食管癌患者放療中容積旋轉調強與靜態調強對計劃靶區及危及器官受照劑量的影響

鄧益杰，張懷文，鄧春漣

（1南昌市第一醫院，南昌330029；2江西省腫瘤醫院）

·臨床研究·

食管癌患者放療中容積旋轉調強與靜態調強對計劃靶區及危及器官受照劑量的影響

鄧益杰1，張懷文2，鄧春漣2

（1南昌市第一醫院，南昌330029；2江西省腫瘤醫院）

目的 探討胸段食管癌放療中容積旋轉調強（VMAT）和靜態調強（IMRT）對計劃靶區（PTV）及危及器官受照劑量的影響。方法 選取食管癌患者30例，每例患者分別設計360度雙弧VMAT和5野固定角度IMRT兩種不同的放療計劃，用劑量體積直方圖測算PTV受照劑量、適形指數（CI）、劑量不均勻指數（HI），心肺受照劑量用Vx表示（接受X Gy照射的體積占整個器官照射體積的百分比），記錄骨髓受照最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、最小劑量（Dmin）。結果 VMAT與IMRT的CI比較差異有統計學意義（P＜0.05），HI及PTV最大、最小、平均劑量二者比較差異無統計學意義（P均＞0.05）。心臟受照劑量二者在V10、V15、V20、V30、V40、V50比較差異有統計學意義（P均＜0.05），肺受照劑量在V5方面IMRT優于VMAT（P＜0.05），但在高劑量區V25、V30、V40、V50IMRT均高于VMAT（P均＜0.05）。脊髓的Dmax、Dmean兩者比較差異均無統計學意義（P均＞0.05），但DminVMAT明顯優于IMRT（P＜0.05）。結論 在胸段食管癌放療中，VMAT和IMRT的PTV照射劑量差異不大，對心肺、脊髓等重要危及器官的照射劑量VMAT少于IMRT。

食管腫瘤；容積旋轉調強；靜態調強；放射治療；放療劑量

食管癌發病率和病死率均居我國惡性腫瘤第4位，放療是中晚期食管癌患者的標準治療手段［1］。與常規放療相比，靜態調強（IMRT）放療雖能提高靶區劑量均勻性，但治療時間長、機器跳數多，易導致生物效應降低。容積旋轉調強（VMAT）放療在明顯提高靶區覆蓋，減少脊髓、肺和心臟等危及器官劑量的同時顯著降低機器跳數和治療時間［2，3］。我們采用Eclipse11.0三維放療計劃系統對30例食管癌患者分別設計常用的360度雙弧VMAT計劃和5野固定角度IMRT兩種不同的調強照射方式，比較兩種放療計劃的優缺點。

1　資料與方法

1.1臨床資料 隨機選取2014年7月～2015年7月江西省腫瘤醫院收治的胸部中上段食管癌放療患者30例，其中男20例、女10例，年齡51～86歲、中位年齡66歲。患者均經病理檢查診斷為鱗癌，雙肺均未見結核及肺病變。心肺功能基本正常，無放療禁忌證。

1.2放療方法 經Nucletron Simulix型模擬定位機固定體位，CT掃描下頜骨至第2腰椎水平，將CT模擬定位圖像資料傳輸到Eclipse11.0三維放療計劃系統，進行三維重建。由同一位專業放療醫師勾畫放療靶區，包括原發腫瘤區、臨床靶區、計劃靶區（PTV），危及器官主要勾畫心臟、雙側肺和脊髓。分別設計VMAT和IMRT兩套放療計劃。VMAT計劃弧Ⅰ起始角度179°，終止角度181°，準直器角度為10°；弧Ⅱ起始角度179°，終止角度181°，準直器角度為350°；兩弧的治療床角度均為0°，旋轉治療的最大劑量率為600 MU／min。IMRT計劃5野射野角度分別為：0°、50°、165°、205°、310°。采用美國瓦里安公司Truebeam直線加速器的6 MV光子線進行計劃設計。處方劑量統一設為6 Gy，分30次照射，每次2 Gy，每天1次，每周5次。兩種計劃均要求95%的PTV體積達到6 Gy的處方劑量；同時要求危及器官劑量限量：脊髓最大受照劑量＜45 Gy；全肺接受20 Gy的照射體積百分比V20＜25%；心臟接受30 Gy的照射體積百分比＜40%。兩種計劃的靶區劑量要求、物理優化參數條件設置均相同。

1.3指標評價 采用Eclipse11.0三維放療計劃系統劑量體積直方圖。PTV評價參數：①靶區劑量：最大劑量（PTVmax）、最小劑量（PTVmin）和平均劑量（PTVmean）。②均勻性指數（HI）［4］：HI＝D5%／D95%，其中D5%、D95%分別表示5%、95%體積的靶區所接受照射的最低劑量，HI值越大表明PTV內部劑量分布越不均勻。③適形度指數（CI）［5］：CI＝Vt，refVt，ref／VtVref，Vt，ref為95%的處方劑量所覆蓋的PTV體積，Vt為總的PTV體積，Vref為95%的劑量所覆蓋的所有體積，CI值為0～1，CI值越接近1表示適形度越好。危及器官評價參數：心臟V5、V10、V15、V20、V30、V40、V50，肺V5、V10、V15、V20、V25、V30、V40、V45、V50，Vx表示接受X Gy照射的體積占整個器官照射體積的百分比，Vx越大受照劑量越大。記錄脊髓的受照最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、最小劑量（Dmin）。

1.4統計學方法 采用SPSS17.0統計軟件。計量資料用±s表示，比較采用t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1兩種調強方式對PTV受照劑量、HI、CI的影響見表1。

表1　兩種調強方式對PTV受照劑量、HI、CI的影響（±s）

表1　兩種調強方式對PTV受照劑量、HI、CI的影響（±s）

注：與IMRT比較，*P＜0.05。

調強方式PTVmax（Gy）PTVmin（Gy）PTVmean（Gy）HICI IMRT56.11±0.4042.74±0.9352.91±0.161.07±0.010.73±0.06 VMAT56.44±0.4742.68±0.1152.46±0.381.19±0.28*0.86±0.01

2.2兩種調強方式對危及器官受照劑量的影響 見表2、3。

表2　兩種調強方式對心、肺受照體積占其總體積百分比的影響（%，±s）

表2　兩種調強方式對心、肺受照體積占其總體積百分比的影響（%，±s）

注：與IMRT比較，*P＜0.05。

調強方式肺受照體積占總體積的百分比V5V10V15V20V25V30V40V50 IMRT49.90±3.2139.44±1.9628.85±1.3422.09±1.1520.60±2.0016.10±1.069.38±1.483.06±0.15 VMAT61.76±6.63*47.53±6.56*30.34±2.6122.15±0.7515.37±0.44*10.95±0.43*4.62±0.66*1.65±0.36*調強方式心臟受照體積占總體積的百分比V5V10V15V20V30V40V50 IMRT91.81±4.6389.32±5.5169.65±2.9543.66±1.6434.02±1.5219.99±2.269.33±1.48 VMAT96.37±3.3986.72±4.50*75.05±3.79*48.82±2.74*23.23±1.04*13.00±0.37*7.15±0.45*

表3　兩種調強方式對脊髓受照劑量的影響（Gy，±s）

表3　兩種調強方式對脊髓受照劑量的影響（Gy，±s）

注：與IMRT比較，*P＜0.05。

調強方式脊髓受照劑量DmaxDminDmean IMRT38.95±2.8317.89±3.3528.31±9.21 VMAT35.72±2.486.57±4.92*21.01±6.42

3　討論

由于胸中上段食管癌的解剖位置高、病變較長形狀不規則、與脊髓等重要器官鄰近且體表外輪廓曲線變化度大，手術切除難度大、風險高，因此放化療綜合治療是頸和胸上段食管癌的主要治療方式［6］。如何在提高腫瘤靶區照射劑量的同時又能更好地保護脊髓和肺等重要危及器官，長期以來成為胸中上段食管癌放療的研究熱點。國內外研究結果表明，對于胸段食管癌IMRT較3DCRT對正常組織有更好的保護能力［7］。但IMRT一方面容易增加危及器官和正常組織低劑量受照體積，另一方面由于機器跳數多、治療時間長，容易增加患者分次治療過程中的擺位誤差，降低治療精度，影響治療效果。VMAT是一種兼有旋轉照射優點的動態IMRT模式。研究證實，與IMRT相比，VMAT在頭頸部腫瘤、前列腺癌治療中既能提高靶區內劑量均勻性又能顯著縮短治療時間［8，9］。本研究通過分析比較食管癌放療中常用的VMAT、IMRT的劑量學差異發現，在給定處方劑量60 Gy的前提下，兩種計劃的靶區平均劑量以及靶區HI差異無統計學意義，但由于VMAT對靶區的覆蓋更理想，因此靶區的適形度VMAT明顯好于IMRT。

食管癌常見的放療并發癥為放射性心臟損傷、放射性肺損傷等。本研究結果顯示，在滿足臨床計劃精度要求條件下，與IMRT相比，VMAT的肺V5明顯較IMRT高，這與Benthuysen等［10］研究結果一致。VMAT的低劑量區從V5到V20稍高與其旋轉布野方式有關，但均滿足臨床劑量學要求。由此可見VMAT對肺組織接受低劑量照射體積的保護并沒有優勢。在高劑量時V25、V30、V40、V50接受的受照體積VMAT要明顯小于IMRT，差異有統計學意義。本研究中VMAT較IMRT在肺V25、V30、V40、V50明顯降低，可推測VMAT較IMRT在一定程度上降低放射性肺損傷的發生率。

放射性心臟損傷的發生與心臟受照體積有關，并存在劑量-效應關系。Ishikura等［11］提出不論什么放療照射技術，只要心臟的V30低于46%時心包積液的發生率則不會超過13%，當心臟接受大于40 Gy照射時將誘發心臟疾病，所以減少V40對于減少心臟的不良反應很重要。本研究中兩者的V30均低于46%，VMAT的心臟在V10、V15、V20等低劑量照射區域接受的受照體積要略高于IMRT，但在V30、V40、V50等高劑量照射區域則明顯低于IMRT，這說明在心臟保護上VMAT較IMRT具有優勢，且VMAT對脊髓的Dmin小于IMRT。

綜上所述，食管癌放療時，VMAT與IMRT的靶區照射劑量相似，但是在對于危及器官的保護上，VMAT明顯優于IMRT，并且可在一定程度上更好地保護脊髓。

［1］邰國梅，蔡晶，吳建亭，等.食管癌術后縱隔淋巴結轉移容積旋轉調強與靜態調強放療的劑量學對比研究［J］.徐州醫學院學報，2014，34（12）：847-850.

［2］Vivekanandan N，Sriram P，Kumar SA，et al.Volumetric modulatedarc radiotherapy for esophageal cancer［J］.Med Dosim，2012，37（1）：108-113.

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10.3969／j.issn.1002-266X.2016.21.014

R735.1

B

1002-266X（2016）21-0038-03

江西省自然科學基金資助項目（20151BBG70135）。

（2016-01-06）