咽喉部鱗癌螺旋斷層放射治療*不同鉛門模式的劑量學研究

蔡博寧　解傳濱*　孟玲玲　葛瑞剛　鞏漢順　羅燕容　鞠忠建

咽喉部鱗癌由于其解剖位置特殊，且具有高侵襲性和高復發性的特點，通過手術的綜合治療，如術前和術后放射治療可以明顯降低腫瘤的局部復發機會。調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)可在高劑量照射腫瘤靶區的同時，有效地保護周圍的正常組織，降低口腔黏膜炎、咽喉疼痛以及唾液腺損傷等不良反應程度，已成為咽喉部腫瘤放射治療的首選技術[1]。應用螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy，HT)技術治療咽喉部鱗癌，相對靜態調強放射治療(step-and-shoot intensity modulated radio therapy，SaS IMRT)以及快速容積(rapid arc，RA)選擇調強放射治療，在靶區劑量分布以及周圍危及器官的保護上具有明顯的優勢[2-3]。

近年來，HT在靜態鉛門技術(fixed jaw)基礎上，又新增了動態鉛門技術(dynamic jaw)，為探討技術進步對咽喉部腫瘤危及器官劑量的影響，本研究進行了不同鉛門模式下的劑量學比較。

1　資料與方法

1.1　臨床病例與定位方法

選取2017年1-12月在解放軍總醫院放射治療科接受術后放射治療的8例咽喉部鱗癌患者，其中聲門上型喉癌4例，下咽癌4例。所有患者均采用仰臥位，頭頸肩熱塑體模固定，行增強CT定位掃描，掃描范圍自頭頂至鎖骨頭下3 cm，掃描層厚0.3 cm。

1.2　靶區定義與處方劑量

患者定位圖像以醫學數字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)RT格式傳輸至Pinnacle 3 Ver 8.0 m治療計劃系統，經平掃與增強掃描圖像融合后由同一醫生在平掃序列上進行靶區及危及器官的勾畫。計劃靶區(planing target volume，PTV)分為高危計劃靶區(PTV1)和低危計劃靶區(PTV2)，所有PTV1均包括雙側Ⅱ～Ⅳ區淋巴結引流區，兩者的處方劑量分別為60.2 Gy/28 F、2.15 Gy/F和50.4 Gy/28 F、1.80 Gy/F。正常器官的限制劑量：腮腺平均劑量(Dmean)＜28 Gy，口腔接受照射劑量＞40 Gy體積的百分比V40＜30%，腦干Dmax＜54 Gy，脊髓Dmax＜45 Gy，要求處方劑量覆蓋95%的靶體積。

1.3　計劃設計

將勾畫好的靶區及正常器官的CT圖像傳輸至Hi.Art計劃系統，由同一物理師分別設計鉛門寬度為1.05 cm、2.512 cm及5.05 cm的3組靜態鉛門計劃，即定義為F1.0組、F2.5組和F5.0組；以及寬度為2.512 cm和5.05 cm的2組動態鉛門計劃，即定義為D2.5組和D5.0組。5組計劃中螺距(Pitch)和調制因子(modulate factor，MF)分別為0.287和2.4。

1.4　物理參數與劑量學比較

對危及器官(organ at risk，OAR)腮腺和口腔進行劑量學評估，分別評估兩器官的Dmean及各自接受照射劑量＞5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy、40 Gy和50 Gy體積的百分比，即V5、V10、V20、V30、V40和V50。

1.5　統計學方法

采用SPSS 19.0統計軟件對數據進行分析，計算結果采用均數±標準差表示，進行配對樣本t檢驗，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2　結果

2.1　腮腺劑量學分析

臨床正常組織放射效應定量分析QUANTEC[4]建議，腮腺Dmean＜25 Gy以盡量減輕口干癥程度，本組研究要求Dmean＜28 Gy。5組計劃中，鉛門寬度最小的F1.0組計劃腮腺Dmean最低，平均為20.83 Gy，相對其他4組計劃具有明顯的統計學優勢；靜態鉛門模式寬度最高的F5.0組計劃的腮腺Dmean平均為29.63 Gy，相對其他4組計劃未達到劑量限制要求，且明顯高于D5.0組計劃的25.76 Gy，結果具有統計學意義(t=2.41，P＜0.05)；動態鉛門模式最小寬度為2.5 cm，D2.5組計劃的腮腺Dmean平均為22.87 Gy，優于較寬的D5.0組計劃，雖然較F1.0組計劃高，但仍然小于同樣寬度F2.5組計劃的24.41 Gy，D2.5組與F2.5組計劃差異無統計學意義(t=0.59，P＞0.05)。通過對其他指標的比較，F1.0組計劃僅在V5上高于D2.5組計劃，且差異無統計學意義(t=6.66，P＞0.05)，而V10、V20、V30、V40、V50的數值均為最低。F5.0組計劃僅在V50這一指標低于D5.0組計劃，其他指標均為最高。結果同樣顯示，D2.5組相對F2.5組計劃降低了腮腺的低劑量區，見表1。

表1　不同鉛門模式腮腺的劑量參數比較(Gy,　x-±s)

表2　不同鉛門模式口腔的劑量參數比較(Gy,　x-±s)

2.2　口腔劑量學分析

本研究計劃設計時對口腔的限制為V40＜30%，研究結果與腮腺類似，F1.0組計劃口腔V40最低，平均為8.21 Gy，與D2.5組計劃相比差異無統計學意義(t=-0.59，P＞0.05)；D2.5組與F2.5組計劃的V40數值相近，分別為10.34 Gy和10.14 Gy；F5.0組計劃的口腔V40仍然為5組計劃最高。比較V5、V10、V20、V30、V50及Dmean等各項指標，F1.0組計劃的數值均為最低，其次為D2.5組計劃，且大部分具有統計學差異，見表2。

3　討論

咽喉部腫瘤主要治療失敗的原因為局部復發，放射治療在治療過程中具有重要地位。IMRT計劃作為優選的放射治療技術，要求達到靶區的高適形度劑量分布，并盡可能的降低腮腺、口腔等OAR受量。相對于鼻咽癌，咽喉部鱗癌放射治療范圍僅照射部分腮腺，IMRT計劃設計時應注意靶區范圍外的腮腺的低劑量區范圍，避免額外照射。此外，由于咽喉部鱗癌主要原發部位位于咽喉，口腔的受照劑量相對也較高，有效的劑量跌落也可以減少口腔的低劑量區范圍。由于HT是通過一定寬度射野在縱軸方向上旋轉疊加實現靶區的照射，由此造成靶區劑量縱向延伸現象，前期的HT使用靜態鉛門技術制定計劃，靶區剛剛接近鉛門邊界和將要離開鉛門邊界時，整個鉛門都將按照預設寬度全部打開，導致靶區縱向邊緣劑量延伸，造成靶區邊界區域受照劑量的增加。HT靜態鉛門模式有1.05 cm、2.512 cm及5.05 cm的3種寬度選擇，在制定咽喉部鱗癌計劃時，如果選擇最大的5.05 cm，腮腺受到額外照射的體積增加，劑量的延伸會明顯增加受照劑量。本研究顯示，F5.0組計劃的腮腺各項指標均較差，且腮腺Dmean平均為29.63 Gy，并未達到劑量限制要求。如果選用寬度最小的1.05 cm進行計劃設計，可以減少邊緣劑量，本研究中也顯示了F1.0組計劃的劑量學優勢。SaS IMRT和RA鉛門固定，并不涉及鉛門寬度的選擇。本研究對下咽癌SaS IMRT與HT進行了劑量學研究[5]結果顯示，相比SaS IMRT 計劃的靶區覆蓋度、均勻性及適形度均不如F1.0組與F2.5組計劃；在OAR的比較中，SaS IMRT的腮腺Dmean低于F2.5組計劃，但仍較F1.0組偏高。腮腺V20、V30及V40的差異無統計學意義，但從均值上分析，F1.0組計劃仍顯著降低了腮腺20～40 Gy間受照射的體積；口腔V20、Dmean的差異也均有統計學意義，F1.0組的劑量優勢更加明顯。后續本研究繼續進行了HT的F2.5計劃與RA的比較，HT計劃的腮腺和口腔的V30、V40以及Dmean均略低于RA計劃[6]。Broggi等[7]所做的劑量學研究結果顯示，腮腺Dmean平均值HT為24.7 Gy，RA為34.8 Gy，顯示HT較RA明顯降低了腮腺Dmean，結果具有統計學意義。

在靜態鉛門基礎上，HT發展了動態鉛門技術，在靶區接近鉛門邊界時，鉛門只開1.05 cm，隨著靶區向前移動，鉛門才慢慢全部打開；在靶區離開鉛門時，鉛門隨靶區的移動而移動，直至縮窄至1.05 cm，這樣在靶區縱軸方向上有效的改善了靶區邊緣的劑量梯度。對于前列腺癌放射治療中的膀胱、直腸以及肺癌放射治療時累及的肺，其整個器官只受到部分的照射，與腮腺在咽喉部鱗癌放射治療情況類似，動態鉛門的應用可以避免較多的額外照射，減少容積-劑量指標。本研究前期對前列腺癌[8]和肺癌[9]的研究中的結果顯示，動態鉛門模式有效降低了各OAR的劑量學指標。

但是，動態鉛門計劃的機器MU及計劃實施(出束)時間較靜態鉛門計劃有增加的趨勢。本研究在前列腺癌的研究中顯示，5組計劃中機器MU、時間隨F5.0組、D5.0組、F2.5組、D2.5組以及F1.0組的順序依次遞增[8]。前期下咽癌的劑量學研究顯示，F1.0組計劃的平均機器MU、計劃實施(出束)時間分別為F2.5組計劃的2.46和2.42倍。因此，日常臨床工作中2.512 cm的靜態鉛門模式較1.05 cm常用。本研究鉛門進行了不同寬度鉛門的劑量學比較，F1.0組計劃在腮腺的各項指標以及口腔V40比較中都處于優勢。在口腔其他指標中，F1.0組計劃的口腔Dmean平均為18.89 Gy，相對其他計劃具有明顯的統計學優勢，其次為D2.5組計劃的20.13 Gy。本研究對咽喉部鱗癌前期的臨床研究顯示，在限制口腔V40的前提下，V30與口腔黏膜炎程度相關[10]。本研究也顯示了在減少口腔V30劑量上，F1.0組和D2.5組計劃分別是不同鉛門模式下最佳的計劃。此外，從本研究的結果來看，F5.0組計劃并不適用咽喉部鱗癌的放射治療，而D5.0組各項指標與F2.5組相近，D2.5組各項指標與F1.0組相近。相對于F1.0組計劃的復雜，D2.5組可能效率更高。由于咽喉部鱗癌靶區范圍相對較小，定位CT掃描層厚多為0.3 cm，提示實際臨床治療中，動態鉛門模式下的計劃可以與比其小一檔鉛門寬度的靜態計劃相比較。

本研究的結果顯示，應用HT治療咽喉部鱗癌，動態鉛門模式下寬度為2.512 cm的D2.5組計劃與靜態鉛門模式下的F1.0組計劃相近，優于F2.5組計劃，在得到近乎相當的劑量分布基礎上，動態鉛門可有效提高計劃的實施效率。