IMRT與3D-CRT治療胸部食管癌的劑量學評價*

劉銳鋒，張秋寧，魏世鴻，羅宏濤，王小虎，魏璽義(甘肅省腫瘤醫院放療科，蘭州730050)

三維適形放療(3D-CRT)和調強放療(IMRT)是目前食管癌放療的兩種主要技術，3D-CRT是利用三維治療計劃系統設計共面或非共面的不規則野進行分次照射，使高劑量區分布的形狀在三維方向上與病變(靶區)的形狀一致。IMRT不僅在照射方向上使照射野的形狀與靶區的形狀一致，且使靶區內及表面的劑量處處相等，讓每個射野內諸點的輸出劑量率能按要求的方式進行調整，使靶區得到更精確的放療，正常組織得到更好的保護。其共同目的是使靶區獲得高劑量的同時盡可能降低周圍正常組織受量。

食管大部分位于胸部，毗鄰肺、脊髓、心臟等重要臟器，且身體外輪廓曲線變化較大。如何能既充分地照射腫瘤靶區，又能保護肺和心臟，長期以來是胸段食管癌放療的難點。而IMRT技術的出現，從理論上解決了上述難題。按照解剖部位不同，胸段食管可分為上、中、下三段。由于其淋巴引流有各自的特點，放療靶區勾畫有各自不同的區域。既往研究中，張武哲等［1］對比了胸上段食管癌3D-CRT與IMRT的劑量學結果，認為調強放療較適形放療有更好的劑量適形性，可更有效地保護脊髓，并顯著降低肺10Gy以上的受照射體積。為了進一步探討IMRT在不同部位食管癌放療中的應用價值，我們對不同部位的胸段食管癌進行IMRT和3D-CRT劑量學對比分析，為IMRT的臨床應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2013年4月至2013年10月在我院行根治性放療的胸段食管癌30例進行研究，其中男性21例，女性9例，所有患者均為首次接受放療。其中胸上段11例，中段13例，下段6例。食管病灶長度為 3．8～10．5cm［中位 7．1cm，平均(6．8 ± 3．0)cm］。其中Ⅱ期患者6例，主要因高齡或存在手術禁忌癥而行根治性放療。所有患者均于瓦里安E-clipse治療計劃系統進行計劃設計，在實際治療中采用3D-CRT計劃，同時每例患者再設計一個5野IMRT計劃進行對比分析，依據DVH圖進行劑量學比較。入組患者一般臨床特征見表1。

1.2 定位

患者取仰臥位，雙臂上舉交叉握固定桿，體膜固定，使用我院東芝CT模擬定位機進行掃描。層厚及層間距均為5mm，掃描范圍從下頜角水平至肝下緣，包括整個病灶及雙側頸部、鎖骨上區及雙肺。重建影像后通過DICOM 3．0傳輸到Ecelipse計劃系統進行靶區勾畫和計劃制定。

表1 患者一般臨床特征Table 1 The clinical characters of included patients

1.3 靶區及危及器官勾畫

靶區勾畫按照不同部位食管癌的靶區勾畫原則進行。大體腫瘤區(gross tumor volume，GTV)包括食管腫瘤病灶和食管旁縱隔腫大淋巴結。臨床腫瘤區(clinical tumor volume，CTV)為GTV上下擴3cm，四周外擴0．8cm，包括縱隔相應淋巴引流區。上段:鎖骨上淋巴結引流區、食管旁、2區、4區、5區、7區淋巴引流區。中段:食管旁、2區、4區、5區、7區淋巴引流區。下段:食管旁、4區、5區、7區和胃左、賁門周圍的淋巴引流區［2］。計劃靶區(planing target volume，PTV)在CTV基礎上均勻外擴5mm。由于適形計劃為該患者治療的實際計劃，在GTV外擴5mm為PGTV進行后段GTV補量。危及器官主要勾畫雙肺、脊髓、心臟，下段病變時勾畫肝臟。

1.4 3D-CRT計劃設計

所有計劃均為實際治療采用的計劃，根據病灶不同采用不同的3-4野加楔形板組合。計劃均分兩段執行。第一段主要給PTV給量照射，第二段縮小至PGTV加量照射。處方劑量歸一至PGTV中心，計劃PGTV 66Gy，分33次，PTV 50Gy分25次。

1.5 IMRT計劃設計

用Ecelipse治療計劃系統逆向調強模塊進行計劃設計，采用均勻間隔5野，機架角度為 0°、72°、144°、216°、288°。危及器官劑量限制:脊髓 ＜40Gy，脊髓計劃區 ＜45Gy，肺 V20≤30%、V30≤20%;用其約束條件進行IMRT優化。用 PTV平均劑量歸一處方劑量，靶區目標:PTVmean51Gy，分30次，單次劑量1．7Gy;GTV 66Gy，分30次，單次劑量2．2Gy。

1.6 計劃評價指標

腫瘤靶區指標主要評價CTV和GTV的平均劑量;危及器官受量指標主要包括:脊髓最大受照劑量(SPmax);心臟30Gy和40Gy劑量的體積(V30、V40);5Gy、10Gy、20Gy和30Gy劑量的肺體積比例(V5、V10、V20、V30);雙肺平均劑量(MLD)。

1.7 統計學處理

所有觀察指標包括劑量絕對值、相對比值和體積百分比，各項指標結果統計學處理用SPSS 16．0軟件進行，比較兩組間的差異采用配對樣本t檢驗，比較不同段之間的差異采用獨立樣本t檢驗，顯著性檢驗水平設為0．05。

2 結果

2．1 兩種技術的靶區劑量學指標比較

IMRT與3D-CRT相比，GTVmean(cGy)分別為6 784±64和6 832±88，兩種技術差異無統計學意義(P=0．48);而CTVmean(cGy)分別為5 921 ±256和6 255±289，兩者之間差異有統計學意義(P=0．000)，IMRT低于3D-CRT;兩肺受照射的平均劑量(cGy)、V30百分體積、V20百分體積、心臟 V40百分體積、V30百分體積、脊髓最大劑量，兩者之間差異均有統計學意義，IMRT明顯低于3DCRT;雙肺V10 百分體積分別為 43．8 ±4．8 和 42．0 ±11．4，兩者之間差異無統計學意義(P=0．232);雙肺V5百分體積分別為60．9 ±19．2 和53．9 ±12．8，兩者之間差異有統計學意義(P=0．004)，IMRT高于3D-CRT(見表2)。

2．2 胸上段與中下段的靶區劑量學指標比較

胸上段病變與中下段病變相比，GTVmean(cGy)分別為6 797±54和6 776±69，CTVmean(cGy)分別為5 866±233和5 951±267，兩者之間差異均無統計學意義(p值分別為0．396和0．389);兩肺受照射的平均劑量(cGy)、V30百分體積、V20百分體積、V10百分體積、V5百分體積、心臟V40百分體積、V30百分體積、脊髓最大劑量，兩者之間差異均有統計學意義，P值均小于0．05，上段病變明顯低于中下段病變(見表3)。

表2 IMRT與CRT腫瘤靶區及危及器官的劑量分布參數比較結果Table 2 Comparison of dose distribution parameters for tumor target volume and OAR between CRT and IMRT

表3 胸上段與中下段病變IMRT腫瘤靶區及危及器官劑量參數的比較Table 3 Comparison of dose distribution parameters for tumor target volume and OAR between upper and middle-distal lesion

3 討論

長期以來，食管癌放射治療的總體5年生存率維持在10%～20%左右，而治療失敗的原因70%～80%是由于局部病灶未控和復發造成，而由于正常組織劑量限制導致的靶區劑量不足是制約食管癌放療療效的主要原因之一［3］。由于食管位置的特殊，其行程均靠近脊髓，毗鄰心臟和肺，造成腫瘤靶區難以達到均勻的劑量分布，如何兼顧腫瘤的充分照射和脊髓、肺等正常組織的的有效保護是放射腫瘤學和放射物理學的主要研究課題。3D-CRT技術的應用較常規放療明顯改善了靶區的適形度，提高了腫瘤靶區的照射劑量，可以說解決了以上的部分難題［4-5］。IMRT技術的優點是適形度高，可以更有效地避開腫瘤鄰近的正常組織，并且可同時對不同區域給出不同的放射劑量，IMRT的這些特點正適合用于食管癌的放射治療，并有望改善食管癌患者預后。

胸上段病變由于其淋巴引流特點，其靶區應包括下頸鎖上區及縱隔相應淋巴引流區，其解剖部位特殊，體表輪廓在頸胸交界處變化較大，食管更接近脊髓，既往常規照射和3D-CRT技術一般為“T”形野［6］，輔以雙側水平野照射，以較好涵蓋病灶和淋巴結區域，但由于胸上段食管距離體表的厚度差別大，淋巴結也深淺不一，范圍可從皮下1．0cm至氣管食管溝淋巴結5 cm以上［7］，同時靶區周圍有肺、軟組織和肱骨頭等組織造成的不均質性，從而造成劑量分布不均勻。但其治療優勢在于雙下肺野可免于照射，因此調強放療在此處會更好地發揮其技術優越性，在提高腫瘤靶區劑量、改善劑量均勻性的同時，更好地保護正常組織，特別是肺組織。既往有多項研究結果表明了胸上段食管癌進行調強放療的劑量學優勢［1，7-9］。楊林等［10］關于胸中段食管癌調強放療劑量學的研究表明，在相同的野同等的劑量照射情況下，調強放療對OAR的影響明顯比常規3D-CRT放療方式小。Chandra等［11］關于食管下段癌和賁門癌的結果表明，IMRT與3D-CRT治療計劃比較，V10下降10%，V20下降5%，肺平均劑量下降2．5Gy。在本研究中，我們首先比較了 IMRT與3D-CRT在胸段食管癌的劑量學差異，其結果基本與其他研究結果相一致，只是CTV平均劑量方面，IMRT明顯低于3DCRT，這與IMRT同步加量的特點有關，而3D-CRT分段治療中，GTV補量過程中仍有相當的劑量供應于CTV區域，這也可以解釋IMRT能夠在提高腫瘤靶區劑量、改善劑量均勻性的同時，更好地保護正常組織的原因。IMRT由于照射野數的增多，降低了雙肺平均劑量和高劑量照射的體積，但增加了雙肺低劑量照射的范圍，特別是雙肺V5較3D-CRT明顯增高。雖然美國放射腫瘤學協作組(RTOG)［12］研究認為V20是唯一肺的放射性損傷的獨立因子，當V20＜20%時無放射性肺炎發生，但對于低劑量輻射導致的后果尚無明確結論，相關的研究正在進行中。Gopal等［13］的研究發現，13Gy的放射量就可導致肺功能的受損。在應用IMRT時，我們不僅要關注劑量體積，更應關注雙肺平均劑量及低劑量范圍，在隨訪中密切關注其長期療效和毒副反應。另外我們還比較了胸上段病變與中下段病變IMRT的劑量學差異，結果表明胸上段病變的正常組織受量均低于中下段病變，這與其解剖部位及照射范圍有關，在臨床實際工作中，對于胸上段病變應更加強烈推薦采用IMRT技術。

在臨床療效方面，由于調強放療開展時間較短，尚無長期生存及正常組織遠期毒副反應方面的報道，就其近期療效而言，王軍等［14］的研究結果表明其1、2 年腫瘤局部控制率分別為 72．9%、72．9%;1、2 年總生存率分別為 80．9%、67．4%;1、2 年無瘤生存率分別為73．5%、51．4%。急性和晚期放射性肺損傷發生率較低。治療失敗的主要原因仍為腫瘤局部未控和復發。調強放療與常規放療相比，局部控制和生存稍有優勢，而2級以上放射性肺損傷明顯減少。王文高等［15］和朱海文等［16］的研究均報道調強放療與常規放療相比，局部控制和生存稍有優勢，而2級以上放射性肺損傷明顯減少。雖然一些研究顯示調強放射治療食管癌具有較好的初期治療效果，嚴重影響患者生活質量的2級及以上晚期放射性肺損傷發生率較低，患者耐受性較好，但以上研究均為小組病例，且為回顧性結果，隨訪時間較短，結果尚缺乏說服力，能否提高長期生存率，有待于設計嚴謹的臨床多中心前瞻性隨機對照試驗來進一步驗證。在治療失敗的病例中，局部失敗仍是治療失敗的主要原因，說明腫瘤的局部未控和復發仍是挑戰食管癌放射治療療效的一個難題。但如何能夠把調強放療在劑量學方面的優勢真正轉化為患者的臨床獲益，應在IMRT技術的基礎上，結合同期化療、分子靶向治療等綜合治療手段進一步研究。

綜上所述，IMRT對胸段食管癌是一種合理、可靠的治療技術，可最大程度提高靶區劑量的均勻性，而降低OAR受量，特別是胸上段病變，具有更大的劑量學優勢。但能否提高遠期生存率有待于設計嚴謹的大樣本多中心前瞻性隨機臨床研究來進一步驗證。

［1］ 張武哲，陳志堅，李德銳，等．胸上段食管癌調強放療與適形放療計劃的劑量學比較［J］．癌癥，2009，28(11):1127-1131．

［2］ 殷蔚伯，余子豪，徐國鎮，等．腫瘤放射治療學［M］．第4版．北京:中國協和醫科大學出版社，2008:558-559．

［3］ 陳爾成，劉孟忠，胡永紅，等．食管癌同期放化療后局部失敗相關因素分析［J］．癌癥，2005，24(4):498-501．

［4］ 劉 慧，曾智帆，崔念基，等．頸段和胸上段食管照射野設計的探討［J］．中華放射腫瘤學雜志，2006，15(4):286-289．

［5］ 王 瀾，韓 春，祝淑釵，等．食管癌常規照射與三維適形放療的劑量學研究［J］．中華放射瘤學雜志，2006，15(3):176-180．

［6］ 許素玲，王巨武，王海峰，等．頸段胸上段食管癌T形野三種照射技術的劑量學比較［J］．中國醫學物理學雜志，2008，25(5):781-784．

［7］ 錢普東，陸進成，梅澤如，等．食管癌術后鎖骨上野放療與食管氣管溝淋巴結轉移關系探討［J］．中華放射腫瘤學雜志，2007，14(5):401-403．

［8］ 張 莉，羅 輝．中上段食管癌3D-CRT與IMRT肺損傷劑量學的對比研究［J］．南昌大學學報(醫學版)，2011，51(2):52-57．

［9］ 童 濤，杜 偉，羅海峰，等．頸段和胸上段食管癌常規照射、三維適形放療與調強放療的劑量學研究［J］．山東醫藥，2010，50(1):47-48．

［10］楊 林，洪 浩，唐 虹，等．中段食管癌常規放療與三維適形、調強放療對危及器官影響的比較［J］．安徽醫科大學學報，2009，44(6):729-731．

［11］ Chandra A，Guerrero T，Liu H，et al．IMRT reduces lung radiation in distal esophageal cancer over 3D-CRT［J］．Int J Rdiat Oncol Biol Phys，2003，57(Supp 12):S384-385．

［12］ Graham MV，Purdy JA，Emami B，et al．Clinial dose-volume histogram ananlysis for pnumonitis after 3D treatment for nonsmall cell lung cancer(NSCLC)［J］．Int J Radiat Oncol Biol Phys，1995，33(1):65-75．

［13］ Gopal R，Tucker SL，Komaki R，et al．The relationship between local dose and loss of function for irradiated lung［J］．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2003，56(1):106-113．

［14］王 軍，韓 春，李曉寧，等．食管癌調施放射治療初期療效分析［J］．癌癥，2009，11:1138-1142．

［15］王文高，閆愛云，王 琍，等．胸上段頸段食管鱗癌調強放療療效觀察［J］．安徽醫學，2009，30(11):1318-1320．

［16］朱海文，陳龍云，王漢華，等．調強放射治療食管癌的近期療效觀察［J］．中外醫療，2008，36(12):41．