部分弧容積旋轉調強與固定野動態調強技術對中老年人上段食管癌劑量的影響

李明 馬建華 王忠明 劉桂榮 蔣淑年 周杰

(連云港市第二人民醫院放療科，江蘇 連云港 222023)

食管癌是最常見的消化道腫瘤〔1〕，放射治療是食管癌主要治療手段，隨著放療技術的不斷進步，調強放療(IMRT)取代了常規放療和三維適形放療，不僅提高了治療的精度，而且降低了正常組織的照射劑量，減少了放療相關不良反應的發生〔2，3〕。但IMRT也有一定的缺陷，比如治療時間較長，增加分次內誤差〔4〕，可能導致腫瘤相對生物效應降低〔5〕。容積旋轉調強(VMAT)是IMRT的新形式，機架運動的時候，多葉光柵(MLC)葉片也不停運動形成各種形狀，劑量率、機架旋轉速度都是變化的。VMAT是更加復雜的IMRT，已經應用在許多腫瘤的治療上，在腦瘤、前列腺癌、宮頸癌上均取得較好的療效〔6～8〕。本文通過比較老年患者仰臥位部分弧容積旋轉調強(PVMAT)和5野固定野動態調強(DIMRT)技術在上段食管癌放療中的劑量學差異，為臨床應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對象 選取接受調強放射治療的食管癌患者作為研究對象，年齡57～80歲，平均(70.2±6.4)歲，中位年齡73歲，男5例，女5例。

1.2 定位方法 患者均采用仰臥位，熱塑體膜固定，在自由呼吸狀態下應用東軟CT模擬機行放療前定位，掃描層厚為0.5 cm。掃描圖像通過瓦里安Aria網絡系統傳輸到Eclipse11.0治療計劃系統(TPS)。

1.3 靶區勾畫和處方劑量要求 醫生在TPS上勾畫腫瘤靶區(GTV)，臨床靶區(CTV)包括GTV前后左右外擴0.5 cm，上下兩端外擴3.0 cm，同時包括鎖骨上、淋巴引流區，根據解剖屏障作相應調整。計劃靶區(PTV)為CTV上下外擴1.0 cm，前后左右外擴0.5 cm。95%PTV處方劑量60.0 Gy，分次劑量2.0 Gy/次，5次/w。危及器官(OAR)包括雙肺和脊髓。OAR限量：雙肺V20<28%、平均劑量(Dmean)<15 Gy，脊髓最大劑量(Dmax)<45 Gy。

1.4 治療計劃設計 物理師采用瓦里安Eclipse11.0計劃系統，所有計劃采用AAA算法，MLC為60對，中間40對為0.5 cm寬，兩邊分別為10對1.0 cm寬。選擇6MVX射線制定計劃。PVMAT計劃采用1個順時針181～179°弧加1個部分弧逆時針90～270°。DIMRT選用5個固定野動態調強。PTW729平板劑量儀和Octavius 4D驗證計劃〔9〕。

1.5 計劃評價 通過劑量體積直方圖(DVH)評估靶區和OAR的劑量分布。將處方劑量歸一到95%的PTV體積，兩種計劃的靶區和OAR分別進行分析和評價。(1)PTV的評價指標：靶區劑量適形性指數(CI)和均勻性指數(HI)評估靶區劑量分布。CI采用Vant′Riet〔10〕公式，CI =(TVRI/TV)×(TVRI /VRI)，TV為靶體積，TVRI為95%處方等劑量線包繞的靶體積，VRI為95%處方等劑量線包繞的體積，CI越接近1說明適形度越好。靶區劑量HI參考ICRU 83號報告，定義為HI=(D2%-D98%)/D50%，D2%、D98%、D50%分別為2%、98%和50% PTV體積的接受劑量〔11〕，HI值越小說明靶區劑量分布越均勻。(2)OAR評價指標：雙肺的V5、V10、V20、 V30、Dmean和脊髓的Dmax。(3)治療跳數和治療時間。

1.6 統計學方法 采用SPSS19.0軟件行t檢驗。

2 結 果

2.1 等劑量分布比較 同一層橫斷面比較，PVMAT計劃及DIMRT計劃差異不大，見圖1。

2.2 靶區的CI和HI比較 PVMAT計劃與DIMRT計劃CI分別為(0.82±0.074 vs 0.80±0.089;t=1.76，P>0.05)；HI分別為(0.067±0.022 vs 0.063±0.017;t=0.67，P>0.05)。兩種計劃CI及HI比較差異無統計學意義。

圖1 兩種計劃橫斷面對比

2.3 OAR劑量評價 PVMAT計劃與DIMRT計劃比較雙肺的V5、V10、V20、V30、Dmean和脊髓的Dmax差異有統計學意義(P<0.05)。其中，PVMAT計劃雙肺的V20、V30和脊髓的Dmax優于DIMRT計劃，但DIMRT計劃雙肺V5、V10和Dmean 優于PVMAT計劃。見表1。

表1 兩種計劃雙肺和脊髓的劑量參數比較

2.4 跳數時間比較 PVMAT計劃和DIMRT計劃的機器跳數比較差異有統計學意義〔(441.8±55.1)MU vs(1 011.7±235.9)MU;t=-8.64，P<0.05〕，DIMRT機器跳數將近是PVMAT計劃跳數的2.3倍。由于PVMAT治療操作步驟較少，治療時間PVMAT計劃比DIMRT計劃時間短很多〔(131.2±8.26)s vs (252.4±70.60)s;t=-5.49,P<0.05〕。

3 討 論

VMAT作為IMRT和弧形治療的結合，通過優化機架旋轉的角度、調整MLC的形狀及輸出劑量率，對靶區進行強度調制。同時由于上段食管癌所處位置人體曲面弧度比較大，食管距體表的距離在人體縱軸方向自上而下變化較大，手術難度大，并發癥多，且很多患者都是中老年人，一般采取放射治療。為了保護脊髓和肺，本文設計PVMAT計劃從上方布野，可以分擔從脊髓和下部分肺組織穿射到達腫瘤組織的劑量。以減少放射性肺炎和脊髓炎的發生率。

IMRT能降低食管癌肺V20和V30，比三維適形具有更好靶區適形度，靶區劑量分布更均勻〔12〕。但也有不足之處。劉麗虹等〔13〕研究不同位置食管癌單弧VMAT計劃與IMRT計劃比較表明上段食管癌V5、V10增大，而V20、V30減小。美國放射腫瘤學協作組在一個前瞻性研究中發現，V20的大小與放射性肺炎的發生率高低有關，經多因素分析，V20是放射性肺損傷的獨立因子〔14〕。楊留勤等〔15〕經多因素分析認為全肺V30為發生大于2級肺急性放射反應的獨立相關因素。現在放射治療還主要以肺的V20為主要指標評價肺的劑量可接受度。近年來，肺低劑量研究增多，沈文斌等〔16〕研究食管癌三維適形照射肺低劑量與放射性肺炎關系時，經多因素分析結果顯示，雙側肺平均劑量、V5、V20和V25為患者發生大于1級急性放射性肺炎的獨立影響因素。Jo等〔17〕治療非小細胞肺癌時進行單因素分析表明，全肺平均劑量(MLD)、V5、V10、V20均與放射性肺炎的發生率相關。本研究PVMAT計劃與DIMRT計劃比較得到了相似的結論，PVMAT計劃V5和V10增大和雙肺Dmean稍有增加，而V20、V30減小。本研究提供了一種供臨床參考的方法，到底是選擇小劑量大體積還是選擇高劑量小體積，具體選擇根據實際情況而定。

梁健等〔18〕研究得到VMAT計劃脊髓最大劑量為43 Gy，比IMRT平均低1 Gy。高瀚等〔19〕比較食管癌VMAT和IMRT的Meta分析研究數據顯示，VMAT技術用于治療食管癌時能將治療時間比IMRT平均縮短至323.5秒，分析單次2 Gy組別時機器跳數平均減少了134.2 MU。本研究PVMAT計劃同樣也減少脊髓的最大劑量。治療時間也大幅減少，與高瀚等〔19〕統計分析的結果一致。但靶區的適形度和均勻度差異無統計學意義，可能由于方法及所用的加速器和計劃系統算法不同，結果存在一定的差異。

綜上，食管癌的放療技術不斷發展。IMRT則無論在靶區優化和正常器官保護方面優于三維適形放療。PVMAT技術在治療時間、治療跳數等方面有較大優勢。在靶區適形度和均勻度方面比DIMRT更優或相當，正常器官保護方面優劣參半。因為其還處于發展階段，各種功能技巧需要不斷開發運用及算法需要不斷改進，患者的療效是否得到改善也需要醫生長時間的觀察和研究。