往研究中也被證實，全段食管癌的研究中，VMAT相比于ssIMRT所需的加速器跳數(shù)更低，因此執(zhí)行時間可縮短近一半［14］；在鼻咽癌的研究中兩者的治療時間甚至相差70%［15］。另外，發(fā)現(xiàn)VMAT-FFF的DT明顯小于VMAT-FF模式，且差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。考慮原因為FF降低劑量率，導致DT延長［4］。既往在肺癌立體定向放療FFF的研究中也有類似結(jié)論，相比于FF，F(xiàn)FF可大幅縮短治療時間，且靶區(qū)的劑量相當，正常組織的受量也沒有增加［16-17］。DT是影響治療時間的主要因素，治療時間是評估放療技術(shù)優(yōu)劣的重要參數(shù)。減少治療時間可以降低患者體位改變的概率進而提高治療的精度。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，且對于一些特殊固定體位的患者，減少治療時間可大大減少治療不適感，提高患者的順應(yīng)性［18］。

同時本研究還發(fā)現(xiàn)4種計劃的MU有明顯差異，其中VMAT-FF的MU最低，且經(jīng)過兩兩比較發(fā)現(xiàn)FFF的MU增高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。原因考慮為FFF移除了FF更換成薄銅片導致射線軟化，使得FFF的6MV-X射線質(zhì)更接近4MV-X射線質(zhì)，因此在相同劑量下FFF需要輸出更多MU以滿足深部區(qū)域處的靶區(qū)劑量［13］。眾所周知，MU的增加會增加患者身上的散射輻射劑量，加大了誘發(fā)第二原發(fā)癌的風險性。但既往也有研究表明FF的運用會導致機頭的漏射輻射和散射輻射增加，及增加其治療射野外的放射劑量［19］。但本研究并未就FFF及FF進行輻射散射方面的研究，因此暫不能得出FFF與FF在輻射散射方面的差異，這也是本研究的不足之一。

綜上所述，食管癌放療中，上述4種放療技術(shù)均可滿足臨床需求，且在PTV Dmax、Dmean、HI及CI方面均未見明顯差異。VMAT-FFF在DT上更有優(yōu)勢；而VMAT-FF MU最低。在臨床上可根據(jù)具體情況選擇合適的放療技術(shù)。

利益沖突：作者已申明文章無相關(guān)利益沖突。