食管癌放療應用容積旋轉調強放療技術的可行性研究

牛銳，胡永強

（濮陽市油田總醫院 腫瘤放療科，河南 濮陽 457001）

臨床上，放療技術是治療食管癌的重要手段，其5年生存率為10%～30%，而局部未控或復發所致的治療失敗達70%～80%[1]。對此，如何在提升靶區覆蓋率的同時提高局控率、減少正常組織損傷成為當前食管癌放療的重要問題。靜態調強放療（intensity modulated radiation therapy, IMRT）可以在降低正常組織受照劑量的同時確保靶區覆蓋率的有效提升，故劑量分布及預后較好。但IMRT的治療時間長，相對生物效應降低，容易增加患者的不適感及治療期間的不確定因素。近年來，在圖像引導放射治療基礎上研發的容積旋轉調強放療（volumetric modulated arc therapy, VMAT）新技在高效、快捷及準確方面得到廣泛認可，其不僅可以縮短治療時間，還能精確治療促使療效顯著提升。本研究以本院2016年8月至2018年7 月收治的食管癌患者為對象，通過與IMRT的對比、分析，進一步探討了VMAT治療食管癌的可行性，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組36例食管癌患者均經內鏡病理證實，其中，男28例，女8例；年齡50～80歲，平均（64.5±4.9） 歲；包括胸下段6例，胸中段12例，胸上段11例，頸段7例。臨床分期：I期8例，II 期 11 例，III 17 例。

1.2 方法

①電子計算機斷層掃描（computed tomography,CT）定位：以激光燈在胸部正中線及兩側定位后做十字標記，放置金屬點，經局域網將CT圖像傳至治療計劃系統。②靶區勾畫 ：大體腫瘤體積（gross tumor volume, GTV）包括食管腫瘤及轉移淋巴結，食管病變以食管壁厚度≥0.5 cm、縱隔轉移淋巴結以短徑＞1.0 cm為標準，結合形狀與密度進行勾畫；臨床靶體積（clinical target volume, CTV）為食管腫瘤前后上下外擴2.0 cm，左右外擴0.5 cm；區域淋巴結外擴0.5 cm；計劃靶體積（planning target volume, PTV）為CTV前后上下外擴1.0 cm，左右外擴0.5 cm，區域淋巴結外擴0.5 cm。③計劃設計：使用醫科達公司Monaco計劃系統，分別設計IMRT與VMAT兩種放療計劃。VMAT計劃設計順時針 3個分段弧（180°～240°、300°～60°、120°～180°）旋轉治療，劑量率600 mu/min；IMRT計劃應用共面5野非均分照射。PTV處方劑量均為60 Gy/30 F，每周5次的常規分割的治療方式。

1.3 計劃評估及驗證

①經劑量體積直方圖（dose-volume histogram,DVH）對比IMRT與VMAT兩種計劃PTV受照的適形指數（conformity index, CI）和均勻性指數（heterogeneity index, HI）；CI值越接近 1靶區適形度越好，HI值越接近1靶區均勻性越好[2]。②對雙肺V5、V10、V20，心臟Dmean及脊髓Dmax等正常組織進行評價。③在醫科達公司Versa HD直線加速器下，利用PTW公司Octavius 4D和Detector 1 500電離室矩陣劑量驗證系統對食管癌患者的兩種調強計劃進行劑量驗證，采用Gamma對測量結果進行分析，按3 mm/3%誤差標準分析數據[3]。④比較兩種計劃的有效治療時間（treatment time, TT）和總機器跳數（monitor unit,MU），單次治療加速器的出束時間為有效治療時間。

1.4 統計學方法

統計軟件包SPSS 23.0處理數據，正態分布的數據資料采用配對t檢驗，非正態分布的數據資料采用配對Wilcoxon符號檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 適形指數和均勻性指數

兩種計劃的靶區覆蓋率相似，在此前提下，VMAT計劃PTV的CI優于IMRT計劃（P＜0.05）；與IMRT計劃相比，VMAT計劃PTV的HI更接近1（P ＞0.05）。見表 1。

表1 兩種計劃CI和HI對比 （±s）

表1 兩種計劃CI和HI對比 （±s）

治療計劃 CI HI VMAT 0.965±0.068 0.979±0.067 IMRT 1.106±0.033 1.001±0.039 t值 7.91 1.20 P值 0.000 0.237

2.2 危及器官劑量學比較

IMRT與VMAT計劃的各危及器官均符合臨床要求，VMAT計劃與IMRT計劃相比較，IMRT計劃雙肺的V5、V10略低于VMAT計劃（P＞0.05）；但V20明顯增高（P＜0.05）；VMAT計劃的心臟Dmean（Gy）和脊髓Dmax（Gy）均明顯低于IMRT計劃（P＜0.05）。

2.3 Gamma通過率

IMRT與VMAT兩種放療計劃的平均Gamma通過率均＞97%；IMRT的Gamma通過率平均值為97.46%，VMAT的Gamma通過率平均值為97.34%，對比差異無統計學意義（P＞0.05）。

2.4 總機器跳數與有效治療時間

VMAT計劃的MU平均為458.56，IMRT計劃的MU平均為519.84，兩種計劃相比MU減少達11.79%，對比差異有統計學意義（P＜0.05）。VMAT的 TT為 136.2 s，IMRT的 TT為 282.8 s，兩種計劃相比TT縮短達51.84%，對比差異有統計學意義（P＜0.05）。

3 討論

在各種腫瘤疾病的治療中，IMRT一直是放射治療的重要技術；而在食管癌的放療中，IMRT的應用也十分廣泛。但IMRT的治療時間長、機器跳數多，容易增加患者的不適感及諸多不確定因素，一定程度上對疾病的治療效果產生不良影響。VMAT是基于旋轉照射的動態容積IMRT技術，已有報道指出[4]，在前列腺癌、顱腦頭頸部腫瘤的治療中，VMAT的劑量分布不亞于IMRT，且在縮短治療時間方面具有顯著優勢。由于IMRT采用共面非均分5野照射，受限于角度優化的不足，只有在增加射野數的情況下才能確保靶區的適形性有效提高，但這會進一步延長治療時間。VMAT正好可以解決IMRT存在的角度優化問題，該技術可以360°單弧或多弧設定的任何角度進行旋轉照射，故劑量分布理想，靶區適形度及均勻性更佳。文獻報道[5]，VMAT與IMRT用于食管癌的治療，在靶區劑量分布上的差異不明顯，二者均能較好滿足臨床計劃的精度要求。本研究通過對比發現，VMAT計劃靶區的CI明顯優于IMRT計劃（P＜0.05），且PTV的HI更接近1，提示VMAT可以提高靶區的適形性和均勻性。VMAT計劃雙肺的V5、V10略高于IMRT計劃（P＞0.05）但V20體積較IMRT明顯降低（P＜0.05），與相關研究報道[6-7]的結果基本一致。此外，相比于IMRT，縮短治療時間是VMAT的最大優勢。縮短治療時間，有助于提升設備的利用率，一方面，可以緩解緊張的醫療資源狀態；一方面，也會減少不自主運動及器官運動帶來的靶區移位，亦可降低治療時患者出現的不適感。與此同時，縮短治療時間，還能增加腫瘤組織的相對生物劑量，這在提升療效方面有著巨大潛能。有研究報道[8]，在肛管癌治療的過程中，VMAT較IMRT的MU減少達64%～70%，TT縮短達72%～88%。而本研究VMAT的MU較IMRT減少達11.79%，TT較IMRT縮短達51.84%，與上述研究的報道有相似之處，也存在一定差距。分析原因，可能與計劃系統及其加速器的不同有關，VMAT的技術相對比較復雜，治療計劃系統、設備、參數的不同均可能對計劃優化結果及執行情況產生一定影響。

綜上所述，VMAT在提高靶區CI和HI、減少MU、縮短TT及明顯地降低心臟和脊髓受照劑量方面較IMRT更具優勢，故VMAT技術用于食管癌的放療有很好的可行性。