食管癌是我国高发恶性肿瘤之一，其发病率及死亡率分别位于恶性肿瘤第4位^[1]。目前调强放疗(IMRT)已经成为治疗食管癌的常用技术^{[2, 3]}。IMRT可以降低正常组织并发症发生率、提高肿瘤区照射剂量、提升肿瘤控制率。胸上段食管沿人体纵轴位置范围较大，靶区周围解剖结构复杂，使用IMRT技术可以获得较好的剂量分布。螺旋断层放疗(HT)和容积调强放疗(VMAT)是目前比较先进的两种调强放疗技术，在复杂靶区计划设计上各有优势^{[4, 5]}。本研究通过比较10例胸上段食管癌HT和VMAT双弧照射两组放疗计划的剂量学差异，为食管癌患者放疗技术选择提供依据。

1. 一般临床资料：随机抽样法选取本院2015年2月至6月收治的10例胸上段食管癌患者，其中男性7例，女性3例，年龄范围37～62岁，中位年龄46岁。本研究通过解放军总医院伦理委员会批准，患者签署知情同意书。

2. 模拟定位：所有患者采取仰卧位，用头颈肩热塑模固定，使用Philips Brilliance^TM16排大孔径CT模拟机(荷兰Philips公司)进行模拟定位，行静脉增强扫描，扫描层厚为5 mm，扫描范围上界为颌下，至少包括双侧下颈，下界为胸12 椎体。CT图像经局域网络以DICOM格式传输至治疗计划系统工作站。

3. 靶区和危及器官勾画：靶区以及正常器官由医师在Pinnacle 8.0m(荷兰Philips公司)工作站上统一进行勾画。勾画依据为模拟定位CT扫描图像，并参照胃镜及食管钡餐造影检查结果。勾画肿瘤靶区体积原发病灶(GTVnx)标准为食管壁≥0.5 cm，食管壁局限性或全周性增厚和(或)伴有局部管腔不规则狭窄，并在纵轴方向外扩2 cm，前后左右外扩0.5 cm。勾画肿瘤靶区体积淋巴结(GTVnd)标准为隆突下和主肺动脉窗淋巴结肿大短径≥1.0 cm、气管食管沟淋巴结肿大短径≥0.5 cm，并均匀外扩0.5 cm，外扩时注意避开气管、肺、椎体等解剖结构。GTVnx与GTVnd合并后均匀外扩0.5～1.0 cm为肿瘤靶区体积(GTV)。GTV合并纵隔淋巴引流1、2、3、4 区及双锁骨上区，如患者伴有隆突下淋巴结转移则再合并纵隔淋巴引流7 区，定义为预防性照射区临床靶区体积(CTV)，CTV 均匀外扩0.5 cm为计划靶区体积(PTV)。危及器官勾画包括双侧肺、脊髓、心脏等。

4. 治疗计划设计：VMAT采用Varian Clinac ix加速器(美国Varian公司)，在Varian Eclipse 8.6 治疗计划系统上进行治疗计划设计。采取双弧照射，两个照射弧机架旋转范围分别是179°～181°和181°～179°，准直器旋转10°。HT为Helical Tomotherapy加速器(美国Accuray公司)，治疗计划在Hi ART Plan Version 4.3(美国Accuray公司)上进行设计。HT计划中铅门宽度、螺距和调制因子分别设置为2.5 cm、0.287和2.7。靶区处方剂量GTV是66 Gy/30次，PTV是50 Gy/30次，要求处方剂量至少覆盖95%的靶区体积。危及器官剂量限制为双肺V₅≤60%、V₁₀≤40%、V₂₀≤25%、V₃₀≤18%，脊髓最大剂量要求D_max<45 Gy。

5. 计划的评估与比较：靶区剂量的分析指标包括靶区剂量参数(D_1%、D_99%、D_5%、D_95%)、靶区均匀性指数(HI)和适形度指数(CI)。HI=D_5%/D_95%。式中，D_5%表示5%体积的靶区接受的剂量，Gy；D_95%表示95%的体积的靶区接受的剂量，Gy。HI值越接近于1，表示均匀性越好^[6]。CI=(TV_pv)²/(TV×PV)。式中，TV_pv为处方剂量所覆盖的靶区体积，cm³；TV为靶区体积，cm³；PV为处方剂量所覆盖的总体积，cm³；CI值越接近于1，表示适形度越好^[7]。

根据剂量体积直方图(DVH)，分别评估两组计划中全肺的V₅、V₁₀、V₁₅、V₂₀、V₃₀和全肺平均剂量(MLD)，脊髓的最大剂量(D_max)，评估两组计划中5和10 Gy剂量照射范围。同时统计并分析两组治疗计划的机器跳数(MU)和治疗时间。

6. 统计学处理：数据以x±s表示。采用SPSS 19.0软件进行统计学处理，两组治疗计划的比较采用配对t检验，所有数据行单因素方差分析。P<0.05 为差异有统计学意义。

1. 靶区剂量学比较：两组治疗计划GTV和PTV剂量参数比较结果列于表 1和表 2。HT和VMAT两组治疗计划中靶区剂量分布均满足临床要求。由表 1可知，对于GTV靶区，与VMAT组相比，HT组的D_99%由(65.56±0.42)Gy降为(64.86±0.44)Gy，差异有统计学意义(t=4.476，P<0.05)；GTV靶区两组计划D_1%、D_5%、D_95%、HI和CI 差异均无统计学意义(P>0.05)。对于PTV靶区，与VMAT组相比，HT组的D_99%由(49.72±0.51)Gy降为(48.92±0.42)Gy，差异有统计学意义(t=3.756，P<0.05)；PTV靶区两组计划D_1%、D_5%、D_95%以及CI差异均无统计学意义(P>0.05)。

表1()

表1 两组治疗计划GTV剂量参数比较(x±s)

表1 两组治疗计划GTV剂量参数比较(x±s)

表2()

表2 两组治疗计划PTV剂量参数比较(x±s)

表2 两组治疗计划PTV剂量参数比较(x±s)

2. 危及器官剂量学比较：两组治疗计划的危及器官剂量参数比较结果列于表 3。与HT组相比，VMAT组计划中全肺V₁₀、V₁₅、V₂₀和MLD分别由(35.71±12.20)%、(27.19±8.95)%、(17.58±5.42)%和(9.39±2.47)Gy降为(28.94±8.38)%、(17.40±4.07))%、(11.07±2.85)%和(8.26±1.93)Gy，差异有统计学意义(t=-3.369、-4.824、-4.869、-3.657，P<0.05)，全肺V₅和V₃₀差异无统计学意义(P>0.05)；两组计划中脊髓D_max差异无统计学意义(P>0.05)；HT和VMAT计划中，全身范围统计的10 Gy剂量覆盖体积，VMAT组(27.95±8.08)%高于HT组(22.62±5.34)%，差异有统计学意义(t=-4.257，P<0.05)。

表3()

表3 两组治疗计划危及器官剂量参数比较(x±s)

表3 两组治疗计划危及器官剂量参数比较(x±s)

3. 治疗时间和MU比较：HT和VMAT治疗MU数均从计划系统获取，治疗时间均通过实际测量获取。如表 4所示，HT计划治疗时间和MU数均大于VMAT治疗计划，差异有统计学意义(t=13.970、7.982，P<0.05)。

表4()

表4 两组计划治疗时间与机器跳数比较(x±s)

表4 两组计划治疗时间与机器跳数比较(x±s)

蔡博宁等^[8]研究表明，HT在胸上段食管癌放疗中表现出靶区剂量高均匀性、高适形度以及更好地保护危及器官等优势。陈婷婷等^[9]研究表明，上段食管癌治疗中VMAT相对于常规调强可以获得更好的靶区和危及器官剂量分布，并具有效率优势。国内外关于两种技术应用于食管癌放疗的相关报道越来越多，研究表明，HT和VMAT两种技术应用于食管癌放疗具有各自的优势。

本研究的两组计划对比结果显示，HT和VMAT计划的处方剂量曲线均能很好地覆盖肿瘤靶区。对比两组计划中靶区GTV和PTV各项剂量参数，发现靶区剂量具有相似性。对于GTV和PTV靶区，HT和VMAT计划中，D_1%、D_5%、D_95%、HI和CI值相近，差异无统计学意义。而VMAT组的D_99%略低于HT组，差异有统计学意义，但具体数值相差并不明显。研究结果提示，两组计划的靶区剂量分布相似，但是HT在提升靶区冷点方面稍具优势。在计划设计过程中，研究发现VMAT技术在靶区冷点方面的弱势可以通过计划设计技巧加以弥补，因此，可以认为HT和VMAT两种技术可以实现相近的靶区剂量分布，都能较好地满足临床要求。

食管癌放疗中，通常考虑最多的并发症是放射性肺炎，放射性肺炎的发生概率与正常肺组织剂量体积参数正相关。Graham等^[10]研究发现，V₂₀不仅与放射性肺炎发生率相关，而且与放射性肺炎严重程度相关。该研究认为V₂₀是唯一的放射性肺损伤独立因子。当V₂₀<20%时，无放射性肺炎；当V₂₀在22%～31%时，8％的患者发生2级放射性肺炎；≥32%时有3级放射性肺炎发生。而Wang等^[11]和王澜等^[12]研究也认为双肺剂量体积参数是预测放射性肺炎发生的主要因素，但这两项研究认为，其中V₅价值最大，当V₅＞55%时，2 级以上的急性放射性肺炎发生率可能会明显增高。Song等^[13]的研究也认为全肺V₅是预测放射性肺炎发生的最重要因素，临床应用中全肺V₅应尽量控制在60%以内。HT和VMAT技术均属于旋转调强的范畴，具有照射范围大的特点，其低剂量区域也较大。本研究中考虑诸上因素，在优化过程中尽量降低全肺剂量，尤其着重加大双肺低剂量限制条件权重。研究结果提示，HT和VMAT两组治疗计划中，全肺V₅和V₃₀差异无统计学意义，但HT组全肺V₁₀、V₁₅、V₂₀和MLD均显著低于VMAT组，HT组10例患者全肺V₂₀ 均<20%(6.36%～14.78%)，而VMAT组V₂₀ 在10.58%～25.36%，其中有3例患者超过了20%。结果显示，HT和VMAT均属于旋转调强技术，照射角度多，照射范围大，因此，在全肺低剂量(V₅)照射范围方面均未表现出优势。另外由于保证靶区剂量覆盖的因素导致V₃₀值较为相近。但是对于全肺V₁₀、V₁₅、V₂₀和MLD等剂量参数，HT相对于VMAT具有明显优势。这表明HT采用的扇形束螺旋断层治疗模式的剂量调制能力强于VMAT采用的锥形束容积旋转治疗模式，HT在中高剂量区域具备更好的剂量梯度。因此，HT在全肺的中等剂量区域优于VMAT。本研究同时比较了两组计划5 和10 Gy剂量覆盖的范围，其中，5 Gy剂量范围相近，但是，10 Gy剂量范围VMAT计划明显大于HT计划，该结果与双肺剂量统计结果一致，同样表明HT技术的剂量调制能力更强。

陈进琥等^[14]报道VMAT双弧照射应用于上段食管癌，认为VMAT优势在于减少MU，降低治疗时间。本研究中VMAT治疗时间和MU均远低于HT，表明VMAT相对于HT具备明显的效率优势。临床治疗中，如果患者治疗过程中治疗时间过长，可能会放大患者体位移动、器官体积变化等不确定因素的影响。因此，降低治疗时间对提高治疗精度，提升患者治疗感受具有重要意义。

HT和VMAT均能实现良好的剂量分布，满足靶区和危及器官各项剂量限制要求，均可优选用于胸上段食管癌放疗。螺旋断层调强的剂量调制能力更强，全肺在中低剂量区域优势明显，可考虑应用于需要严格限制双肺受量的患者；而VMAT技术则具备明显的效率优势，更适用于无法坚持长时间治疗的患者，并能提高治疗效率，降低设备损耗。

利益冲突   作者申明与其他作者以及基金无任何利益冲突

作者贡献声明   戴相昆负责两组计划设计、数据整理与分析、论文撰写；蔡博宁负责病例选择和靶区以及危及器官的勾画；葛瑞刚参与VMAT计划设计；王小深参与HT计划设计；王运来参与数据分析