鉛門(mén)跟隨技術(shù)對(duì)食管癌調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃質(zhì)控的影響

孫 甫，蘭翠茹，熊衛(wèi)平，李 叢，吳府容

（1.重慶市江津區(qū)腫瘤醫(yī)院腫瘤科，重慶 402289；2.重慶市江津區(qū)第二人民醫(yī)院腫瘤科，重慶 402289；3.重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤放射治療中心，重慶 400030）

同步放化療是食管癌（esophageal cancer）常用的治療手段，根治性同步放化療是全球廣泛推薦的首選治療模式[1-4]。放射性肺炎可導(dǎo)致患者肺呼吸功能不全甚至死亡，是胸部腫瘤放療中的常見(jiàn)的不良反應(yīng)[5，6]。放射性肺炎的發(fā)生與肺的劑量體積指標(biāo)V5、V10、V20、V30和V40，Spared等密切相關(guān)[7-10]。近年來(lái)，鉛門(mén)跟隨技術(shù)逐步應(yīng)用于臨床，該技術(shù)能有效減少因葉片自身局限產(chǎn)生的透射和漏射對(duì)正常組織的不必要照射[11-14]。研究證明[14-17]，鉛門(mén)跟隨技術(shù)在食管癌調(diào)強(qiáng)放療中能有效降低正常組織，特別是肺V5的照射量。然而，因技術(shù)的復(fù)雜性，鉛門(mén)跟隨技術(shù)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的劑量準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。商用治療計(jì)劃系統(tǒng)因自身算法計(jì)算偏差的存在，治療計(jì)劃劑量分布的準(zhǔn)確性須行劑量驗(yàn)證。蒙特卡羅（Monte Carlo，MC）算法是模擬不同能量光子傳播路徑能量沉積方式和追蹤光子、次級(jí)電子在均勻或非均勻介質(zhì)上相互作用形成介質(zhì)內(nèi)劑量分布的劑量計(jì)算方法，是目前商用計(jì)劃系統(tǒng)劑量驗(yàn)算最精準(zhǔn)的算法[18]。德國(guó)Scientific RT 公司推出了首款基于蒙卡算法的商用軟件SciMoCa，該軟件可以用于計(jì)劃質(zhì)控驗(yàn)算治療計(jì)劃劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性[19]。本研究主要對(duì)胸部中段食管癌分別設(shè)計(jì)鉛門(mén)跟隨和鉛門(mén)固定調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，采用AAA 算法計(jì)算計(jì)劃的劑量分布。通過(guò)具有蒙卡算法的SciMoCa 軟件進(jìn)行計(jì)劃質(zhì)控，分析兩者劑量分布的差異，以期為鉛門(mén)跟隨技術(shù)的計(jì)劃質(zhì)控提供臨床參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2019 年9 月-2020 年12 月收治的胸中段食管癌患者20 例。其中男17 例，女3 例。患者年齡58～81歲，中位年齡68 歲。病理類(lèi)型均為鱗狀細(xì)胞癌，臨床分期為T(mén)23 例，T38 例，T49 例。將入組的20 例患者的放療計(jì)劃分別重新設(shè)計(jì)，在制定放療計(jì)劃的過(guò)程中分為按照鉛門(mén)跟隨技術(shù)組和鉛門(mén)固定技術(shù)組，制定兩種技術(shù)條件下的治療計(jì)劃。

1.2 靶區(qū)及危及器官勾畫(huà) 患者采取仰臥位，由熱塑體膜固定。使用荷蘭飛利浦公司的Philips BrillianceTM大孔徑CT 機(jī)對(duì)患者進(jìn)行定位掃描。照射范圍為舌骨至第5 腰椎水平，層厚為0.3 cm。在Varian Eclipes 15.1 治療計(jì)劃系統(tǒng)上，由同一醫(yī)師參照胃鏡及食管鋇餐造影在CT 圖像上勾畫(huà)大體腫瘤（GTV）。臨床靶區(qū)（CTV）勾畫(huà)范圍包括中上縱膈食管旁淋巴結(jié)引流區(qū)及縱隔2、4、5、7、8 淋巴引流區(qū)至腫瘤下界下3 cm。計(jì)劃靶區(qū)（PTV）為CTV 外擴(kuò)0.5～1.0 cm。同時(shí)，勾畫(huà)肺、心臟和脊髓等危及器官。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì) 采用Varian Eclipes 15.1 治療計(jì)劃系統(tǒng)，選擇Varian Edge 直線加速器的6 MV X 射線對(duì)入組的20 例患者分別重新設(shè)計(jì)鉛門(mén)跟隨和鉛門(mén)固定調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。鉛門(mén)固定計(jì)劃的射野角度均設(shè)置為130°、30°、0°、330°和200°，劑量率為400 MU/min，采用動(dòng)態(tài)滑窗傳輸劑量，并用各向異性解析算法（AAA）計(jì)算劑量。復(fù)制鉛門(mén)固定計(jì)劃，選擇鉛門(mén)跟隨技術(shù)，重新計(jì)算葉片運(yùn)動(dòng)，并用AAA 算法計(jì)算劑量獲得鉛門(mén)跟隨計(jì)劃。本研究設(shè)計(jì)的計(jì)劃和所給處方劑量?jī)H用于實(shí)驗(yàn)研究，PTV 的處方劑量設(shè)置為60 Gy/30 F，要求100%處方劑量至少覆蓋95%的靶區(qū)體積。危及器官的限量如下：脊髓Dmax＜45 Gy；雙肺V20＜30%，V30＜20%；心臟Dmean＜30 Gy，V30＜40%，V40＜30%。兩組計(jì)劃經(jīng)AAA 算法計(jì)算最終劑量后，分別將肺劑量體積指標(biāo)V5、V10、V20、V30和V40，Spared（照射量不足40 Gy 的肺體積）等體積生成虛擬器官。

1.4 γ 通過(guò)率計(jì)算 將所有患者的兩組計(jì)劃信息分別上傳至SciMoca 劑量驗(yàn)算軟件，以2 mm 和3%的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算每個(gè)計(jì)劃的靶區(qū)、危及器官和虛擬器官V5、V10、V20、V30和V40，Spared的γ 通過(guò)率。γ 通過(guò)率大于95%視為驗(yàn)證通過(guò)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用（）表示，比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用（%）表示，比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組劑量體積直方圖比較 鉛門(mén)跟隨技術(shù)組和鉛門(mén)固定技術(shù)組的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃在Eclipse 和Sci－MoCa 算法下的劑量體積直方圖見(jiàn)圖1 和圖2，圖中顯示兩組PTV、心臟、脊髓、肺及肺相關(guān)指標(biāo)（V5、V10、V20、V30和V40）的劑量曲線趨勢(shì)基本一致。

圖1 鉛門(mén)跟隨技術(shù)組計(jì)劃的劑量體積直方圖

圖2 鉛門(mén)固定技術(shù)組計(jì)劃的劑量體積直方圖

2.2 兩組PTV 和危及器官的γ 通過(guò)率比較 鉛門(mén)跟隨計(jì)劃組的PTV 和肺的γ 通過(guò)率比鉛門(mén)固定計(jì)劃組的小0.55%和0.05%，鉛門(mén)跟隨計(jì)劃組的心臟的γ通過(guò)率比鉛門(mén)固定計(jì)劃組的大0.09%，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組PTV 和危及器官的γ 通過(guò)率比較（，%）

表1 兩組PTV 和危及器官的γ 通過(guò)率比較（，%）

2.3 兩組虛擬器官的γ 通過(guò)率比較 鉛門(mén)跟隨計(jì)劃祖的V5、V10、V20、V30和V40，Spared的γ 通過(guò)率比鉛門(mén)固定計(jì)劃組的小0.04%、0.04%、0.09%、0.13%和0.09%，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組虛擬器官的γ 通過(guò)率比較（，%）

表2 兩組虛擬器官的γ 通過(guò)率比較（，%）

3 討論

鉛門(mén)跟隨技術(shù)的臨床應(yīng)用，使放療計(jì)劃中進(jìn)一步降低危及器官照射量成為可能。特別是在胸部腫瘤放療中降低肺照射，可進(jìn)一步降低放射性肺炎的發(fā)生率。目前有關(guān)鉛門(mén)跟隨技術(shù)的蒙卡劑量驗(yàn)算鮮見(jiàn)報(bào)道，本研究采用SciMoca 對(duì)鉛門(mén)跟隨和鉛門(mén)固定調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃作計(jì)劃質(zhì)控，分析蒙卡和AAA 算法在此類(lèi)計(jì)劃劑量計(jì)算上的差異性。

患者的臨床療效依賴于放療劑量的精準(zhǔn)照射。然而，由于商用計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算偏差和患者擺位誤差的存在，在實(shí)施于臨床治療前，放療計(jì)劃質(zhì)控尤為必要。在調(diào)強(qiáng)放療的計(jì)劃質(zhì)控中，γ 由劑量偏差和吻合距離組成，常用于量化評(píng)估計(jì)劃和參考計(jì)劃的劑量分布差異。目前，作為糾正患者擺位誤差的常規(guī)流程，圖像引導(dǎo)放療已在臨床上廣泛應(yīng)用，其作為輔助患者擺位，降低患者擺位誤差的優(yōu)勢(shì)已被臨床證實(shí)[20]。患者擺位誤差已得到有效控制，而有關(guān)計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算偏差的臨床影響報(bào)道較少。

蒙卡和AAA 的不同建模方式，導(dǎo)致其計(jì)算的劑量分布存在差異，這種差異也受其他因素的影響，如腫瘤位置、腫瘤大小和射束方向等[21]。研究表明，AAA 算法在射野邊緣低劑量區(qū)的計(jì)算誤差較大，可能會(huì)明顯高估空氣/組織界面附近的劑量。然而，AAA 與蒙卡算法有較好的一致性[22]。本研究中兩種計(jì)劃的PTV、肺、心臟和脊髓的γ 通過(guò)率均大于97%，說(shuō)明AAA 算法和蒙卡算法有很好的一致性。兩種計(jì)劃的γ 通過(guò)率存在一定差別，表明鉛門(mén)跟隨技術(shù)雖然有進(jìn)一步降低低劑量照射的優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)AAA 算法的計(jì)算準(zhǔn)確性存在臨床可接受的影響。

在胸部腫瘤放療中，避免放射性肺炎的發(fā)生尤為重要，肺劑量體積參數(shù)指標(biāo)是評(píng)估放射性肺炎發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)。然而，商用計(jì)劃系統(tǒng)的計(jì)算偏差導(dǎo)致肺劑量體積參數(shù)存在不確定性，其在預(yù)測(cè)放射性肺炎發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的參考價(jià)值下降。本研究中，兩種計(jì)劃的虛擬器官的γ 通過(guò)率均大于98%，表明兩種算法在虛擬器官的劑量計(jì)算上具有良好的一致性。兩種計(jì)劃的的γ 通過(guò)率存在差異，表明鉛門(mén)跟隨技術(shù)雖然有降低肺低劑量照射的優(yōu)勢(shì)，但其改變了AAA 算法計(jì)算肺劑量體積參數(shù)的準(zhǔn)確性。

綜上所述，鉛門(mén)跟隨技術(shù)有降低低劑量區(qū)照射量的潛在優(yōu)勢(shì)，但對(duì)食管癌調(diào)強(qiáng)放療的計(jì)劃質(zhì)控和放射性肺炎預(yù)估指標(biāo)無(wú)明顯影響，其對(duì)臨床療效的影響有待進(jìn)一步研究證實(shí)。