簡化適形調(diào)強技術(shù)與調(diào)強適形放療在胸段食管癌放療中的劑量學(xué)比較

張 麗 汪 志 崔珍珍 劉自強 童鑄廷

食道癌由于其具有強烈的侵襲性和轉(zhuǎn)移性等惡性生物學(xué)表型，成為世界上六大癌癥死因之一[1]。我國是食管癌高發(fā)國家，其病死率居我國惡性腫瘤病死率第4位[2]。胸段食管癌患者，部分因局部腫瘤晚期不能手術(shù)，另一部分因年齡大、心肺功能不全或心理因素等，不能耐受或拒絕手術(shù)治療，對于這些患者，放射治療為主要的治療手段。在食管癌的放療中，調(diào)強適形放療技術(shù)(intensity-modulation radiotherapy,IMRT)與三維適行放療技術(shù)(3-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)比較，在提高腫瘤靶區(qū)劑量同時，能更好的保護(hù)靶區(qū)周圍重要的組織器官，從而提高了腫瘤局部控制率，降低了放療相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率[3-5]。本課題組分析比較了30例胸段食管癌5野和7野IMRT計劃劑量學(xué)差異，結(jié)果顯示7野IMRT計劃未顯示出明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢[6]。但是IMRT計劃也有自身的一些不足，例如照射子野數(shù)過多導(dǎo)致照射時間過長，增加了危及器官低劑量照射的體積。 而近年來簡化適形調(diào)強放療技術(shù)的提出在一定程度上彌補了傳統(tǒng)適形調(diào)強放療技術(shù)的一些不足。簡化調(diào)強適形放療(simplified IMRT，sIMRT)相比IMRT計劃，有治療時間縮短，可減少體部器官運動引起的誤差，可降低機器耗損等方面優(yōu)點。目前sIMRT計劃在乳腺癌、肺癌及頭頸部腫瘤的治療中已經(jīng)顯示出一定的優(yōu)勢[7-8]，但是關(guān)于sIMRT計劃在食管癌的應(yīng)用研究仍較少。本研究通過比較簡化sIMRT計劃和IMRT計劃在胸段食管癌在劑量學(xué)上的差異，探討sIMRT計劃在臨床應(yīng)用中的潛在價值和可行性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科2016年5月至2017年2月收治的20例胸段食管癌患者為研究對象。在患者中，男性14例，女性6例；年齡59～79歲，中位年齡72歲；胸上段4例，胸中段11例，胸下段5例；有區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移5例；病灶長度2～10 cm，平均長度為3.95 cm;鱗狀細(xì)胞癌19 例，鱗狀上皮高級別上皮內(nèi)瘤變1例。

1.2 體位固定 采用Med-Tac真空體袋固定，平臥位，雙手抱肘置額前，激光線體表標(biāo)記靶中心及其上下3組9個定位十字線，用于減少擺位誤差。

1.3 CT掃描 掃描范圍自C6上至肋膈角下5 cm，掃描層厚為3～5 mm。

1.4 放療靶區(qū)勾畫 大體靶體積(gross tumor volume,GTV)：包括臨床上檢測到的腫瘤陽性病灶，本研究中為食管原發(fā)腫瘤和縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶；食管病灶定義為CT上食管壁厚閉合狀態(tài)時>5 mm，擴張狀態(tài)時>3 mm，并結(jié)合胃鏡及食管吞鋇攝片檢查，綜合考慮。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶定義為氣管食管溝淋巴結(jié)(無論大小)及縱膈及肺門淋巴結(jié)短徑≥10 mm。臨床靶體積(clinical target volume，CTV)包括GTV和亞臨床病灶。CTV：GTV在頭腳方向上、下外放3cm，在四周外放1 cm。計劃靶體積(planning target volume，PTV)包括CTV、擺位誤差和呼吸、心跳等器官運動所致的靶區(qū)移位, CTV在頭腳方向上、下外放1cm，在四周外放0.5 cm。

1.5 危及器官勾畫 勾畫患者體表輪廓、肺、脊髓、心臟等危及器官。體表及肺由Pinnacle 9.2治療計劃系統(tǒng)自動勾畫；心臟的勾畫不包括心臟大血管；脊髓勾畫為脊髓外放3 mm。

1.6 靶區(qū)劑量及危及器官劑量設(shè)定 PTV照射至DT 60 Gy/30次，95%等劑量線完全覆蓋PTV；PTV內(nèi)部劑量差異為±7%；危及器官受照射劑量：單側(cè)肺V20≤28%，總肺V20≤25%；總肺平均劑量(mean dose,Dmean)≤18 Gy；心臟Dmean≤30 Gy；脊髓最大劑量(maximum dose,Dmax)不超過其最低耐受劑量45 Gy。

1.7 治療計劃 每例患者均進(jìn)行2種計劃設(shè)計，sIMRT 4野或5野計劃,IMRT 4野或5野計劃，根據(jù)治療計劃進(jìn)行優(yōu)化，選擇最優(yōu)方案，每組sIMRT和IMRT計劃野數(shù)一致。

1.8 觀察指標(biāo) 靶區(qū)適形度指數(shù)(conformity index,CI)：CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref[9]，CI值越接近于1，靶區(qū)適形度越高。靶區(qū)靶區(qū)劑量均勻度指數(shù)(homogeneity index，HI)：HI=D5/D95[10]，HI值越接近于1，靶區(qū)內(nèi)及劑量分布越均勻。≥60 Gy的PTV體積百分比：V100，V100越高，靶區(qū)內(nèi)處方劑量覆蓋率越高。總肺受照劑量超過5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy的肺體積占總肺體積的百分比：V5、V10、V20、V30及總肺Dmean；脊髓Dmax；心臟受照劑量超過40 Gy、50 Gy的體積占總體積的百分比：V40、V50及心臟Dmean；治療子野數(shù)；MU值：MU值越高，治療時間越長。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)PTV劑量參數(shù)比較 IMRT計劃的CI、HI及V100均優(yōu)于sIMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 sIMRT計劃與IMRT計劃靶區(qū)PTV劑量參數(shù)比較

2.2 危及器官相關(guān)參數(shù)指標(biāo) sIMRT及IMRT計劃的肺受照劑量均控制在可接受范圍內(nèi)，總肺V5、V10、V20、V30及總肺Dmean差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。IMRT計劃在控制脊髓最大劑量方面較sIMRT計劃有優(yōu)勢，可降低脊髓受照劑量，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。2種治療計劃比較，心臟Dmax，心臟V40、V50及心臟Dmean差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2、表3。

表2 sIMRT計劃與IMRT計劃肺劑量學(xué)參數(shù)比較

表3 sIMRT計劃與IMRT計劃脊髓、心臟劑量學(xué)參數(shù)比較

2.3 MU值及子野數(shù)比較 sIMRT計劃單次治療MU值及子野數(shù)均少于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 sIMRT計劃與IMRT計劃MU值及子野數(shù)比較

3 討論

在我國，食管癌的發(fā)病率及病死率均高居全國惡性腫瘤第4位，對于不能手術(shù)或不能耐受手術(shù)的患者，放療為主要治療手段之一，胸段食管癌位于縱膈內(nèi)，毗鄰心臟、脊髓、肺等重要器官，對于局部病灶大或伴有區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者，3DCRT計劃靶區(qū)適形度較差，不能很好的滿足臨床劑量學(xué)要求。有研究[11]表明，IMRT計劃在靶區(qū)劑量分布和正常組織保護(hù)方面，更優(yōu)于3DCRT計劃。理論上，IMRT計劃照射野越多，獲得理想劑量分布的可能性越大，但隨著照射野增多，治療時間、機器耗損以及質(zhì)量保證、劑量驗證環(huán)節(jié)工作量亦明顯增大，不利于臨床治療的實施。有學(xué)者[12]認(rèn)為，對于胸段食管癌，調(diào)強5野治療計劃可完全滿足臨床計劃要求。在本研究中，IMRT及sIMRT均采用4野或5野治療計劃，sIMRT計劃為人為簡化了的調(diào)強適形放療技術(shù)，其定義為：單射野的小子野數(shù)目平均不超過5個；單個小子野面積不小于10 cm2；小子野照射機器跳數(shù)10 MU以上[13]。與IMRT計劃相比，sIMRT計劃明顯減少了照射野子野數(shù)目，且MU值明顯低于IMRT計劃，MU值降低可縮短治療時間，減少體部器官運動引起的誤差，子野數(shù)目減少可降低機器耗損。目前關(guān)于sIMRT計劃應(yīng)用方面的文獻(xiàn)較少，最近的研究[14-16]顯示,sIMRT計劃在胃癌、肝癌、鼻咽癌以及乳腺癌研究中已經(jīng)顯示出一定的優(yōu)勢。在胃癌的研究中顯示，雖然sIMRT計劃在靶區(qū)的適形度和均勻性上略遜于IMRT計劃，但是在危及器官的保護(hù)上，sIMRT計劃要優(yōu)于IMRT計劃，特別肝臟的V15和Dmean要明顯的低于IMRT計劃，且兩者存在顯著差異[14]。 朱川等[15]在原發(fā)性肝癌治療研究中得出了相類似的結(jié)論：就靶區(qū)劑量學(xué)評價，sIMRT與IMRT計劃相當(dāng)或略遜，然而前者在子野數(shù)、MU值(以及治療時間即機時利用率及治療比)上明顯優(yōu)于IMRT計劃。此外，在鼻咽癌研究中得出的結(jié)論更加有力的驗證了sIMRT計劃在臨床應(yīng)用中的潛在價值。 雖然sIMRT計劃的靶區(qū)內(nèi)劑量均勻度差于IMRT計劃，但其劑量學(xué)參數(shù)能滿足臨床上的要求，并且，在總子野數(shù)上，采用sIMRT計劃較IMRT計劃顯示出明顯的優(yōu)勢[16]。盡管如此，sIMRT計劃在食管癌中的應(yīng)用價值目前鮮有報道。本研究通過對比常規(guī)IMRT和sIMRT計劃的劑量學(xué)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，胸段食管癌4野或5野sIMRT計劃基本上能滿足臨床上靶區(qū)劑量學(xué)的要求，但在靶區(qū)適形度和靶區(qū)劑量分布均勻性上均較IMRT計劃差，故對于靶區(qū)情況復(fù)雜，病灶大，位于食管上段伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的情況，推薦使用IMRT計劃，或設(shè)計7野照射sIMRT、IMRT計劃，能更好的提高靶區(qū)劑量分布。但不可否認(rèn)，本研究結(jié)果提示sIMRT計劃也可滿足臨床上相當(dāng)一部分食管癌患者治療的靶區(qū)需求。不僅如此， sIMRT計劃相比IMRT計劃可減少機器的跳數(shù)，從而減少機器的損耗，延長機器使用壽命，減少治療時間，降低患者費用。因此，在不影響治療效果的情況下，可優(yōu)先考慮使用sIMRT計劃。

在胸段食管癌的放療中，放射性肺損傷在急性期主要表現(xiàn)為肺毛細(xì)血管及肺泡細(xì)胞的充血水腫，慢性期表現(xiàn)為肺組織纖維化改變，且肺部感染可進(jìn)一步加劇放射性肺纖維化。目前放射性肺損傷特別是肺纖維化為不可逆性改變，無特殊有效治療方法，嚴(yán)重時可威脅患者生命，所以，我們只有通過控制放療中肺受照劑量來減少放射性肺損傷的發(fā)生概率。與放射性肺炎相關(guān)的指標(biāo)主要有肺V20、V30，其中，V20為放射性肺損傷獨立影響因子，V30可預(yù)測放射性肺炎的發(fā)生概率。本研究中，雙肺V20、V30值，IMRT計劃較sIMRT計劃控制的更低，但無統(tǒng)計學(xué)差異，表明兩者在保護(hù)肺組織上作用相似。肺V5值越大，表明有越多的肺組織受低劑量射線照射，對于有基礎(chǔ)肺功能不全患者，有出現(xiàn)廣泛放射性肺損傷的風(fēng)險。理論上，sIMRT計劃減少了照射野子野數(shù)目，可降低V5值，但I(xiàn)MRT計劃對肺受量進(jìn)行限制后，V5值也得到了很好的控制，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。脊髓為劑量限制性器官，照射劑量不能超過其最低耐受劑量，IMRT計劃在降低脊髓最大劑量方面明顯優(yōu)于sIMRT計劃，特別是對于胸上段食管癌，食管靶區(qū)鄰近脊髓時。在心臟保護(hù)方面，2種治療計劃作用相似。

綜上所述，在胸段食管癌放療中，推薦使用4野或5野sIMRT和IMRT計劃，兩者均有很好的靶區(qū)劑量分布，在保護(hù)危及器官方面，作用相似，因sIMRT計劃可節(jié)約成本，減少治療時間，減少體部器官運動引起的誤差，在臨床中值得推廣。但是在本研究中，食管中、下段患者占多數(shù)，4野及5野sIMRT計劃和IMRT計劃基本可滿足其臨床需求。但對于食管上段較復(fù)雜病例，4野sIMRT和IMRT計劃難以滿足劑量學(xué)要求，推薦使用5野或7野sIMRT和IMRT放療計劃。因7野調(diào)強放療計劃照射野多，治療時間長，在食管癌放療中的應(yīng)用需進(jìn)一步探索。