離線自適應在食管癌放射治療中的臨床應用

顧靜文，王　凡，權循鳳，凡巧云，汪紅艷

離線自適應在食管癌放射治療中的臨床應用

顧靜文1，王凡1，權循鳳1，凡巧云2，汪紅艷1

收集未行手術的食管癌初治患者行自適應放射治療，分別采集每位患者第1次放療前、第8次放療后和第16次放療后的CT掃描圖像勾畫靶區，制定P1、P2、P3 3次治療計劃。通過比較3次計劃間計劃靶區（PTV）體積與劑量學差異、危及器官受照劑量學差異來觀察并探討自適應放療在食管癌治療上的臨床價值。結果顯示，3組計劃中，靶區體積及靶區劑量差異無統計學意義，但平均劑量（Dmean）有逐漸增大并接近計劃劑量64 Gy的趨勢。靶區的劑量均勻性指數（HI）、靶區適形度指數（CI）差異均無統計學意義，但CI值有逐漸增大并接近1的趨勢；心臟V40差異無統計學意義。雙肺V5、V10、V20、V30差異無統計學意義。脊髓Dmax差異有統計學意義（P=0.013）。表明食管癌的離線自適應放療對靶區劑量及體積影響不明顯，但對危及器官脊髓保護較好。

食管癌；自適應放療；劑量學

網絡出版時間：2016-4-19 11：04：48 網絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160419.1104.066.html

放射治療是食管癌的主要治療手段之一，隨著醫學影像學、計算機技術及放射物理學的快速發展，放療已經從常規放療步入精確放療時代。三維適行放療（3D-CRT）、調強適行放療（IMRT）、圖像引導放療（IGRT）等精確放療技術較好地解決了靜止狀態下靶區的適行性和均勻性，但在臨床放療過程中隨著患者體重、體位變化，數次擺位誤差，腫瘤體積增縮及體內器官相對運動等因素造成了靶區及危及器官（organ at risk，OAR）照射劑量重新分布進而影響最終治療效果。自適應放射治療（adaptive radiation therapy，ART）技術是通過糾正患者擺位誤差的同時測量劑量偏差，修正治療計劃制定個體化放療方案［1］。在線ART需要時間長、對技術設備要求高難于在臨床上實踐，該研究利用離線ART應用于食管癌放療來觀察并探討其臨床價值。

1　材料與方法

1.1病例資料 隨機選取2014年7月～2015年2月于安徽醫科大學第一附屬醫院腫瘤放療科行食管癌根治性放射治療的未手術初治患者6例，其中男5例，女1例，年齡65～79歲，中位年齡69歲。經病理證實均為食管惡性腫瘤，治療前各項檢查資料完備，包括胸部CT或MRI或PET-CT，頸部和腹部超聲檢查等。食管病變長度≤10 cm，病變處狹窄不明顯，能進食半流質食物，無穿孔征象，無出血等嚴重并發癥，卡氏評分（KPS）≥80分。

1.2CT定位及掃描 患者均采取仰臥位平躺于熱塑體膜，雙上肢交叉抱肘放置前額，雙下肢自然并攏，SIEMENS的Artiste系統滑軌大孔徑CT掃描圖像，范圍為環狀軟骨下緣至肋膈角，層厚為5 mm，分別收集每位患者第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后CT掃描圖像，共18次。利用局域網將圖像上傳至Philips的Pinnacle3 9.2治療計劃系統。

1.3靶區定義及勾畫 根據ICRU62號報告及參考王笑良等［2］對各靶區及OAR定義如下：①腫瘤靶區（gross tumor volume，GTV）：包括GTV-ex和GTV-nd。GTV-ex為食管癌原發腫物。當食管壁在CT上厚度 ＞5 mm時包括在GTV-ex范圍內（正常食管壁在CT上厚度≤3 mm，當＞5 mm被認為是異常［2］）。GTV-nd為陽性淋巴結，胸內淋巴結直徑超過5 mm為陽性［3］。② 計劃靶區（planning target volume，PTV）：包括PTV1和PTV2。國內外對PTV的研究報道較少，綜合Hashimoto et al［4］、Zhao et al［5］的報道，PTV1為GTV四周外放1.5～2.0 cm+上、下各放3.0～5.0 cm。PTV2為PTV1四周外放0.5～1.0 cm+上、下外各放1.0～1.5 cm，有陽性淋巴結的層面再上、下放各放1.5～2.0 cm。③OAR：包括雙肺、心臟、脊髓和皮膚。所有靶區勾畫均由同一醫師在同一主任醫師指導和審核下完成。

1.4放療計劃制定與實施 根據每位患者在第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后的CT掃描圖像勾畫靶區，由同一物理師使用Philips的Pinna-cle3 9.2治療計劃系統制定放療計劃，分別定義為P1、P2、P3。PTV1劑量為63.9 Gy，每次2.13 Gy，共30次；PTV2劑量為55.8 Gy，每次1.86 Gy，共30次。靶區劑量限制：①95%的PTV體積達到總處方劑量；②PTV最大劑量＜107%處方劑量，最小劑量＞95%處方劑量。OAR劑量限制：①雙肺V20≤27%，V30≤20%；② 脊髓最大劑量Dmax≤45 Gy。每次放療計劃均由同一主任醫師審核并簽字后在SIEMENS的Artiste醫用電子直線加速器上實施。

1.5觀察評估指標

1.5.1腫瘤靶區指標 ①劑量參數：PTV1、PTV2受照的最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）及平均劑量（mean dose，Dmean）；② 劑量均勻性指數（homogeneity index，HI），HI=（Dmax-Dmin）/Dmean，HI值越小說明靶區劑量均勻性越好；參照ICRU83號報告對數據進行修正，HI=（D2%-D98%）/D50%，D2%、D98%和D50%分別表示 2%、98%和50%體積的靶區受照射劑量；③ 靶區適形度指數（conformity index，CI），CI=（VT，ref/VT）×（VT，ref/Vref），CI值越接近1說明靶區適形度越好。VT為靶區體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區域的體積，VT，ref為參考等劑量線所包繞的靶區體積；④體積參數：3次計劃靶區體積分別為V1、V2和V3。

1.5.2OAR受照劑量 ①脊髓受照最大劑量（Dmax）和平均劑量（Dmean）；② 雙肺受照劑量V5、V10、V20、V30，表示肺接受5、10、20、30 Gy劑量的體積占全肺體積百分比；③心臟受照劑量V40，表示心臟接受40 Gy以上劑量的體積占全心體積百分比。

1.6統計學處理 采用SPSS 17.0統計軟件進行分析，數據用ˉx±s表示，定量資料統計學描述多組均數間差異采用單因素方差分析進行比較，3組間兩兩比較采用LSD-t檢驗。

2　結果

2.1靶區劑量學3次計劃PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差異均無統計學意義。其中，Dmean有逐漸增大并接近計劃劑量64 Gy的趨勢；CI值有逐漸增大并接近1的趨勢，見表1。

2.2靶區體積 患者第1次放療前、第8次放療后、第16次放療后的靶區體積分別為（311.82± 112.95）、（323.46±150.31）、（313.91±125.77）cm3，差異無統計學意義（F=0.014，P=0.986）。

2.3OAR劑量學 心臟V40差異無統計學意義。雙肺V5、V10、V20、V30及脊髓Dmean差異無統計學意義，Dmax差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

3　討論

精確放療的應用日趨成熟，隨著對放療中的誤差控制、劑量均勻性、靶區適形性、OAR保護等的要求增高，自適應放療開始應用于臨床。Maria［6］利用食管癌患者首周的CBCT圖像來修正PTV及設計自適應計劃，結果顯示PTV體積明顯減少，肺和心臟的平均劑量也顯著降低。在本研究中，3次計劃PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差異均無統計學意義。其中，3組計劃 PTV的 Dmean分別為（6 265.38± 39.53）、（6 277.23±41.98）、（6 330.93±160.46）cGy，有逐漸增大并接近計劃劑量64 Gy的趨勢，提示修改計劃后可能會更有利于靶區受照劑量達到計劃劑量的要求；3組計劃的CI值分別為（0.633 9± 0.556 6）、（0.650 4±0.695 3）、（0.662 7±0.625 1），有逐漸增大并接近1的趨勢，提示修改計劃后靶區適形度更好。腫瘤靶區體積差異無統計學意義，考慮可能為患者放療過程中瘤體先增長后消退造成的。胸部腫瘤放療可引起不同程度的心臟損傷，遲發性的心臟損傷發生率高達20%～68%［7］，本研究中心臟V40差異無統計學意義，但均在2 000 cGy安全劑量范圍內。V20是唯一的放射性肺損傷的獨立因子，當 V20＜20%時無放射性肺炎，V20在 22% ～31%時有8%的患者發生2級放射性肺炎，V20＞32%時有3級放射性肺炎發生［7］。本研究中3組計劃雙肺V20分別為（18.61±3.97）%、（19.65± 3.11）%、（19.10±3.78）%，均小于20%，達到無放射性肺炎發生標準。雙肺V5、V10、V20、V30差異無統計學意義考慮可能與樣本含量較小有關。雖然本研究得出脊髓Dmax差異有統計學意義，但臨床意義不大，暫不作討論。

表1　3種計劃中　PTV的劑量情況（xˉ±s）

表1　3種計劃中　PTV的劑量情況（xˉ±s）

評價指標　P1　P2　P3　F值　P值85　0.273　0.765 Dmin（cGy）　4 446.40±222.94　4 441.02±255.28　4 517.25±268.53　0.168　0.847 Dmean（cGy）　6 265.38±39.53　6 277.23±41.98　6 330.93±160.46　0.678　0.523 HI　0.216 6±0.177 5　0.217 1±0.190 6　0.210 3±0.206 6　0.193　0.827 CI　0.633 9±0.556 6　0.650 4±0.695 3　0.662 7±0.62 Dmax（cGy）　6 990.42±96.19　7 037.60±105.79　7 011.80±113. 5 1　0.317　0.733

表2　3種計劃中脊髓的劑量情況

表2　3種計劃中脊髓的劑量情況

與 P1比較：**P＜0.01

脊髓（cGy）　P1　P2　P3　F值　P值Dmax　4 463.43±69.68　4 407.83±48.38　4 336.43±72.12**0.954　0.407 5.884　0.013 Dmean　3 483.45±292.06　3 314.53±214.39　3 357.97±117.91**

綜上所述，食管癌離線自適應放療對靶區劑量及體積影響不大，通過2次修改計劃后靶區照射劑量更能接近計劃劑量，靶區的適形度變好，同時危及器官脊髓得到更好保護。比較P1和P2、P1和P3、P2和P3各項參數，在第16次放療后修訂計劃對優化放療方案可能有臨床參考意義。但本研究僅是對食管癌離線自適應放療的觀察，在線自適應放療在食管癌治療中是否更有優勢仍需要進一步臨床驗證。

［1］ Simone C B，Ly D，Dan TD，etal.Comparison of intensity-modulated radiotherapy，adaptive radiotherapy，proton radiotherapy，and adaptive proton radiotherapy for treatment of locally advanced head and neck cancer［J］.Radiother Oncol，2011，101（3）：376 -82.

［2］ 王笑良，李建成.食管癌精確放療靶區研究進展［J］.中國腫瘤，2010，19（2）：121-4.

［3］ Mizowaki T，Nishimura Y，Shimada Y，etal.Optimal size oriteria ofmalignant lymph nodes in the treatment planning of radiotherapy for esophageal cancer：evaluation by computed tomography and magnetic resonance imaging［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，1996，36（5）：1091-8.

［4］ Hashimoto T，Shirato H，Kato M，etal.Real timemonitoring of a digestive tractmarker to reduce adverse effects ofmoving organs at risk（OAR）in radiotherapy for thoracic and abdominal tumors［J］. Int JRadiat Oncol Biol Phys，2005，61（5）：1559-64.

［5］ Zhao K L，Liao Z X，Buccia M K，etal.Evaluation of respiratory induced targetmotion for esophageal tumors at the gastroesophageal junction［J］.Radiother Oncol，2007，84（1）：283-9.

［6］ Maria A.Cone beam computed tomography derived adaptive radiotherapy for radical treatment of esophageal cancer［J］.Int JRadiat Oncol Biol Phys，2010，77（2）：378-83.

［7］ 張 帆，唐 虹，洪 浩，等.食管癌調強放療中心臟及肺損傷的相關因素分析［J］.中華疾病控制雜志，2010，14（5）：397-9.

The clinical application of off-line adaptive in esophageal carcinoma radiotherapy

Gu Jingwen，Wang Fan，Quan Xunfeng，et al
（Dept of Oncology，The First Affiliated Hospital of AnhuiMedical University，Hefei 230022）

This study had taken six esophageal cancer patients，without being treated by any surgery，but treated by the off-line adaptive radiotherapy as cases.According to the collected CT images of each patient before the first time radiotherapy，after the eighth time radiotherapy and after the sixteenth time radiotherapy，this study had drawn the target regions and made three groups therapy plans，respectively named P1，P2 and P3.Through comparing and observing the differences of volume and dosimetry of planning target volume（PTV），and the differences of dosimetry of organ at risk（OAR）in the three groups plans，this thesis had studied the clinical significance of the application of the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal cancer patients.In accordance with above results of the three groups plans，therewas no statistical significance between differences of volume and dosimetry of PTV，but the Dmeanshowed an increasing trend and approached to the dose of 64 Gy；there was no statistical significance in the HIand the CIaswell，but the figure of the CIhad an increasing tendency and approached to 1；therewas no statistical significance in V40of hearts；therewas also no statistical significance in V5，V110，V20and V30of bilateral lung.However，there was some statistical significance in Dmaxof spinal cords（P=0.013）.As the above research demonstrates，the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal carcinoma patients has little effect on dosimetry and volume of PTV，but has good effect on the protection of the spinal cords.

esophageal cancer；adaptive radiotherapy；dosimetry

R 730.55

A

1000-1492（2016）05-0752-03

2016-02-04接收

安徽高校省級自然科學研究項目（編號：KJ2010A170）

1安徽醫科大學第一附屬醫院腫瘤放療科，合肥 230022

2安徽中醫藥大學第一附屬醫院腫瘤科，合肥 230022

顧靜文，女，碩士研究生；

王 凡，男，教授，主任醫師，博士生導師，責任作者，E-mail：wangfan1965@126.com