胸中段食管癌有無均整器模式下的固定野調強與容積旋轉調強放療劑量學比較

賴沛寶 管世王 王丹丹 王繼宇 孟凡軍 林志雄

1揭陽市人民醫院放療科，廣東 522000；2汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院放療科，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包括固定野調強放療（ssIMRT）及容積旋轉調強放療（VMAT）。2種技術各有其特點，其中ssIMRT可按要求對射野內各點的輸出劑量進行調制，從而獲得較好的劑量分布。VMAT在適形指數（CI）、機器跳數（MU）以及治療時間方面更有優勢。但在危及器官（OAR）保護方面目前尚未得到明確結論［2-3］。因此食管癌患者更適合采用何種調強技術仍需進一步研究。放療技術的大幅發展有賴于均整器（FF）的應用，均整器可使靶區劑量均勻分布，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］。目前關于食管癌FFF放療方面的研究比較少，本文就食管癌靶區分別應用ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF這4種技術制作的靶區進行劑量學比較及討論。

1 資料與方法

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

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；根據美國癌癥聯合會（AJCC）第8版區域淋巴結和遠處轉移（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，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。

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

1.5 靶區處方要求食管癌靶區處方劑量：CTV1的計劃靶區（PCTV1）總劑量6 000 cGy/28 F，CTV2的計劃靶區（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Dmax＜45 Gy。

1.6 計劃設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），計算網格大小為2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm；采用固定機架角動態滑窗法實現，設計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，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體積，TV為靶區體積，Vpi為處方劑量線面所包繞的所有區域的體積。均勻性指數（HI）＝D5%/D95%，其中，D5%為5%的靶區體積的最高劑量，D95%為95%體積的最低劑量。

1.8 統計學處理采用SPSS 22.0統計軟件，按照數據是否為正態分布分為兩類，符合正態分布的數據用均數±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進行比較，P＜0.05為差異有統計學意義；差異有統計學意義的參數運用方差分析方法中的最小顯著差數法（LSD）進行兩兩比較，P＜0.05為差異有統計學意義。非正態分布的數據采用中位數（四分位間距）［M（QR）］形式表示，采用非參數秩和檢驗對4種計劃的劑量學參數進行比較，P＜0.05為差異有統計學意義；差異有統計學意義的參數運用非參數檢驗中的獨立樣本檢驗進行兩兩比較，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

胸中段食管癌患者4種計劃靶區的劑量學參數比較見表1。（1）靶 區 劑 量 參 數：ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF 4種計劃均可滿足臨床需求。在靶區劑量分布方面，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］，且差異有統計學意義（F＝15.04，P＜0.05）。計劃間比較發現VMAT技術相比于ssIMRT技術有更低的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種計劃靶區的劑量學參數比較

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，隨著技術的進步，放療技術從常規放療發展至三維適形放療再到ssIMRT及VMAT，靶區適形性及周圍器官保護都有極大的提升［11-12］。而近年來，關于FFF模式下的放療也日益興起，FFF模式與FF模式在物理學上的差異主要表現為劑量率高、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、小面積射野產生更高的表面劑量、大面積射野產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強方式以及有無均整器模式展開研究，發現ssIMRT與VMAT技術無論是在FF模式還是FFF模式下均可滿足靶區覆蓋要求，并且在PTV Dmax、Dmean、HI、CI及OAR方面均未見明顯差異。但本研究中發現，4種計劃的DT差異有統計學意義，其中VMAT-FFF的DT最短［37.08±17.32）s］，差異有統計學意義（P＜0.05）。4種計劃兩兩比較發現，無論是FF還是FFF模式，VMAT的DT均小于ssIMRT，且差異均有統計學意義（均P＜0.05）。2種技術出束方式的區別導致上述差異，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所需的加速器跳數更低，因此執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，發現VMAT-FFF的DT明顯小于VMAT-FF模式，且差異有統計學意義（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論，相比于FF，FFF可大幅縮短治療時間，且靶區的劑量相當，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優劣的重要參數。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，提高患者的順應性［18］。

同時本研究還發現4種計劃的MU有明顯差異，其中VMAT-FF的MU最低，且經過兩兩比較發現FFF的MU增高，差異有統計學意義（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射線質更接近4MV-X射線質，因此在相同劑量下FFF需要輸出更多MU以滿足深部區域處的靶區劑量［13］。眾所周知，MU的增加會增加患者身上的散射輻射劑量，加大了誘發第二原發癌的風險性。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上更有優勢；而VMAT-FF MU最低。在臨床上可根據具體情況選擇合適的放療技術。

利益沖突：作者已申明文章無相關利益沖突。