兩種調強放射治療技術應用于Ⅰ期胸上段食管癌的劑量學比較

林斌偉，鄭旭海，高峰，黃丹

綿陽市中心醫院 1 腫瘤科， 2 放射科 (四川綿陽 621000)

在我國，食管癌的發病率和病死率分別居所有癌癥的第6位和第5位[1]。胸上段食管癌的腫瘤位置較高，手術治療在保證足夠腫瘤切緣后，通常會導致剩余正常食管難以和殘胃吻合，且術后并發癥發生率較高，因此，根治性放射治療是此類患者的首選治療手段[2]。其中，容積弧形旋轉調強放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)和固定野靜態調強放射治療(static intensity modulated radiotherapy，sIMRT)是臨床治療胸上段食管癌患者的兩種常見放射治療技術。與sIMRT不同，VMAT的特點是在機架旋轉的同時，加速器持續出束，同時多葉準直器不停地運動，以適應不同角度腫瘤靶區的形狀變化。VMAT最主要的優點是治療時間短，患者舒適度高，此外，射線從多角度攝入靶區，調制自由度更大，靶區的劑量分布優于sIMRT，但VMAT對正常組織低劑量區的范圍控制較sIMRT稍差[3-5]。在采用VMAT治療惡性腫瘤疾病時，選擇合適的患者是充分發揮其優勢并有效規避其劣勢的關鍵。Ⅰ 期胸上段食管癌的腫瘤長度較短，腫瘤靶區與肺組織重疊區域小，有可能更宜采用VMAT進行治療，但仍有待臨床研究予以驗證。基于此，本研究針對8例 Ⅰ 期胸上段食管癌患者分別制定了VMAT和sIMRT兩種調強放射治療計劃，并對兩種計劃靶區和危及器官的劑量學參數和機器跳數(monitor unit，MU)進行了比較，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021年6—9月于綿陽市中心醫院行根治性放射治療的8例 Ⅰ 期胸上段食管癌(均為鱗癌)患者為研究對象，男3例，女5例；年齡50～78歲，平均(63.50±8.25)歲；腫瘤分期，T1N0M0期5例，T2N0M0期3例；腫瘤長度1.20～4.00 cm，平均(2.71±1.09)cm；腫瘤區(gross target volume，GTV)3.31～35.82 cm3，平均(11.01±10.74)cm3。本研究已獲得醫院醫學倫理委員會審核批準，所有患者均經病理證實為食管癌，且經胃鏡檢查顯示腫瘤中心位置距門齒20～<25 cm[6]。

1.2 定位

所有患者均采用頭頸肩熱塑體膜固定，設置定位CT掃描層厚為5 mm，掃描范圍為頸2椎體至腰1椎體。

1.3 靶區及危及器官勾畫

參照食管癌累及野放射治療靶區勾畫標準進行勾畫[7]。(1)靶區勾畫：GTV包括原發腫瘤，臨床靶區(clinical target volume，CTV)包括原發腫瘤前、后、左、右外放5 mm，以及上、下外放3 cm，勾畫過程中根據血管和椎體進行修改，計劃腫瘤區(planning-gross target volume，P-GTV)在GTV周圍外放5 mm，計劃靶區(planning target volume，PTV)在CTV周圍外放5 mm。(2)危及器官勾畫：危及器官包括雙肺、脊髓、心臟及甲狀腺[8]，處方劑量為64 Gy的總劑量至少覆蓋95%的P-GTV，60.8 Gy的總劑量至少覆蓋95%的PTV，均分32次照射，雙肺V20(Vx表示x Gy照射劑量所覆蓋的體積占總體積的比值)<30%、V30<20%、V5<65%，脊髓最大劑量(Dmax)<45 Gy，心臟V30<10%，甲狀腺V50<50%。

1.4 VMAT和sIMRT計劃制定

由1名具有正高級職稱的物理師采用Monaco 5.11治療計劃系統分別制定VMAT和sIMRT計劃；以PTV中心為計劃的中心點，采用靶區優先的優化方式，并選用6 MV X線，射線最大劑量率為600 MU/min，最小子野寬度為0.5 cm。VMAT計劃均設置雙弧；sIMRT計劃采用5野靜態調強，大野的入射角度分別為0°、72°、144°、216°及288°，最大子野個數為250，最小子野面積為2 cm2。

計劃制定完成后，采用劑量歸一的方式，將64 Gy的劑量統一覆蓋95%的P-GTV，由2名放射腫瘤學專業具有副高級職稱的醫師對計劃進行評估，待計劃滿足臨床要求后，方可進入數據采集階段；若不滿足，則需重新制定。

1.5 計劃評估及實驗數據采集

采用劑量體積直方圖對計劃進行評估，需評估的靶區參數包括近似最大劑量(D2%)、近似最小劑量(D98%)、平均劑量(Dmean)、靶區適形指數(conformation index，CI)、靶區均勻性指數(homogeneity index，HI)[9]；需評價的危及器官參數包括雙肺V5、V10、V13、V20、V30、平均肺劑量(mean lung dose，MLD)，心臟V20、V30、V40、V50，脊髓D2%及甲狀腺V50；需評估的其他參數為MU。

1.6 統計學處理

2 結果

2.1 兩種計劃的靶區劑量學參數比較

關于P-GTV，VMAT計劃的CI和HI均優于sIMRT計劃，D98%高于sIMRT計劃，D2%低于sIMRT計劃，差異均有統計學意義(P<0.05)；兩種計劃的Dmean比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。關于PTV，VMAT計劃的CI和HI均優于sIMRT計劃，D2%、Dmean均低于sIMRT計劃，差異有統計學意義(P<0.05)；兩種計劃的D98%比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2 兩種計劃的危及器官劑量學參數比較

VMAT計劃的雙肺V5、V10、V13、MLD均高于sIMRT計劃，差異有統計學意義(P<0.05)；兩種計劃的脊髓D2%和甲狀腺V50比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。在VMAT計劃中，有2例患者心臟V20>0，分別為0.01%和2.58%；VMAT計劃的心臟V30、V40、V50以及sIMRT計劃的心臟V20、V30、V40、V50均為0。

2.3 MU

VMAT與sIMRT計劃的MU分別為(663.75±83.21)、(666.61±95.61)，兩者比較，差異無統計學意義(t=0.11，P=0.917)。

3 討論

放射治療是臨床治療胸上段食管癌的主要手段。由于胸上段食管癌靶區形狀復雜，三維適形放射治療技術很難滿足臨床需求，因此，調強放射治療技術被廣泛用于胸上段食管癌的放射治療中。sIMRT作為一種成熟的調強放射治療技術，其特點是加速器在設定的角度停留，待多葉準直器形成與腫瘤相匹配的形狀后，加速器出束開始對腫瘤進行治療，隨后依次完成設定角度的放射治療[10]。既往臨床研究證實，sIMRT較三維適形放射治療具有更優的靶區劑量分布，同時正常組織的毒性反應發生率更低[11]，但sIMRT治療時間長、效率低。VMAT作為一種新的放射治療技術，具有治療時間短的優點，其特點是在機架旋轉時，加速器的射束是開啟的，且隨著機架旋轉，加速器射線劑量率、多葉準直器形狀、準直器角度在不停地變化，最終無限地接近靶區劑量分布和正常組織限定的目標值。由于VMAT加速器調制的自

表2 兩種計劃的危及器官劑量學參數比較

由度更大，因此有利于生成更理想的靶區劑量分布[12]。本研究結果也顯示，與sIMRT組相比，VMAT組可有效改善靶區的劑量分布，具有更優的CI、HI，同時能夠更好地控制靶區劑量熱點和冷點。這與高瀚等[13]的研究結果類似。與sIMRT相比，VMAT調制的自由度更大，能夠在腫瘤的各個方向對腫瘤進行治療，這可能是VMAT靶區劑量分布優于sIMRT的原因。

關于正常組織保護方面，肺、心臟、脊髓、甲狀腺是食管癌放射治療過程中需要重點保護的器官。肺V5、V10、V13、V20、V30是放射性肺炎的重要預測指標[14-15]，當以下條件滿足其一，即V5>40%、V10>35%、V13>32%、V20>24%、V30>18%，放射性肺炎的發生率或顯著升高[16]。本研究結果顯示，VMAT組雙肺V5、V10、V13均高于sIMRT(P<0.05)，但是均低于文獻報道的閾值體積，因此VMAT技術可能并不會顯著增加放射性肺炎的發生風險。VMAT和sIMRT在保護脊髓、甲狀腺方面的效果相似(P>0.05)。由于心臟與放射治療靶區幾乎不重疊，因此心臟受到的輻射劑量極低。本研究結果提示，甲狀腺的V50高于計劃制作時的限制劑量，原因是甲狀腺位置緊挨食管，在外放PTV時，部分甲狀腺被腫瘤靶區所包繞，如果進一步降低甲狀腺的劑量，必然會降低靶區治療劑量，可能導致腫瘤復發，因此，在行放射治療后應常規監測Ⅰ期胸上段食管癌患者的甲狀腺功能，必要時給予甲狀腺素替代治療可能是一種妥協的治療方法。

綜上所述，與sIMRT相比，Ⅰ期胸上段食管癌可能更適合采用VMAT技術，VMAT具有更優的靶區適形性和均勻性，能夠更好地控制靶區劑量熱點和冷點，并且可能不會增加正常組織并發癥的發生風險。但是，我們的研究結論需要以前瞻性的隨機對照臨床實驗進行進一步驗證。