螺旋斷層放療在胸中下段食管癌治療中對心臟功能保護的研究

樊春波，王晶，何亞男，席道軍，李建鋒，孫卯，李叢，郭啟帥，靳富

重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院/重慶市腫瘤研究所/重慶市腫瘤醫(yī)院放射治療中心，重慶 400030

前言

食管癌是最常見的消化道腫瘤之一，其發(fā)病率、死亡率在中國分別排名第6位和第4位［1-2］，而放射治療一直是食管癌的主要治療方式之一［3-4］。隨著放療技術的提升，固定野調(diào)強放射治療（IMRT）、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療（VMAT）都得到了快速的發(fā)展［5］。但是，VMAT技術在降低治療時間的同時顯著增加了危及器官低劑量區(qū)照射體積，導致二次致癌的風險［6］。因此，IMRT技術成為當前在臨床中使用較為廣泛的技術。

螺旋斷層放射治療（TOMO）是一種全新的調(diào)強治療模式，將計算機斷層掃描（CT）與直線加速器融為一體，可在兆伏級CT 引導下360°聚焦斷層照射。在多種腫瘤的治療中，TOMO 技術展現(xiàn)出較IMRT 更好的靶區(qū)劑量分布及適形度［7-9］。考慮到胸中下段食管癌患者在接受放療時心臟極易受到放射損傷，同時肺部也會受到一定劑量的照射，可能引起心肺聯(lián)合反應，嚴重影響患者的治療后生存率［10］，而TOMO在提高靶區(qū)劑量分布的同時在危及器官的保護上也有一定的優(yōu)勢［11-15］。因此，本研究針對胸中下段食管癌患者，分別制定IMRT 和TOMO 計劃，比較兩種放療方式心臟的劑量分布以及放療前后心肌酶譜改變，探討TOMO對心臟的保護作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

搜集我院2016年8月1日至2018年12月12日收治的37 例胸中下段食管鱗癌患者。其中，II 期17例，III期20例；男23例，女14例；平均年齡（68.3±5.6）歲。所有患者均為首次放療，X線片顯示腫瘤長度為1.5～6.3 cm，KPS 評分均大于70 分，無既往腫瘤病史，無淋巴及轉(zhuǎn)移，所有患者均已簽署知情同意書，并經(jīng)我院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 掃描定位患者均采用常規(guī)放療體位，胸部熱塑膜固定，使用激光定位燈體表標記腫瘤中心并作鉛點標識，然后使用Philips 公司生產(chǎn)的Brilliance 大孔徑螺旋CT，進行3 mm 層厚增強掃描，掃描范圍包括兩側(cè)全肺及上腹部，最后掃描完成后的CT 圖像同時傳輸至兩個治療計劃系統(tǒng)進行三維重建。

1.2.2 靶區(qū)勾畫由放療科和影像科醫(yī)生共同在重建后的影像上勾畫出大體腫瘤區(qū)（GTV）、臨床靶區(qū)（CTV）、計劃靶區(qū)（PTV），危及器官包括心臟、肺、脊髓，心臟需分別勾畫左右心房及心室。GTV 以CT 圖像為基礎，參考內(nèi)鏡、內(nèi)鏡超聲、造影劑造影，勾畫出可見腫瘤病灶及局部增大淋巴結(jié)；CTV 為GTV 上下各擴3 cm、前后左右外放0.5 cm；PTV 為CTV 前后左右均勻外放0.5 cm［16］。

1.2.3 治療計劃由兩名固定物理師進行計劃設計，其中IMRT采用RaySearch Laboratories AB進行IMRT計劃設計，該計劃采用等中心共面7野step-and-shot IMRT技術，同時7 野中每個野包括10 個子野；TOMO 采用Accuray螺旋斷層放療系統(tǒng)（TOMO HDTMVersion 2.0.5）進行TOMO 計劃設計，該計劃每個螺旋包括51 個射束［17］。兩種放療計劃處方劑量為60 Gy，每次2 Gy，每周5次。本研究為回顧性分析，實際治療中3例患者采用IMRT，34例患者采用TOMO。

1.2.4 劑量參數(shù)比較本研究納入的劑量參數(shù)包括：PTV、心臟、脊髓的最大劑量Dmax，心臟接受≥20、30、40、50、60 Gy 的體積占比V20、V30、V40、V50、V60，以及PTV 的適形度指數(shù)（CI）和均勻性指數(shù)（HI）。其中，脊髓和肺受量需在正常組織器官安全劑量內(nèi)。

1.2.5 心肌酶譜測定放射性心臟損傷（RIHD）與心臟受照體積和劑量有關，當受照劑量>40 Gy 時，發(fā)生率逐漸增加，每增加1 Gy 就可能使放療相關性心臟事件危險度增加4%，其最早表現(xiàn)為血清酶譜升高［18］。因此分別于TOMO 開始前一周及放射治療結(jié)束后1 周采集患者靜脈血，分別測量谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、磷酸酶（CK）、α-羥丁酸脫氫酶（A-HBD）、血清乳酸脫氫酶（LDH）。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 13.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。符合正態(tài)分布的計量資料用均數(shù)±標準差表示，采用獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種放療方式PTV劑量參數(shù)比較

TOMO 和IMRT 計劃中PTV 的Dmax分別為（65.17±0.91）Gy、（66.40±1.03）Gy，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；Dmean分別為（62.76±0.64）Gy、（62.87±0.55）Gy，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；TOMO 的CI值高于IMRT，差異具有統(tǒng)計學意義（0.80±0.06vs0.75±0.08,P<0.05）；TOMO 的HI 值與IMRT 相比，差異無統(tǒng)計學意義（0.12±0.04vs0.13±0.03,P>0.05）。

2.2 兩種放療方式心臟劑量線比較

如表1所示，TOMO 組心臟V20、V30、V40、V50、V60均明顯低于IMRT組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.001），同時TOMO 組心臟接受的Dmax和Dmean明顯低于IMRT組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。

表1 兩種放療方式心臟劑量線比較（± s）Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of the heart between two radiotherapy strategies (Mean±SD)

表1 兩種放療方式心臟劑量線比較（± s）Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of the heart between two radiotherapy strategies (Mean±SD)

組別V20/%V30/%V40/%V50/%V60/%Dmax/Gy Dmean/Gy TOMO IMRT t值P值36.22±3.96 56.36±8.54 9.316 0.001 20.77±5.96 30.23±9.77 3.919 0.000 11.49±3.67 17.25±4.11 5.003 0.000 5.28±1.19 8.50±2.34 6.111 0.000 0.47±0.12 1.07±0.26 3.714 0.000 64.34±1.00 65.42±0.96 4.739 0.000 22.63±5.14 25.33±3.47 2.209 0.030

2.3 兩種放療方式心臟亞單位劑量比較

如表2所示，在TOMO 和IMRT 計劃的心臟亞結(jié)構中，僅左心房Dmax差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），其余亞結(jié)構劑量分布差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

表2 兩種放療方式心臟亞單位劑量比較（Gy,± s）Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of heart subunits between two radiotherapy strategies (Gy,Mean±SD)

表2 兩種放療方式心臟亞單位劑量比較（Gy,± s）Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of heart subunits between two radiotherapy strategies (Gy,Mean±SD)

左心房左心室右心房右心室組別Dmax Dmean Dmax Dmean Dmax Dmean Dmax Dmean TOMO IMRT t值P值63.91±0.98 65.18±0.99 5.546 0.000 44.05±9.89 45.85±9.91 0.782 0.437 47.79±13.51 52.14±14.78 1.194 0.236 16.32±6.69 16.28±5.01 0.020 0.984 50.35±12.65 53.56±9.66 1.227 0.224 24.46±7.98 23.20±5.61 0.525 0.601 43.25±9.26 47.99±10.33 1.658 0.102 19.46±4.85 17.11±3.31 1.245 0.217

2.4 TOMO前后心肌酶譜變化

如表3所示，TOMO 后心肌酶譜有一定程度升高，但放療前后心肌酶譜改變差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

表3 TOMO前后心肌酶譜變化趨勢（U/L,± s）Tab.3 Changes of myocardial enzymogram before and after TOMO(U/L,Mean±SD)

表3 TOMO前后心肌酶譜變化趨勢（U/L,± s）Tab.3 Changes of myocardial enzymogram before and after TOMO(U/L,Mean±SD)

組別AST ALT CK LDH A-HBD放療前放療后t值P值19.33±5.31 21.13±5.78 1.337 0.186 15.55±7.23 19.54±10.63 1.809 0.075 65.70±31.74 79.53±49.76 1.366 0.176 160.85±12.70 173.45±25.22 2.602 0.011 113.9±37.45 124.15±38.33 1.115 0.268

3 討論

放射治療是治療食管癌最普遍的方式，也是最重要的手段之一，目前IMRT 是臨床上使用最普遍的放療方式。此方法在提高放射治療效果的同時還能保護腫瘤周圍正常組織［19］，然而放療導致的不良反應卻始終難以得到有效控制。其中放射性心損傷是目前胸段食管癌放療最嚴重的不良反應之一，同時也是造成患者生存率低下的主要原因［20］。目前，對于中晚期胸中下段食管癌患者，同步放化療是最普遍的治療方式，然而由于食管近心肺的解剖特點，放療的治療方式不可避免會造成心肺受到較高的照射劑量。文獻［21］顯示食管癌患者中有明顯放射性心肌損傷的高達10.8%，并且大部分發(fā)生在治療后2年內(nèi)，嚴重影響生存質(zhì)量。放射性心損傷是食管癌患者不可忽視的不良反應，同時其發(fā)生率也往往被低估，有文獻顯示心肌損傷在食管癌放療早期就已經(jīng)發(fā)生［22-23］。因此胸段食管癌患者放化療過程中對心臟的保護尤為重要。

本研究通過對37 例胸中下段食管癌患者分別制定TOMO計劃和IMRT計劃，比較兩種放療方式在患者心肺中的劑量分布，探討TOMO 在胸中下段食管癌患者治療中對心臟的保護作用。研究顯示，相比IMRT，TOMO 對于PTV 的最大劑量明顯更低，同時TOMO 計劃的CI 值（0.80±0.06）相比IMRT 計劃（0.75±0.08）更加接近于1，表明TOMO 計劃具有更好的靶區(qū)適形度。心肌放射性通常取決于心臟受到的較高劑量的射線照射體積，本研究TOMO 的心臟受到的較高劑量的體積（V20～V60）明顯低于IMRT，差異具有顯著性，同時TOMO 計劃中心臟受到的最大劑量和平均劑量也明顯低于IMRT，表明TOMO 計劃相比IMRT 計劃對心臟具有更低的毒性。同時本研究對TOMO 前后心肌酶譜的變化進行分析，發(fā)現(xiàn)ALT、AST、LDH、A-HBD、CK 均有所升高，但差異無統(tǒng)計學意義，表明TOMO 可以有效降低心肌損傷。上述數(shù)據(jù)表明相比IMRT 計劃，TOMO 計劃能夠在保證靶區(qū)劑量的同時，顯著降低心臟的損傷。

綜上所述，TOMO 在胸中下段食管癌患者的治療中，具有良好的靶區(qū)適形度以及劑量分布均勻性，能夠?qū)δ[瘤病灶有更加準確均勻的照射，同時顯著降低心臟的劑量分布以及放射性心肌損傷，對心臟具有良好的保護作用。