胸段食管癌放療中雙肺劑量學參數與計劃參數的相關性分析

田玉龍，黃洋洋（通信作者）

1 鄭州大學第五附屬醫院 （河南鄭州 450052）；2 鄭州大學第二附屬醫院 （河南鄭州450014）

食管癌是臨床常見的惡性腫瘤，發病率和死亡率均較高[1-3]。放療是治療食管癌的常用手段，常見的不良反應為放射性肺炎（radiation pneumonia，RP）。RP 患者常伴有肺纖維化、肺功能下降，嚴重影響患者的生活質量[1]。RP 的發生率與雙肺劑量學參數密切相關。為了降低RP 的發生率，需分析影響其發生的雙肺劑量學參數。然而，雙肺劑量學參數較多[2-3]， 包括V5、V10、V20、V30和平均劑量（Dmean）等，每個參數代表的意義不同。為了降低計劃設計的復雜性，更好地保護雙肺，需要選出最具代表性的雙肺劑量學參數。同時，為了減少雙肺劑量，選取計劃參數如處方劑量（prescription dose，DP）、雙肺體積（volume of bilateral lung，VBL）、靶區體積（volume of PTV，VPTV）和靶區與雙肺重合體積（volume of overlap between PTV and lung，VOPL）等，并基于相關性方法分析其對雙肺劑量學參數的影響，使物理師在胸段食管癌放療計劃設計過程中更有針對性?；谏鲜霰尘氨狙芯楷F報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021年4月至2022年6月我院收治的99 例胸段食管鱗癌患者，其中男60 例，女39 例；年齡48～82 歲，中位年齡66 歲。依據美國癌癥聯合會（American Joint Committee on Cancer， AJCC）第8 版TNM 分期[4]，其中Ⅰ期10 例、Ⅱ期26 例、Ⅲ期31 例和Ⅳ期32 例。本研究經醫學醫院倫理委員會批準（倫理審批號：2021185）?；颊呔橥?。納入標準：胸段食管癌患者，且放療前無相關放療病史。排除標準：頸段食管癌和下延到賁門、腹膜后的食管癌。

1.2 儀器與方法

采用東芝 Alexion 16 排CT 機，掃描層厚為5 mm，平掃及增強CT 圖像經局域網傳輸至Monaco 治療計劃系統（treatment planning system，TPS）。所有患者均采取仰臥位，雙手交叉抱肘放置于額頭處，固定材料為高分子熱塑膜。CT 掃描范圍包括所有需要評價的危及器官（organs at risk，OARs）。

1.3 輪廓勾畫和危及器官限值

依據國際輻射單位委員會（International Commission Radiological Units，ICRU）83 號報告及其他權威信息[5]，結合各項檢查，勾畫食管原發腫瘤為大體腫瘤體積（gross target volume，GTV），確診轉移或不能排除轉移的淋巴結為大體淋巴結體積（GTV of nodes， GTVnd）；GTV 長軸方向外擴3 cm，其他方向均勻外擴1 cm，或GTV 均勻外擴0.5～1 cm 生成臨床靶區（clinical target volume，CTV）；CTV 均勻外擴0.5 cm 生成計劃靶區（planning target volume，PTV）。OARs 包括雙肺、脊髓、心臟、氣管、胸胃、冠狀動脈、肋骨和臂叢神經等。

1.4 計劃設計及參數讀取

基于Monaco TPS 設計固定野調強放療計劃。胸段食管癌計劃共4～5 個共面射野，射野角度分布為上二下三或上一下三，所有放療計劃均在Elekta Synergy 上執行，射線能量為6 MV。

TPS 數據讀取方式包括橫斷面劑量分布圖和劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）。雙肺劑量學參數包括V5、V10、V20、V30和Dmean，定義為因變量，其中Vx為≥x Gy 劑量照射的體積占雙肺總體積的百分比；Dmean為雙肺平均劑量。計劃參數包括DP、VBL、VPTV 和VOPL，定義為自變量。

1.5 統計學處理

采用SPSS 25.0 統計軟件進行數據分析。使用Shapiro-Wilk方法檢驗數據是否符合正態性，正態分布的數據采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布的數據采用Wilcoxon秩和檢驗，正態分布或近似正態分布數據以±s表示。采用相關性方法分析雙肺劑量學參數及計劃參數與對應典型變量的相關系數。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 因變量和自變量

由于因變量（雙肺計量學參數V5、V10、V20、V30和Dmean）有5 個 觀 察 變 量，自 變 量（DP、VBL、VPTV 和VOPL）有4 個觀察變量，因此最多有4 對典型相關變量。

雙肺劑量學參數V5、V10、V20、V30和Dmean的最小值、最大值和中位數值，見表1。99 例患者的VBL為1 135.00～6 406.00 cc，VPTV 為103.00～571.00 cc，VOPL 為0.50～88.00 cc，中位疊加體積為13.00 cc。DP 為4 500.00～6 000.00 cGy，中位數為5 600.00 cGy。經Shapiro-Wilk檢驗，除了自變量VOPL 外，所有因變量和自變量均符合正態分布。

表1 自變量和因變量一般情況

2.2 典型相關系數及顯著性檢驗

將因變量的典型變量分別命名為V1、V2、V3和V4，自變量的典型變量分別命名為U1、U2、U3 和U4。由顯著性檢驗結果可知，4 對典型相關變量的相關系數檢驗僅第1 個典型相關系數（V1和U1）達到顯著性水平（P＜0.001），因此，對自變量和因變量的研究可以轉化為對第1 對典型相關變量間關系的研究，因為自變量和因變量的單位不統一，故采用標準化典型系數表示，見表2。

表2 典型相關系數及顯著性檢驗

表2 中，標準化系數絕對值越大，表明該變量在解釋典型變量上的重要性越強。其中，因變量的5 個觀察變量中，V5、V20、V30和Dmean對第1 典型因變量V1的關系較大（r=0.685、0.791、-0.849、-1.308），V10的關系最?。╮=-0.195）。自變量的4個觀察變量中，DP、VBL 和VPTV 對第1 典型自變量U1 的關系較大（r=-0.561、0.489、-0.833），VOPL 的關系最?。╮=-0.229）。 由表2 結果繪制第1 對典型相關變量的典型相關分析路徑圖，見圖1。由圖1 可知，各原始觀察變量與典型變量間、典型變量對間的關系。

圖1 雙肺劑量學參數及影響因素的第1 典型相關變量分析

3 討論

RP 的發生及嚴重程度與多種因素有關，包括患者的年齡、放化療和手術、患者心臟功能不全等[6-7]。據文獻報道，雙肺劑量學參數V5、V10、V20、V30和Dmean是影響RP 發生率的重要參數[8]。而計劃參數中，DP、VBL、VPTV 和VOPL 等均可能對雙肺劑量學參數有影響[9]。為了提高胸段食管癌放療計劃的雙肺保護力度，本研究基于相關性方法分析胸段食管癌放療中雙肺劑量學參數和計劃參數間的多維相關性[10]，旨在選出最具代表性的雙肺劑量學參數和對雙肺劑量影響最大的計劃參數。

研究發現，臨床工作中雙肺劑量學參數如V5、V10、V20、V30、Dmean等體積劑量參數對于雙肺評價的方向和側重點并不一致。有學者認為雙肺V10＞30%伴隨V20＞20%是發生2 級以上RP 的獨立相關因素[11]。也有學者認為3 級以上RP 與雙肺Dmean＞1 080 cGy 和患側肺V5＞64.9% 密切相關[12]。而V20作為中間參數，兼顧描述雙肺劑量的高低區域，故使用最廣泛[13]。由于食管癌靶區為長條形，介于雙肺間且位置較固定[14]，DP 和VPTV 的小范圍浮動對雙肺低劑量區的影響變化不大，故V5可替代V10，同時Dmean與第1 典型變量V1的相關系數絕對值最大，表明Dmean是評價雙肺劑量的重要參數。據報道，Dmean是最有代表性的雙肺劑量學參數，一般情況下，計劃中Dmean不大雙肺的體積劑量參數也不可能大[15-16]。

放療計劃設計過程中，對雙肺劑量學參數影響較大的參數包括DP、VBL、VPTV 和VOPL 等，其所發揮的作用不同[17]。VPTV 與第1 典型變量U1 的相關系數絕對值最大，表明VPTV 是雙肺劑量學影響因素中最重要的參數之一[18]。VOPL 與第1 典型變量U1 的相關系數絕對值較小。分析其原因為，靶區越大，靶區侵入雙側肺的體積也越大，靶區與雙肺的疊加體積就越大，因此VOPL 可能與VPTV 表達內容相似。DP 和VPTV 與第1 典型變量U1 的相關系數為負，VBL 與第1 典型變量U1 的相關系數為正，表明在相同情況下處方劑量和靶區越大，雙肺的劑量也越大；而雙肺體積越大，雙肺劑量越小。

本研究中，胸段食管癌放療中雙肺的劑量學參數，除了V10因為相關系數太?。╮=-0.195）可以被排除外，V5、V20、V30和Dmean均可以描述雙肺劑量的不同側面，其中Dmean因相關系數最大（r=-1.308）而最重要。同時，DP、VBL、VPTV 均是影響雙肺劑量學參數的重要計劃參數，其中VPTV因為相關系數最大（r=-0.833）而影響最顯著。

綜上所述，最有代表性的雙肺劑量學參數為Dmean和最能影響雙肺劑量學參數的計劃參數為VPTV。為了在胸段食管癌放療中更好地保護雙肺，降低RP 發生率，物理師應在計劃設計過程中密切關注雙肺平均劑量Dmean，并提前評估VPTV 對計劃的影響。