鉛門跟隨技術對食管癌調強放療計劃質控的影響

孫 甫，蘭翠茹，熊衛平，李 叢，吳府容

（1.重慶市江津區腫瘤醫院腫瘤科，重慶 402289；2.重慶市江津區第二人民醫院腫瘤科，重慶 402289；3.重慶大學附屬腫瘤醫院腫瘤放射治療中心，重慶 400030）

同步放化療是食管癌（esophageal cancer）常用的治療手段，根治性同步放化療是全球廣泛推薦的首選治療模式[1-4]。放射性肺炎可導致患者肺呼吸功能不全甚至死亡，是胸部腫瘤放療中的常見的不良反應[5，6]。放射性肺炎的發生與肺的劑量體積指標V5、V10、V20、V30和V40，Spared等密切相關[7-10]。近年來，鉛門跟隨技術逐步應用于臨床，該技術能有效減少因葉片自身局限產生的透射和漏射對正常組織的不必要照射[11-14]。研究證明[14-17]，鉛門跟隨技術在食管癌調強放療中能有效降低正常組織，特別是肺V5的照射量。然而，因技術的復雜性，鉛門跟隨技術調強放療計劃的劑量準確性有待進一步研究。商用治療計劃系統因自身算法計算偏差的存在，治療計劃劑量分布的準確性須行劑量驗證。蒙特卡羅（Monte Carlo，MC）算法是模擬不同能量光子傳播路徑能量沉積方式和追蹤光子、次級電子在均勻或非均勻介質上相互作用形成介質內劑量分布的劑量計算方法，是目前商用計劃系統劑量驗算最精準的算法[18]。德國Scientific RT 公司推出了首款基于蒙卡算法的商用軟件SciMoCa，該軟件可以用于計劃質控驗算治療計劃劑量計算的準確性[19]。本研究主要對胸部中段食管癌分別設計鉛門跟隨和鉛門固定調強放療計劃，采用AAA 算法計算計劃的劑量分布。通過具有蒙卡算法的SciMoCa 軟件進行計劃質控，分析兩者劑量分布的差異，以期為鉛門跟隨技術的計劃質控提供臨床參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析重慶大學附屬腫瘤醫院2019 年9 月-2020 年12 月收治的胸中段食管癌患者20 例。其中男17 例，女3 例。患者年齡58～81歲，中位年齡68 歲。病理類型均為鱗狀細胞癌，臨床分期為T23 例，T38 例，T49 例。將入組的20 例患者的放療計劃分別重新設計，在制定放療計劃的過程中分為按照鉛門跟隨技術組和鉛門固定技術組，制定兩種技術條件下的治療計劃。

1.2 靶區及危及器官勾畫 患者采取仰臥位，由熱塑體膜固定。使用荷蘭飛利浦公司的Philips BrillianceTM大孔徑CT 機對患者進行定位掃描。照射范圍為舌骨至第5 腰椎水平，層厚為0.3 cm。在Varian Eclipes 15.1 治療計劃系統上，由同一醫師參照胃鏡及食管鋇餐造影在CT 圖像上勾畫大體腫瘤（GTV）。臨床靶區（CTV）勾畫范圍包括中上縱膈食管旁淋巴結引流區及縱隔2、4、5、7、8 淋巴引流區至腫瘤下界下3 cm。計劃靶區（PTV）為CTV 外擴0.5～1.0 cm。同時，勾畫肺、心臟和脊髓等危及器官。

1.3 計劃設計 采用Varian Eclipes 15.1 治療計劃系統，選擇Varian Edge 直線加速器的6 MV X 射線對入組的20 例患者分別重新設計鉛門跟隨和鉛門固定調強放療計劃。鉛門固定計劃的射野角度均設置為130°、30°、0°、330°和200°，劑量率為400 MU/min，采用動態滑窗傳輸劑量，并用各向異性解析算法（AAA）計算劑量。復制鉛門固定計劃，選擇鉛門跟隨技術，重新計算葉片運動，并用AAA 算法計算劑量獲得鉛門跟隨計劃。本研究設計的計劃和所給處方劑量僅用于實驗研究，PTV 的處方劑量設置為60 Gy/30 F，要求100%處方劑量至少覆蓋95%的靶區體積。危及器官的限量如下：脊髓Dmax＜45 Gy；雙肺V20＜30%，V30＜20%；心臟Dmean＜30 Gy，V30＜40%，V40＜30%。兩組計劃經AAA 算法計算最終劑量后，分別將肺劑量體積指標V5、V10、V20、V30和V40，Spared（照射量不足40 Gy 的肺體積）等體積生成虛擬器官。

1.4 γ 通過率計算 將所有患者的兩組計劃信息分別上傳至SciMoca 劑量驗算軟件，以2 mm 和3%的標準，計算每個計劃的靶區、危及器官和虛擬器官V5、V10、V20、V30和V40，Spared的γ 通過率。γ 通過率大于95%視為驗證通過。

1.5 統計學方法 采用SPSS 18.0 軟件進行統計分析，計量資料采用（）表示，比較采用配對t檢驗；計數資料采用（%）表示，比較采用χ2檢驗。以P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組劑量體積直方圖比較 鉛門跟隨技術組和鉛門固定技術組的調強放療計劃在Eclipse 和Sci－MoCa 算法下的劑量體積直方圖見圖1 和圖2，圖中顯示兩組PTV、心臟、脊髓、肺及肺相關指標（V5、V10、V20、V30和V40）的劑量曲線趨勢基本一致。

圖1 鉛門跟隨技術組計劃的劑量體積直方圖

圖2 鉛門固定技術組計劃的劑量體積直方圖

2.2 兩組PTV 和危及器官的γ 通過率比較 鉛門跟隨計劃組的PTV 和肺的γ 通過率比鉛門固定計劃組的小0.55%和0.05%，鉛門跟隨計劃組的心臟的γ通過率比鉛門固定計劃組的大0.09%，但差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組PTV 和危及器官的γ 通過率比較（，%）

表1 兩組PTV 和危及器官的γ 通過率比較（，%）

2.3 兩組虛擬器官的γ 通過率比較 鉛門跟隨計劃祖的V5、V10、V20、V30和V40，Spared的γ 通過率比鉛門固定計劃組的小0.04%、0.04%、0.09%、0.13%和0.09%，但差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩組虛擬器官的γ 通過率比較（，%）

表2 兩組虛擬器官的γ 通過率比較（，%）

3 討論

鉛門跟隨技術的臨床應用，使放療計劃中進一步降低危及器官照射量成為可能。特別是在胸部腫瘤放療中降低肺照射，可進一步降低放射性肺炎的發生率。目前有關鉛門跟隨技術的蒙卡劑量驗算鮮見報道，本研究采用SciMoca 對鉛門跟隨和鉛門固定調強放療計劃作計劃質控，分析蒙卡和AAA 算法在此類計劃劑量計算上的差異性。

患者的臨床療效依賴于放療劑量的精準照射。然而，由于商用計劃系統計算偏差和患者擺位誤差的存在，在實施于臨床治療前，放療計劃質控尤為必要。在調強放療的計劃質控中，γ 由劑量偏差和吻合距離組成，常用于量化評估計劃和參考計劃的劑量分布差異。目前，作為糾正患者擺位誤差的常規流程，圖像引導放療已在臨床上廣泛應用，其作為輔助患者擺位，降低患者擺位誤差的優勢已被臨床證實[20]。患者擺位誤差已得到有效控制，而有關計劃系統計算偏差的臨床影響報道較少。

蒙卡和AAA 的不同建模方式，導致其計算的劑量分布存在差異，這種差異也受其他因素的影響，如腫瘤位置、腫瘤大小和射束方向等[21]。研究表明，AAA 算法在射野邊緣低劑量區的計算誤差較大，可能會明顯高估空氣/組織界面附近的劑量。然而，AAA 與蒙卡算法有較好的一致性[22]。本研究中兩種計劃的PTV、肺、心臟和脊髓的γ 通過率均大于97%，說明AAA 算法和蒙卡算法有很好的一致性。兩種計劃的γ 通過率存在一定差別，表明鉛門跟隨技術雖然有進一步降低低劑量照射的優勢，但其對AAA 算法的計算準確性存在臨床可接受的影響。

在胸部腫瘤放療中，避免放射性肺炎的發生尤為重要，肺劑量體積參數指標是評估放射性肺炎發生風險的關鍵指標。然而，商用計劃系統的計算偏差導致肺劑量體積參數存在不確定性，其在預測放射性肺炎發生風險時的參考價值下降。本研究中，兩種計劃的虛擬器官的γ 通過率均大于98%，表明兩種算法在虛擬器官的劑量計算上具有良好的一致性。兩種計劃的的γ 通過率存在差異，表明鉛門跟隨技術雖然有降低肺低劑量照射的優勢，但其改變了AAA 算法計算肺劑量體積參數的準確性。

綜上所述，鉛門跟隨技術有降低低劑量區照射量的潛在優勢，但對食管癌調強放療的計劃質控和放射性肺炎預估指標無明顯影響，其對臨床療效的影響有待進一步研究證實。