簡化適形調強技術與調強適形放療在胸段食管癌放療中的劑量學比較

張 麗 汪 志 崔珍珍 劉自強 童鑄廷

食道癌由于其具有強烈的侵襲性和轉移性等惡性生物學表型，成為世界上六大癌癥死因之一[1]。我國是食管癌高發國家，其病死率居我國惡性腫瘤病死率第4位[2]。胸段食管癌患者，部分因局部腫瘤晚期不能手術，另一部分因年齡大、心肺功能不全或心理因素等，不能耐受或拒絕手術治療，對于這些患者，放射治療為主要的治療手段。在食管癌的放療中，調強適形放療技術(intensity-modulation radiotherapy,IMRT)與三維適行放療技術(3-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)比較，在提高腫瘤靶區劑量同時，能更好的保護靶區周圍重要的組織器官，從而提高了腫瘤局部控制率，降低了放療相關并發癥發生率[3-5]。本課題組分析比較了30例胸段食管癌5野和7野IMRT計劃劑量學差異，結果顯示7野IMRT計劃未顯示出明顯的劑量學優勢[6]。但是IMRT計劃也有自身的一些不足，例如照射子野數過多導致照射時間過長，增加了危及器官低劑量照射的體積。 而近年來簡化適形調強放療技術的提出在一定程度上彌補了傳統適形調強放療技術的一些不足。簡化調強適形放療(simplified IMRT，sIMRT)相比IMRT計劃，有治療時間縮短，可減少體部器官運動引起的誤差，可降低機器耗損等方面優點。目前sIMRT計劃在乳腺癌、肺癌及頭頸部腫瘤的治療中已經顯示出一定的優勢[7-8]，但是關于sIMRT計劃在食管癌的應用研究仍較少。本研究通過比較簡化sIMRT計劃和IMRT計劃在胸段食管癌在劑量學上的差異，探討sIMRT計劃在臨床應用中的潛在價值和可行性，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇安徽醫科大學第一附屬醫院腫瘤放療科2016年5月至2017年2月收治的20例胸段食管癌患者為研究對象。在患者中，男性14例，女性6例；年齡59～79歲，中位年齡72歲；胸上段4例，胸中段11例，胸下段5例；有區域淋巴結轉移5例；病灶長度2～10 cm，平均長度為3.95 cm;鱗狀細胞癌19 例，鱗狀上皮高級別上皮內瘤變1例。

1.2 體位固定 采用Med-Tac真空體袋固定，平臥位，雙手抱肘置額前，激光線體表標記靶中心及其上下3組9個定位十字線，用于減少擺位誤差。

1.3 CT掃描 掃描范圍自C6上至肋膈角下5 cm，掃描層厚為3～5 mm。

1.4 放療靶區勾畫 大體靶體積(gross tumor volume,GTV)：包括臨床上檢測到的腫瘤陽性病灶，本研究中為食管原發腫瘤和縱隔淋巴結轉移灶；食管病灶定義為CT上食管壁厚閉合狀態時>5 mm，擴張狀態時>3 mm，并結合胃鏡及食管吞鋇攝片檢查，綜合考慮。淋巴結轉移灶定義為氣管食管溝淋巴結(無論大小)及縱膈及肺門淋巴結短徑≥10 mm。臨床靶體積(clinical target volume，CTV)包括GTV和亞臨床病灶。CTV：GTV在頭腳方向上、下外放3cm，在四周外放1 cm。計劃靶體積(planning target volume，PTV)包括CTV、擺位誤差和呼吸、心跳等器官運動所致的靶區移位, CTV在頭腳方向上、下外放1cm，在四周外放0.5 cm。

1.5 危及器官勾畫 勾畫患者體表輪廓、肺、脊髓、心臟等危及器官。體表及肺由Pinnacle 9.2治療計劃系統自動勾畫；心臟的勾畫不包括心臟大血管；脊髓勾畫為脊髓外放3 mm。

1.6 靶區劑量及危及器官劑量設定 PTV照射至DT 60 Gy/30次，95%等劑量線完全覆蓋PTV；PTV內部劑量差異為±7%；危及器官受照射劑量：單側肺V20≤28%，總肺V20≤25%；總肺平均劑量(mean dose,Dmean)≤18 Gy；心臟Dmean≤30 Gy；脊髓最大劑量(maximum dose,Dmax)不超過其最低耐受劑量45 Gy。

1.7 治療計劃 每例患者均進行2種計劃設計，sIMRT 4野或5野計劃,IMRT 4野或5野計劃，根據治療計劃進行優化，選擇最優方案，每組sIMRT和IMRT計劃野數一致。

1.8 觀察指標 靶區適形度指數(conformity index,CI)：CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref[9]，CI值越接近于1，靶區適形度越高。靶區靶區劑量均勻度指數(homogeneity index，HI)：HI=D5/D95[10]，HI值越接近于1，靶區內及劑量分布越均勻。≥60 Gy的PTV體積百分比：V100，V100越高，靶區內處方劑量覆蓋率越高。總肺受照劑量超過5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy的肺體積占總肺體積的百分比：V5、V10、V20、V30及總肺Dmean；脊髓Dmax；心臟受照劑量超過40 Gy、50 Gy的體積占總體積的百分比：V40、V50及心臟Dmean；治療子野數；MU值：MU值越高，治療時間越長。

2 結果

2.1 靶區PTV劑量參數比較 IMRT計劃的CI、HI及V100均優于sIMRT計劃，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 sIMRT計劃與IMRT計劃靶區PTV劑量參數比較

2.2 危及器官相關參數指標 sIMRT及IMRT計劃的肺受照劑量均控制在可接受范圍內，總肺V5、V10、V20、V30及總肺Dmean差異無統計學意義(P>0.05)。IMRT計劃在控制脊髓最大劑量方面較sIMRT計劃有優勢，可降低脊髓受照劑量，差異有統計學意義(P<0.05)。2種治療計劃比較，心臟Dmax，心臟V40、V50及心臟Dmean差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2、表3。

表2 sIMRT計劃與IMRT計劃肺劑量學參數比較

表3 sIMRT計劃與IMRT計劃脊髓、心臟劑量學參數比較

2.3 MU值及子野數比較 sIMRT計劃單次治療MU值及子野數均少于IMRT計劃，差異有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表4 sIMRT計劃與IMRT計劃MU值及子野數比較

3 討論

在我國，食管癌的發病率及病死率均高居全國惡性腫瘤第4位，對于不能手術或不能耐受手術的患者，放療為主要治療手段之一，胸段食管癌位于縱膈內，毗鄰心臟、脊髓、肺等重要器官，對于局部病灶大或伴有區域淋巴結轉移者，3DCRT計劃靶區適形度較差，不能很好的滿足臨床劑量學要求。有研究[11]表明，IMRT計劃在靶區劑量分布和正常組織保護方面，更優于3DCRT計劃。理論上，IMRT計劃照射野越多，獲得理想劑量分布的可能性越大，但隨著照射野增多，治療時間、機器耗損以及質量保證、劑量驗證環節工作量亦明顯增大，不利于臨床治療的實施。有學者[12]認為，對于胸段食管癌，調強5野治療計劃可完全滿足臨床計劃要求。在本研究中，IMRT及sIMRT均采用4野或5野治療計劃，sIMRT計劃為人為簡化了的調強適形放療技術，其定義為：單射野的小子野數目平均不超過5個；單個小子野面積不小于10 cm2；小子野照射機器跳數10 MU以上[13]。與IMRT計劃相比，sIMRT計劃明顯減少了照射野子野數目，且MU值明顯低于IMRT計劃，MU值降低可縮短治療時間，減少體部器官運動引起的誤差，子野數目減少可降低機器耗損。目前關于sIMRT計劃應用方面的文獻較少，最近的研究[14-16]顯示,sIMRT計劃在胃癌、肝癌、鼻咽癌以及乳腺癌研究中已經顯示出一定的優勢。在胃癌的研究中顯示，雖然sIMRT計劃在靶區的適形度和均勻性上略遜于IMRT計劃，但是在危及器官的保護上，sIMRT計劃要優于IMRT計劃，特別肝臟的V15和Dmean要明顯的低于IMRT計劃，且兩者存在顯著差異[14]。 朱川等[15]在原發性肝癌治療研究中得出了相類似的結論：就靶區劑量學評價，sIMRT與IMRT計劃相當或略遜，然而前者在子野數、MU值(以及治療時間即機時利用率及治療比)上明顯優于IMRT計劃。此外，在鼻咽癌研究中得出的結論更加有力的驗證了sIMRT計劃在臨床應用中的潛在價值。 雖然sIMRT計劃的靶區內劑量均勻度差于IMRT計劃，但其劑量學參數能滿足臨床上的要求，并且，在總子野數上，采用sIMRT計劃較IMRT計劃顯示出明顯的優勢[16]。盡管如此，sIMRT計劃在食管癌中的應用價值目前鮮有報道。本研究通過對比常規IMRT和sIMRT計劃的劑量學參數發現，胸段食管癌4野或5野sIMRT計劃基本上能滿足臨床上靶區劑量學的要求，但在靶區適形度和靶區劑量分布均勻性上均較IMRT計劃差，故對于靶區情況復雜，病灶大，位于食管上段伴淋巴結轉移的情況，推薦使用IMRT計劃，或設計7野照射sIMRT、IMRT計劃，能更好的提高靶區劑量分布。但不可否認，本研究結果提示sIMRT計劃也可滿足臨床上相當一部分食管癌患者治療的靶區需求。不僅如此， sIMRT計劃相比IMRT計劃可減少機器的跳數，從而減少機器的損耗，延長機器使用壽命，減少治療時間，降低患者費用。因此，在不影響治療效果的情況下，可優先考慮使用sIMRT計劃。

在胸段食管癌的放療中，放射性肺損傷在急性期主要表現為肺毛細血管及肺泡細胞的充血水腫，慢性期表現為肺組織纖維化改變，且肺部感染可進一步加劇放射性肺纖維化。目前放射性肺損傷特別是肺纖維化為不可逆性改變，無特殊有效治療方法，嚴重時可威脅患者生命，所以，我們只有通過控制放療中肺受照劑量來減少放射性肺損傷的發生概率。與放射性肺炎相關的指標主要有肺V20、V30，其中，V20為放射性肺損傷獨立影響因子，V30可預測放射性肺炎的發生概率。本研究中，雙肺V20、V30值，IMRT計劃較sIMRT計劃控制的更低，但無統計學差異，表明兩者在保護肺組織上作用相似。肺V5值越大，表明有越多的肺組織受低劑量射線照射，對于有基礎肺功能不全患者，有出現廣泛放射性肺損傷的風險。理論上，sIMRT計劃減少了照射野子野數目，可降低V5值，但IMRT計劃對肺受量進行限制后，V5值也得到了很好的控制，兩者差異無統計學意義(P<0.05)。脊髓為劑量限制性器官，照射劑量不能超過其最低耐受劑量，IMRT計劃在降低脊髓最大劑量方面明顯優于sIMRT計劃，特別是對于胸上段食管癌，食管靶區鄰近脊髓時。在心臟保護方面，2種治療計劃作用相似。

綜上所述，在胸段食管癌放療中，推薦使用4野或5野sIMRT和IMRT計劃，兩者均有很好的靶區劑量分布，在保護危及器官方面，作用相似，因sIMRT計劃可節約成本，減少治療時間，減少體部器官運動引起的誤差，在臨床中值得推廣。但是在本研究中，食管中、下段患者占多數，4野及5野sIMRT計劃和IMRT計劃基本可滿足其臨床需求。但對于食管上段較復雜病例，4野sIMRT和IMRT計劃難以滿足劑量學要求，推薦使用5野或7野sIMRT和IMRT放療計劃。因7野調強放療計劃照射野多，治療時間長，在食管癌放療中的應用需進一步探索。