固定準(zhǔn)直器技術(shù)在食管癌根治性放射治療中的應(yīng)用

杜傲男，陳宏林，王強(qiáng)

徐州市腫瘤醫(yī)院放療科 （江蘇徐州 221005）

隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）已被廣泛應(yīng)用于食管癌的綜合治療中，但食管癌靶區(qū)形狀不規(guī)則，且鄰近心臟、肺、脊髓等重要危及器官（organ at risk，OAR），導(dǎo)致放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)相對困難。固定準(zhǔn)直器（fixed collimator，F(xiàn)C）可以人為限定照射野的范圍，并可選擇性地避開部分正常組織，具有子野數(shù)目少、機(jī)器跳數(shù)（monitor unit，MU）低等優(yōu)勢。既往多項(xiàng)研究顯示，F(xiàn)C 技術(shù)可以有效降低OAR 的受照射劑量，尤其是可降低低劑量區(qū)的受照射體積，同時(shí)不降低放射治療計(jì)劃的適形指數(shù)（conformity index，CI）、均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）[1-8]。基于此，本研究將FC 技術(shù)應(yīng)用于食管癌根治性放射治療中，以期降低肺正常組織的受照射劑量，從而減少放射性肺炎的發(fā)生。本研究應(yīng)用FC 技術(shù)和自動(dòng)準(zhǔn)直器（auto collimator，AC）技術(shù)對20例食管癌患者進(jìn)行根治性放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)，以驗(yàn)證FC 技術(shù)應(yīng)用于食管癌放射治療中的可行性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月1日至2020年1月1日于徐州市腫瘤醫(yī)院進(jìn)行食管癌根治性放射治療的20例患者，均為未進(jìn)行手術(shù)治療的胸中段食管癌患者，其中男12例，女8例；年齡55～84歲，平均（67.95±7.74）歲；病理類型均為食管鱗癌；TNM分期，Ⅱ期4例，Ⅲ期13例，Ⅳ期3例。

1.2 方法

1.2.1 CT 定位

患者取仰臥位，雙手抱肘置于額頭，采用熱塑體膜固定，使用東芝Activion 16排CT進(jìn)行定位掃描，掃描范圍為下頜至肝臟下緣，掃描層厚為5 mm。

1.2.2 靶區(qū)及正常組織器官勾畫

使用瓦里安Eclipse13.5放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（treament planning system，TPS）勾畫患者的腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）、臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）、 計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）及OAR；GTV 包括食管病灶及陽性淋巴結(jié)，CTV 為GTV 三維外放5 mm，上下外放3 cm，并包括縱隔食管氣管溝、食管旁及縱隔1、2、4、7、8區(qū)的淋巴引流區(qū)，PTV 為CTV 三維外放5 mm。

1.2.3 放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

同一患者的放射治療計(jì)劃采用相同的布野方式及約束參數(shù)，采用6MV-X線，處方劑量為60 Gy等劑量線包繞95%PTV；采用5野照射，機(jī)架角度分別為0°、40°、120°、160°、200°。OAR限量：脊髓最大劑量點(diǎn)Dmax＜45 Gy；雙肺V5≤55%，V20≤28%，V30≤18%；心臟V30≤40%，V40≤30%。FC組的射野準(zhǔn)直器采用手動(dòng)方式鎖定部分肺組織，AC組的射野準(zhǔn)直器設(shè)為自動(dòng)。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）比較兩組計(jì)劃的PTV劑量學(xué)參數(shù)，包括D2%、D98%、D50%、CI、HI，其中CI=（VT,ref/VT）×（VT,ref/Vref）[9]，式中VT,ref為處方劑量所覆蓋的PTV的體積，VT為PTV 的體積，Vref為處方劑量所覆蓋的總體積，CI可以客觀評價(jià)劑量分布體積與PTV 體積大小和形狀的適形性，CI越接近1表明靶區(qū)適形度越好[10]；HI=（D2%-D98%）/D50%[11]，式中D2%、D98%、D50%分別為包圍2%、98%、50%PTV體積的最小劑量，HI越接近0表明靶區(qū)均勻性越好。（2）比較兩組計(jì)劃的OAR劑量學(xué)參數(shù)，包括脊髓Dmean、Dmax，雙肺V5、V10、V15、V20、V30、V40和Dmean，心臟V30、V40、Dmean、Dmax。（3）比較兩組計(jì)劃的執(zhí)行效率，包括總MU和治療時(shí)間（單次治療時(shí)加速器的出束時(shí)間）。（4）比較兩組計(jì)劃的劑量驗(yàn)證通過率，使用MatriXX二維矩陣劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對兩組計(jì)劃進(jìn)行劑量學(xué)驗(yàn)證，并按照美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)（The American Association of Physicists in Medicine，AAPM）53號報(bào)告，采用3%/3 mm標(biāo)準(zhǔn)分析兩組計(jì)劃的γ通過率[12]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 兩組計(jì)劃的PTV 劑量學(xué)參數(shù)比較

兩組計(jì)劃的PTV 計(jì)量學(xué)參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），均能滿足臨床需求，見表1。

表1 兩組計(jì)劃的PTV 劑量學(xué)參數(shù)比較（±s，20例）

表1 兩組計(jì)劃的PTV 劑量學(xué)參數(shù)比較（±s，20例）

注：FC 為固定準(zhǔn)直器，AC 為自動(dòng)準(zhǔn)直器，CI 為適形指數(shù)，HI 為均勻性指數(shù)

組別 D2%（Gy） D98%（Gy） D50%（Gy）CIHI FC 組 62.84±0.50 59.48±0.24 61.43±0.29 1.10±0.03 0.055±0.010 AC 組 62.72±0.39 59.55±0.09 61.21±0.19 1.08±0.03 0.052±0.007 t1.0381.0552.0451.9121.364 P0.3260.3190.0580.0880.206

2.2 兩組計(jì)劃的OAR 劑量學(xué)參數(shù)比較

FC 計(jì)劃的雙肺V5和Dmean均低于AC 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組計(jì)劃的其他OAR劑量學(xué)參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩組計(jì)劃的OAR 劑量學(xué)參數(shù)比較（±s，20例）

表2 兩組計(jì)劃的OAR 劑量學(xué)參數(shù)比較（±s，20例）

注：FC 為固定準(zhǔn)直器，AC 為自動(dòng)準(zhǔn)直器

參數(shù)FC 組AC 組tP脊髓Dmean（Gy） 24.27±6.2824.44±6.56 0.847 0.419脊髓Dmax（Gy） 42.97±0.9142.34±1.43 2.059 0.069雙肺V5（%） 53.14±8.6863.49±9.79 11.33 ＜0.001雙肺V10（%） 37.87±5.9340.34±4.16 1.826 0.101雙肺V15（%） 29.31±5.0129.77±3.98 0.397 0.701雙肺V20（%） 22.02±4.0821.84±3.40 0.355 0.731雙肺V30（%） 9.99±2.67 9.83±2.41 0.785 0.453雙肺V40（%） 4.62±1.65 4.40±1.51 2.093 0.066雙肺Dmean（Gy） 11.523±1.7612.15±1.51 3.892 0.004心臟V30（%） 22.83±13.69 23.44±14.05 1.335 0.215心臟V40（%） 12.23±7.1312.67±7.13 0.495 0.632心臟Dmean（Gy） 16.80±8.5616.98±8.61 1.722 0.119心臟Dmax（Gy） 63.37±2.1363.03±3.29 0.743 0.477

2.3 兩組計(jì)劃的執(zhí)行效率比較

兩組計(jì)劃的總MU、治療時(shí)間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

表3 兩組計(jì)劃的執(zhí)行效率比較（±s，20例，劑量率400 MU/min）

表3 兩組計(jì)劃的執(zhí)行效率比較（±s，20例，劑量率400 MU/min）

注：FC 為固定準(zhǔn)直器，AC 為自動(dòng)準(zhǔn)直器，MU 為機(jī)器跳數(shù)

組別總MU治療時(shí)間（min）FC 組1 047.8±193.082.62±0.48 AC 組1 021.9±237.792.55±0.59 t 1.2801.280 P 0.2330.233

2.4 兩組計(jì)劃的劑量驗(yàn)證通過率比較

FC組與AC組的γ通過率分別為（95.34±0.37）%和（95.76±0.47）%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.164，P=0.059）。

3 討論

食管癌放射治療技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從最初的二維普通放射治療到三維適形放射治療（threedimensional conformal radiation therapy，3D-CRT），再到目前廣泛應(yīng)用的IMRT 3個(gè)階段。與其他放射治療技術(shù)相比，IMRT 具有更好的靶區(qū)劑量適形度和均勻性，對OAR 的保護(hù)也更具優(yōu)勢，可在提高臨床治愈率的同時(shí)改善患者的生命質(zhì)量[13]。

IMRT 可分為靜態(tài)野調(diào)強(qiáng)技術(shù)（靜態(tài)IMRT）、動(dòng)態(tài)葉片調(diào)強(qiáng)技術(shù)（動(dòng)態(tài)IMRT）和旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，其中旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)包括斷層治療（tomotherapy）和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（volumetric arc modulated therapy，VMAT）。在IMRT 治療中，為了可以在射野內(nèi)調(diào)節(jié)射束強(qiáng)度，多葉準(zhǔn)直器（multi-leaf collimator，MLC）的形狀常是不規(guī)則、偏軸的，而MLC 過中線運(yùn)動(dòng)的距離會(huì)限制IMRT 的最大射野，如瓦里安直線加速器的MLC 過中線距離不超過14.5 cm，因此，當(dāng)射野寬度＞14.5 cm 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)分野治療。這樣會(huì)造成分野銜接處劑量的準(zhǔn)確性降低、MU 增加、治療時(shí)間延長等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致治療效率降低，同時(shí)分野治療也會(huì)導(dǎo)致正常組織中低劑量受照射體積的增加。

當(dāng)食管癌靶區(qū)范圍較大時(shí)，應(yīng)用常規(guī)IMRT技術(shù)會(huì)導(dǎo)致周圍正常組織，尤其是肺組織中產(chǎn)生廣泛分布的低劑量區(qū)域[14]。有研究報(bào)道，放射性肺炎的發(fā)生與肺的V20和Dmean密切相關(guān)[15-17]。同時(shí)，有研究認(rèn)為，肺V5～V65均與放射性肺炎密切相關(guān)[18]，其中肺V5是最重要的影響因素[19-21]。國外有研究顯示，肺接受低劑量照射的體積（V5）是放射性肺炎發(fā)生的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，并建議將肺V5控制在＜60%[19]或65%[20]的水平。國內(nèi)也有研究證實(shí)，當(dāng)肺V5＞55%時(shí)，2級以上放射性肺炎的發(fā)生率會(huì)顯著提高[22]。因此，有效降低肺組織低劑量區(qū)（V5）的體積成為減少放射性肺炎發(fā)生的關(guān)鍵。

FC 技術(shù)在IMRT 中的應(yīng)用正逐步被臨床所關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 技術(shù)在治療頭頸部大靶區(qū)（＞14 cm）病灶時(shí)，與常規(guī)IMRT 對比，可以降低總MU，并可提供更好的劑量均勻性，且在劑量率相同的情況下，可以縮短患者的治療時(shí)間[1]。國內(nèi)相關(guān)研究顯示，F(xiàn)C 技術(shù)應(yīng)用于直腸癌、鼻咽癌的放射治療中，可以降低總MU，縮短治療時(shí)間[2-3，8]。在肺癌的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 技術(shù)可以更好地保護(hù)靶區(qū)周圍OAR 和正常組織，并可有效改善肺V5、V20、V30、Dmean等計(jì)量學(xué)參數(shù)[4]。在乳腺癌的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 技術(shù)能明顯提高靶區(qū)劑量的適形度，并可降低肺和心臟的受照射劑量[5-6]。基于以上分析，本研究將FC 技術(shù)應(yīng)用于食管癌根治性放射治療中，以期減少肺組織低劑量照射區(qū)域，進(jìn)而減少放射性肺炎的發(fā)生。

本研究結(jié)果顯示，兩組計(jì)劃的PTV 計(jì)量學(xué)參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），均能滿足臨床需求，表明FC 技術(shù)的靶區(qū)計(jì)量學(xué)參數(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相當(dāng)；FC 計(jì)劃的雙肺V5和Dmean均低于AC計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明FC 技術(shù)在OAR 保護(hù)方面完全可以滿足臨床需求，不弱于AC 技術(shù)，且其在肺低劑量防護(hù)方面（肺V5）更具優(yōu)勢，利于減少放射性肺炎的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；兩組計(jì)劃的總MU、治療時(shí)間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表明FC 技術(shù)在確保治療效果的前體下，并未出現(xiàn)MU 增加、治療時(shí)間延長的情況，可有效保證治療效率；兩組的γ 通過率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但均達(dá)到了95%以上，滿足臨床需求[12]。以上研究結(jié)果表明，F(xiàn)C 技術(shù)不僅可以有效保證靶區(qū)的劑量適形度和均勻性，同時(shí)在OAR 保護(hù)方面同樣可以滿足臨床需求。因此，F(xiàn)C 技術(shù)適用于體積較大、形狀不規(guī)則、周圍OAR較多的靶區(qū)，尤其可以優(yōu)化對低劑量反應(yīng)敏感的OAR 的劑量分布。

此外，有研究顯示，F(xiàn)C 技術(shù)可以減少總MU[1-3]，本研究結(jié)果與其不符，原因可能為：其研究對象為頭頸部腫瘤及盆腔腫瘤，計(jì)劃設(shè)計(jì)所用射野數(shù)較多（如頭頸部腫瘤9野[1，3]、直腸癌7野[2，8]）；而本研究僅應(yīng)用了5野照射，這是否表明FC 技術(shù)降低總MU 的優(yōu)勢在射野數(shù)相對較少的放射治療計(jì)劃中體現(xiàn)的不明顯，對此仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

綜上所述，F(xiàn)C 技術(shù)和AC 技術(shù)均能實(shí)現(xiàn)良好的劑量分布，滿足食管癌根治性放射治療的臨床需求，是安全有效的治療方式；FC 技術(shù)在肺低劑量限制方面更具優(yōu)勢，對AC 技術(shù)無法有效優(yōu)化的肺低劑量區(qū)域，F(xiàn)C 技術(shù)可以提供一條新的技術(shù)手段。