胰腺癌伽馬刀和螺旋斷層放療治療計劃劑量學比較

吳偉章，朱夫海，常冬姝，王進，王勇

中國人民解放軍空軍總醫院腫瘤放療科，北京市，100142

0 引言

胰腺癌的發病率在世界范圍內均呈增加趨勢，其治療至今仍以手術切除為首選，但因其發病隱匿，早期無特異性臨床癥狀，一經確診常已進入晚期或有遠地轉移，僅有5%～15%能獲得根治性切除機會，手術切除率很低，又缺乏有效的其他治療手段，所以胰腺癌患者的病死率一直很高，居惡性腫瘤所致死亡的第四位[1]。早期病變局限、病灶小于2 cm、無淋巴結轉移、沒有擴散到胰腺囊泡之外的可完全切除者，5年生存率可達18%～24%[2]。但是這一期別的病變少于20%。進展期病變總的5年生存率＜1%，大多數病人一年以內死亡[3-4]。

放射治療是最近幾年治療胰腺癌的重要手段之一。但由于胰腺本身解剖位置較深，放射劑量受限，普通放療對胰腺癌的治療效果不夠理想。另外，由于胰腺癌對放射線的敏感性較低，而周邊的胃、小腸、肝、腎及脊髓等組織器官對放射線耐受性較低，故常規放療極易造成副損傷。

目前隨著放射治療儀器設備和技術的發展，出現了CT模擬定位機、三維治療計劃系統、伽馬刀、三維適形放療（3DCRT）、調強放療（IMRT）和螺旋斷層放療（Tomotherapy）通過精確定位、精確計劃、精確治療，極大提高了靶區的劑量，最大限度地減少了正常組織的劑量。目前已有采用現代放療技術治療胰腺癌獲得高局控率和副作用小的報道[5]，而且現代放療在提高局部劑量和降低周圍組織損傷方面已有較大進展。

Tomotherapy是利用安裝在滑環機架上的小型化直線加速器作360o旋轉，同時治療床往機架方向運動而作螺旋斷層照射。加速器有三種準直器寬度，分別為1 cm、2.5 cm和5 cm。在旋轉照射過程中，64個二元多葉光柵葉片（每個葉片只有兩個狀態，全開或者全關）快速開閉，最多可形成上萬個子野，子野劑量疊加形成的劑量分布，既有調強放療劑量適形度高的優點，同時又具有大量小野聚焦照射形成靶區外劑量下降快的特點。目前已有采用Tomotherapy治療胰腺癌報道[6-7]。本研究設計了胰腺癌患者Tomotherapy治療計劃以及OUR-QGD型體部伽馬刀治療計劃，對兩種治療計劃的劑量學數據進行比較分析，為臨床選擇放療技術提供參考。

1 材料和方法

1.1 病例選擇

本研究選擇胰腺癌患者14例，其中男8例，女6例，胰頭癌9例，胰體尾癌5例。病灶大小(3～6.5)cm。病人采用仰臥體位真空墊固定，行增強掃描定位，層厚5 mm，掃描范圍為肝頂部到腎臟下緣。定位圖像傳輸到第三方軟件勾畫靶區，由醫生在定位圖像上勾畫GTV和胃、腸、肝、腎以及脊髓等要害器官，GTV外放5 mm為PTV。將圖像和靶區分別傳輸到OUR-QGD型伽馬刀和Tomotherapy治療計劃系統分別設計治療計劃。

表1 兩種治療計劃的靶區劑量(Gy)Tab.1 Target dose of two treatment plan(Gy)

1.2 治療計劃設計

對較小的病灶，伽馬刀治療計劃設計通常采用較少的靶點，能獲得很好的劑量聚焦和較好的適形度。對較大的病灶，通常采用類似于X-刀多中心照射技術，在病灶長軸上適當的距離排布靶點，調整靶點準直器大小（通常大靶點居中，小靶點在兩側），調整靶點間的距離和各靶點的權重以達到適形度較好的劑量分布。OUR-QGD型伽馬刀射線都是由上方聚焦投射，因此應當盡量控制靶點的數量，以免高劑量區向上漂移到上方的小腸或胃等要害器官上。計劃要求50%等劑量線包繞PTV，70%等劑量線包繞75%GTV，處方劑量為50%等劑量線共51 Gy。

Tomotherapy治療計劃采用射野寬度（Jaw）為2.5 cm，螺距比（Pitch）為0.287，計算網格為精細（Fine）。處方劑量為51 Gy包繞95%PTV，70 Gy包繞90%GTV，胃、十二指腸劑量限值為50 Gy，脊髓劑量限值為10 Gy，肝臟和腎的限制劑量根據病灶的位置和大小給予盡量嚴格的限制。

1.3 計劃比較

對兩種計劃在靶區劑量分布、均勻性指數、適形指數以及靶區和危及器官（OAR）劑量體積直方圖（DVH）等方面的差別進行比較。靶區的指標包括最大劑量、最小劑量、平均劑量、均勻性指數（HI）和適形指數（CI）；OAR的指標包括胃、腸和脊髓的最大劑量，肝臟和腎臟的最大劑量和平均劑量。

HI的計算公式為[8]：HI＝D5/D95，其中D5表示5%的PTV接受的最低劑量；D95為95%的PTV接受的最低劑量。HI越低，那么靶區劑量均勻性越好。CI計算公式為[7]：

其中Vt,ref為參考等劑量線面所包繞的靶區體積，Vt是靶區體積，Vref是參考等劑量線面包繞的所有區域的體積。CI的范圍介于0和1之間，值越大，表示適形度越好。

1.4 統計方法

利用SPSS10統計軟件，統計方法采用t檢驗，顯著性水平為0.05。

2 結果

2.1 靶區劑量

表1列出了靶區(GTV、PTV)劑量數據。14例伽馬刀治療計劃的靶區(包括GTV和PTV)最大劑量均值比Tomotherapy大，靶區的平均劑量也高(P均＜0.05)。

2.2 PTV靶區適形性和均勻性

圖1 Tomotherapy和伽馬刀CI和HIFig.1 CI and HI of Tomotherap and γ Knife

圖2 同一病例劑量分布Fig.2 Dose distribution of same patient

圖1所示為兩種治療計劃PTV靶區的適形指數(CI)和均勻性指數(HI)，圖2是一個病例兩種計劃的劑量分布圖。Tomotherapy計劃的CI和HI分別為0.82±0.03和1.30±0.10，伽馬刀計劃分別為0.55±0.08和1.74±0.11。兩種治療計劃的CI和HI差異均有統計學意義(P＝0.002，0.007)。

2.3 要害器官劑量

表2列出了要害器官的劑量學數據。總體說來，伽馬刀具有相對較小的要害器官劑量，脊髓的最大劑量和雙腎的平均劑量有優勢，這是由于伽馬刀的射束都由上方投射到焦點處聚集的緣故。兩種計劃的十二指腸最高劑量相當，50 Gy的范圍也大致相當。但是，伽馬刀胃的最高劑量要比Tomotherapy高，50 Gy的照射范圍也顯著高于Tomotherapy，P均小于0.05。

表2 兩種治療計劃的要害器官劑量(Gy)Tab.2 Key organ dose two treatment plan (Gy)

3 討論

胰腺解剖位置較深，周圍有胃、小腸、肝、腎及脊髓等要害器官。特別是胃和小腸，劑量高于50 Gy容易造成潰瘍、穿孔等嚴重晚期反應，而胰腺癌靶區往往緊挨著這兩種器官，同時胰腺癌的放射敏感性較低，因此保證靶區得到足夠劑量，而胃、小腸的受量限制在劑量限值以下是提高胰腺癌放療療效和患者生存質量的關鍵。

OUR-QGD型體部γ刀共裝源30枚，源體旋轉時30束γ射線形成的30個錐頂角不等的射線錐面，在焦點處聚焦，經準直體上三種孔徑的圓形準直器準直，形成10 mm、30 mm和50 mm的輻射場。治療過程中源體旋轉形成非共面旋轉照射，具有這兩種照射方式的優點，但非共面照射角度比較有限。胰腺癌治療時需要多個靶點照射，疊加形成的劑量場同樣具有很好的聚集性，給予靶區很高劑量，靶區外劑量迅速遞減，能有效保護周圍的要害器官。本研究的結果表明，伽馬刀治療計劃靶區劑量高，鄰近正常組織保護較好。由于射線都是由靶區上方入射，在橫向和靶區下方，靶區外劑量衰減很快，而在靶區上方，靶區外劑量衰減梯度小得多。因此，胰頭癌十二指腸在靶區的右邊，能得到很好的保護。無論是胰頭還是胰體尾癌，胃都有一部分在靶區上方，高劑量衰減較慢，體現在胃的最高劑量比較難于控制，50 Gy的范圍比較大，而且靶區越大，適形度越差，胃的劑量也越高。

射野越多，劑量聚焦性越好。Tomotherapy通過360°斷層掃描和64個葉片快速開閉的方式，對一個病灶形成成百上千個子野聚焦照射，本質上是一個共面小野聚焦照射，能得到很好的處方劑量靶區適形度，靶區外高劑量衰減很快。采用Tomotherapy治療，十二指腸和胃的最高劑量都比較容易控制，但是由于360°51個入射角度，低劑量區范圍比較大。

本研究只討論了在相同靶區劑量要求的條件下兩種治療技術的劑量學數據，沒有涉及劑量分割模式的討論。影響胰腺癌放療劑量分割模式的主要因素是正常要害器官所受的劑量和較低劑量區范圍的大小。靶區和正常組織的劑量數據分析和圖例見圖1和圖2，可得出，伽馬刀治療計劃不僅靶區劑量高，適形度較好，正常組織劑量低，而且低劑量范圍相對最小，因此可采用單次大劑量（3～4 Gy/次）以提高靶區的放射生物學效應。

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