兩種調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)應(yīng)用于Ⅰ期胸上段食管癌的劑量學(xué)比較

林斌偉，鄭旭海，高峰，黃丹

綿陽(yáng)市中心醫(yī)院 1 腫瘤科， 2 放射科 (四川綿陽(yáng) 621000)

在我國(guó)，食管癌的發(fā)病率和病死率分別居所有癌癥的第6位和第5位[1]。胸上段食管癌的腫瘤位置較高，手術(shù)治療在保證足夠腫瘤切緣后，通常會(huì)導(dǎo)致剩余正常食管難以和殘胃吻合，且術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較高，因此，根治性放射治療是此類患者的首選治療手段[2]。其中，容積弧形旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)和固定野靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療(static intensity modulated radiotherapy，sIMRT)是臨床治療胸上段食管癌患者的兩種常見(jiàn)放射治療技術(shù)。與sIMRT不同，VMAT的特點(diǎn)是在機(jī)架旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，加速器持續(xù)出束，同時(shí)多葉準(zhǔn)直器不停地運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同角度腫瘤靶區(qū)的形狀變化。VMAT最主要的優(yōu)點(diǎn)是治療時(shí)間短，患者舒適度高，此外，射線從多角度攝入靶區(qū)，調(diào)制自由度更大，靶區(qū)的劑量分布優(yōu)于sIMRT，但VMAT對(duì)正常組織低劑量區(qū)的范圍控制較sIMRT稍差[3-5]。在采用VMAT治療惡性腫瘤疾病時(shí)，選擇合適的患者是充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)并有效規(guī)避其劣勢(shì)的關(guān)鍵。Ⅰ 期胸上段食管癌的腫瘤長(zhǎng)度較短，腫瘤靶區(qū)與肺組織重疊區(qū)域小，有可能更宜采用VMAT進(jìn)行治療，但仍有待臨床研究予以驗(yàn)證?；诖?，本研究針對(duì)8例 Ⅰ 期胸上段食管癌患者分別制定了VMAT和sIMRT兩種調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃，并對(duì)兩種計(jì)劃靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)參數(shù)和機(jī)器跳數(shù)(monitor unit，MU)進(jìn)行了比較，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021年6—9月于綿陽(yáng)市中心醫(yī)院行根治性放射治療的8例 Ⅰ 期胸上段食管癌(均為鱗癌)患者為研究對(duì)象，男3例，女5例；年齡50～78歲，平均(63.50±8.25)歲；腫瘤分期，T1N0M0期5例，T2N0M0期3例；腫瘤長(zhǎng)度1.20～4.00 cm，平均(2.71±1.09)cm；腫瘤區(qū)(gross target volume，GTV)3.31～35.82 cm3，平均(11.01±10.74)cm3。本研究已獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有患者均經(jīng)病理證實(shí)為食管癌，且經(jīng)胃鏡檢查顯示腫瘤中心位置距門(mén)齒20～<25 cm[6]。

1.2 定位

所有患者均采用頭頸肩熱塑體膜固定，設(shè)置定位CT掃描層厚為5 mm，掃描范圍為頸2椎體至腰1椎體。

1.3 靶區(qū)及危及器官勾畫(huà)

參照食管癌累及野放射治療靶區(qū)勾畫(huà)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行勾畫(huà)[7]。(1)靶區(qū)勾畫(huà)：GTV包括原發(fā)腫瘤，臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)包括原發(fā)腫瘤前、后、左、右外放5 mm，以及上、下外放3 cm，勾畫(huà)過(guò)程中根據(jù)血管和椎體進(jìn)行修改，計(jì)劃腫瘤區(qū)(planning-gross target volume，P-GTV)在GTV周圍外放5 mm，計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)在CTV周圍外放5 mm。(2)危及器官勾畫(huà)：危及器官包括雙肺、脊髓、心臟及甲狀腺[8]，處方劑量為64 Gy的總劑量至少覆蓋95%的P-GTV，60.8 Gy的總劑量至少覆蓋95%的PTV，均分32次照射，雙肺V20(Vx表示x Gy照射劑量所覆蓋的體積占總體積的比值)<30%、V30<20%、V5<65%，脊髓最大劑量(Dmax)<45 Gy，心臟V30<10%，甲狀腺V50<50%。

1.4 VMAT和sIMRT計(jì)劃制定

由1名具有正高級(jí)職稱的物理師采用Monaco 5.11治療計(jì)劃系統(tǒng)分別制定VMAT和sIMRT計(jì)劃；以PTV中心為計(jì)劃的中心點(diǎn)，采用靶區(qū)優(yōu)先的優(yōu)化方式，并選用6 MV X線，射線最大劑量率為600 MU/min，最小子野寬度為0.5 cm。VMAT計(jì)劃均設(shè)置雙??；sIMRT計(jì)劃采用5野靜態(tài)調(diào)強(qiáng)，大野的入射角度分別為0°、72°、144°、216°及288°，最大子野個(gè)數(shù)為250，最小子野面積為2 cm2。

計(jì)劃制定完成后，采用劑量歸一的方式，將64 Gy的劑量統(tǒng)一覆蓋95%的P-GTV，由2名放射腫瘤學(xué)專業(yè)具有副高級(jí)職稱的醫(yī)師對(duì)計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估，待計(jì)劃滿足臨床要求后，方可進(jìn)入數(shù)據(jù)采集階段；若不滿足，則需重新制定。

1.5 計(jì)劃評(píng)估及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

采用劑量體積直方圖對(duì)計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估，需評(píng)估的靶區(qū)參數(shù)包括近似最大劑量(D2%)、近似最小劑量(D98%)、平均劑量(Dmean)、靶區(qū)適形指數(shù)(conformation index，CI)、靶區(qū)均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)[9]；需評(píng)價(jià)的危及器官參數(shù)包括雙肺V5、V10、V13、V20、V30、平均肺劑量(mean lung dose，MLD)，心臟V20、V30、V40、V50，脊髓D2%及甲狀腺V50；需評(píng)估的其他參數(shù)為MU。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 兩種計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較

關(guān)于P-GTV，VMAT計(jì)劃的CI和HI均優(yōu)于sIMRT計(jì)劃，D98%高于sIMRT計(jì)劃，D2%低于sIMRT計(jì)劃，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩種計(jì)劃的Dmean比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。關(guān)于PTV，VMAT計(jì)劃的CI和HI均優(yōu)于sIMRT計(jì)劃，D2%、Dmean均低于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩種計(jì)劃的D98%比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 兩種計(jì)劃的危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較

VMAT計(jì)劃的雙肺V5、V10、V13、MLD均高于sIMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩種計(jì)劃的脊髓D2%和甲狀腺V50比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表2。在VMAT計(jì)劃中，有2例患者心臟V20>0，分別為0.01%和2.58%；VMAT計(jì)劃的心臟V30、V40、V50以及sIMRT計(jì)劃的心臟V20、V30、V40、V50均為0。

2.3 MU

VMAT與sIMRT計(jì)劃的MU分別為(663.75±83.21)、(666.61±95.61)，兩者比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.11，P=0.917)。

3 討論

放射治療是臨床治療胸上段食管癌的主要手段。由于胸上段食管癌靶區(qū)形狀復(fù)雜，三維適形放射治療技術(shù)很難滿足臨床需求，因此，調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)被廣泛用于胸上段食管癌的放射治療中。sIMRT作為一種成熟的調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)，其特點(diǎn)是加速器在設(shè)定的角度停留，待多葉準(zhǔn)直器形成與腫瘤相匹配的形狀后，加速器出束開(kāi)始對(duì)腫瘤進(jìn)行治療，隨后依次完成設(shè)定角度的放射治療[10]。既往臨床研究證實(shí)，sIMRT較三維適形放射治療具有更優(yōu)的靶區(qū)劑量分布，同時(shí)正常組織的毒性反應(yīng)發(fā)生率更低[11]，但sIMRT治療時(shí)間長(zhǎng)、效率低。VMAT作為一種新的放射治療技術(shù)，具有治療時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)是在機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)，加速器的射束是開(kāi)啟的，且隨著機(jī)架旋轉(zhuǎn)，加速器射線劑量率、多葉準(zhǔn)直器形狀、準(zhǔn)直器角度在不停地變化，最終無(wú)限地接近靶區(qū)劑量分布和正常組織限定的目標(biāo)值。由于VMAT加速器調(diào)制的自

表2 兩種計(jì)劃的危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較

由度更大，因此有利于生成更理想的靶區(qū)劑量分布[12]。本研究結(jié)果也顯示，與sIMRT組相比，VMAT組可有效改善靶區(qū)的劑量分布，具有更優(yōu)的CI、HI，同時(shí)能夠更好地控制靶區(qū)劑量熱點(diǎn)和冷點(diǎn)。這與高瀚等[13]的研究結(jié)果類似。與sIMRT相比，VMAT調(diào)制的自由度更大，能夠在腫瘤的各個(gè)方向?qū)δ[瘤進(jìn)行治療，這可能是VMAT靶區(qū)劑量分布優(yōu)于sIMRT的原因。

關(guān)于正常組織保護(hù)方面，肺、心臟、脊髓、甲狀腺是食管癌放射治療過(guò)程中需要重點(diǎn)保護(hù)的器官。肺V5、V10、V13、V20、V30是放射性肺炎的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)[14-15]，當(dāng)以下條件滿足其一，即V5>40%、V10>35%、V13>32%、V20>24%、V30>18%，放射性肺炎的發(fā)生率或顯著升高[16]。本研究結(jié)果顯示，VMAT組雙肺V5、V10、V13均高于sIMRT(P<0.05)，但是均低于文獻(xiàn)報(bào)道的閾值體積，因此VMAT技術(shù)可能并不會(huì)顯著增加放射性肺炎的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。VMAT和sIMRT在保護(hù)脊髓、甲狀腺方面的效果相似(P>0.05)。由于心臟與放射治療靶區(qū)幾乎不重疊，因此心臟受到的輻射劑量極低。本研究結(jié)果提示，甲狀腺的V50高于計(jì)劃制作時(shí)的限制劑量，原因是甲狀腺位置緊挨食管，在外放PTV時(shí)，部分甲狀腺被腫瘤靶區(qū)所包繞，如果進(jìn)一步降低甲狀腺的劑量，必然會(huì)降低靶區(qū)治療劑量，可能導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)，因此，在行放射治療后應(yīng)常規(guī)監(jiān)測(cè)Ⅰ期胸上段食管癌患者的甲狀腺功能，必要時(shí)給予甲狀腺素替代治療可能是一種妥協(xié)的治療方法。

綜上所述，與sIMRT相比，Ⅰ期胸上段食管癌可能更適合采用VMAT技術(shù)，VMAT具有更優(yōu)的靶區(qū)適形性和均勻性，能夠更好地控制靶區(qū)劑量熱點(diǎn)和冷點(diǎn)，并且可能不會(huì)增加正常組織并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。但是，我們的研究結(jié)論需要以前瞻性的隨機(jī)對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。