2018, Vol. 38
调强放疗相对于三维适形放疗在食管癌放疗中有着更高的均匀性、更好的适形度以及更低的危及器官受量等优势。目前调强放疗已成为食管癌放射治疗的主要手段。螺旋断层放疗是调强放疗的一种形式，利用二元气动多叶准直器调节窄扇形射线照射野进行调强。Tomo系统在治疗过程中不仅可以对整个靶区行360°的全角度薄层照射，即螺旋断层治疗(HT)模式[1]；也可以通过设定固定的机架角度，对整个靶区实施固定野薄层照射，即固定野断层治疗(TD)模式[2]。有研究显示，TD技术应用于乳腺癌[3]、前列腺癌[4]和全骨髓照射[5]，具有更优的靶区覆盖及更均匀的剂量分布，而且降低危及器官(OAR)受量。TD技术的应用在胸中段食管癌放疗中有少量文献报道[6]，但胸上段食管癌治疗的报道少见。本研究通过比较胸上段食管癌TD、HT和VMAT放疗计划的剂量学差异，评价哪种计划能在保证靶区剂量分布的同时，更好地保护周围正常器官，为临床治疗胸上段食管癌选择放疗技术模式提供剂量学依据。
资料与方法1.一般临床资料：选取安阳市肿瘤医院2015年12月1日至2016年3月10日收治的15例胸上段食管癌患者，其中男性9例，女性6例，年龄60~73岁，中位年龄65岁。根据2002年国际抗癌联盟(UICC)分期[7]，Ⅱ期5例，Ⅲ期10例。胃镜显示食管癌患者食管病灶长度4~10 cm，中位长度6 cm。卡氏评分(KPS)均＞70，均未行手术治疗。
2.模拟定位：所有患者采取仰卧位，双臂放于体侧，用头颈肩热塑膜固定，使用16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，扫描范围包括整个颈部和胸腔，超出肿瘤边界10 cm。CT图像以DICOM格式传输至Oncentra Version 4.3(瑞典Elekta公司)治疗计划系统工作站。
3.靶区及危及器官勾画：按照国际辐射测量与单位委员会(ICRU)83号报告的规定进行靶区及危及器官的勾画[8]。根据食管钡餐造影、胃镜检查结合PET/CT或MRI扫描图像，勾画大体肿瘤靶区(GTV)、临床靶区(CTV)、计划靶区(PTV)及邻近的OAR(包括脊髓、两侧肺)。GTV为原发肿瘤及转移淋巴结；CTV为GTV前后左右方向各外扩0.5 cm，上下各外扩3.0 cm，包括GTV周围的亚临床病灶；考虑分次治疗中的摆位误差，将CTV均匀外扩0.5 cm得到PTV，PTV的体积为200.5~603.9 cm3(中位数360.7 cm3)。
4.治疗计划设计：TD和HT治疗计划在Tomo Planning System Version 5.0.2.5(美国Accuray公司)上进行设计。VMAT计划在Oncentra Version 4.3上进行设计。TD计划按照5野固定野，射野角度分别为0°、70°、140°、220°和290°；HT计划设置block遮挡。TD和HT参数铅门宽度、螺距和调制因子分别设置为2.5 cm、0.25 cm和2.0。VMAT计划使用瑞典Elekta Synergy图像引导放疗(IGRT)直线加速器治疗，采用单弧，即顺时针起始角度182°，终止角度178°，准直器角度45°，治疗床角度0°。所有计划均采用倒塌锥卷积迭代算法(collapsed cone convolution)。所有治疗计划经两名以上高级职称物理师及两名以上副主任或主任医师确认。采用6 MV X射线，靶区处方剂量PTV为60 Gy/30次，单次2 Gy，要求处方剂量至少覆盖95%的靶区体积。OAR限量：双肺V5 < 60%、V10 < 40%、V20 < 30%、V30 < 20%；脊髓最大剂量Dmax < 45 Gy。
5.计划评估：肿瘤靶体积观察指标：①靶区剂量－体积直方图(DVH)。②靶区的体积参数：D2、D98、Dmean、V100，D2和D98分别为DVH图中2%和98%的靶区体积对应的剂量，Dmean指靶区接受的中位剂量，V100指接受100%处方剂量的相应靶体积的百分数。③靶区均匀性指数(HI)和适形度指数(CI)。HI=(D2-D98)/D50，式中，D2、D98和D50为包围PTV体积的2%、98%和50%的最小剂量，D50用作归一化处理；HI值越接近0，表明靶区均匀性越好[9]。CI=(TVPV/VPTV)/(VTV/TVPV)[4]；TVPV为处方剂量所覆盖的PTV的体积；VTV为靶区体积，VPTV为处方剂量线所覆盖的总体积；CI值越接近于1，表示适形度越好[8]。④3组计划的机器跳数(MU)和治疗时间。⑤危及器官剂量参数：全肺V5、V10、V15、V20、V30和全肺平均剂量(MLD), 脊髓Dmax。
6.统计学处理：数据用x±s表示，采用SPSS 23.0软件进行统计学分析，采用方差分析(ANOVA)及事后双尾配对t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
结果1.靶区剂量参数：3组治疗计划PTV剂量参数比较结果列于表 1和图 1。TD、HT和VMAT 3组治疗计划靶区剂量分布均满足临床要求。3组计划的D2、D98、Dmean、V100和HI差异均有统计学意义(F=74.486、61.096、70.148、4.535、81.603，P＜0.05)。HT的D2为(61.56±0.55)Gy，低于TD (63.89±1.15)Gy，也低于VMAT (66.03±1.18)Gy，差异有统计学意义(t=6.641、-12.967，P＜0.05)。对于D98，HT、TD、VMAT分别为(59.83±0.20)、(59.66±0.19)和(58.32±0.65)Gy，其中TD与VMAT、HT与VMAT之间差异有统计学意义(t=7.481、9.045，P＜0.05)。3种计划的Dmean，VMAT＞TD＞HT，3者之间均有明显差异。另外，HT的V100明显高于VMAT(t=3.233，P＜0.05)。HT计划的HI为0.03±0.01，优于TD计划的0.07±0.02(t=8.411，P＜0.05)和VMAT计划的0.13±0.03(t=-11.716，P＜0.05)，TD计划的HI优于VMAT计划(t=-8.581，P＜0.05)。TD、HT和VMAT 3组计划的CI分别为0.84±0.03、0.86±0.04和0.83±0.02，差异无统计学意义(P>0.05)。
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表 1 3组治疗计划的靶区剂量学参数比较(x±s) Table 1 Comparison of dosimetric results for the PTV among three treatment plans(x±s) |
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图 1 同一患者的等剂量曲线分布图A. TD；B. HT；C. VMAT Figure 1 Isodose curves on for one patient A. TD; B. HT; C. VMAT |
2.危及器官剂量学参数:结果列于表 2。对于双肺V5、V10、V30、MLD，差异无统计学意义(P＞0.05)。而双肺V15和V20的差异具有统计学意义(F=6.654、5.064，P＜0.05)。对于双肺的V15，HT、TD和VMAT分别为(34.93±5.51)%、(29.83±6.25)%和(27.06±3.26)%，其中HT与VMAT、HT与TD之间差异有统计学意义(t=3.547、-2.626，P＜0.05)。TD计划的V20与HT计划相似(P＞0.05)，高于VMAT计划(t=2.924、3.052，P＜0.05)。3组计划中脊髓Dmax差异无统计学意义(P＞0.05)。
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表 2 3组治疗计划的危及器官剂量学参数比较(x±s) Table 2 Comparison of dosimetric results for OARs among three treatment plans(x±s) |
3.机器跳数及治疗时间:结果列于表 3。由表 3可知，TD、HT和VMAT的治疗计划执行时间分别为(286.67±66.12)、(359.33±80.07)和(159.56±6.18) s，差异具有统计学意义(F=46.551，P＜0.05)。TD、HT和VMAT的MU分别为3 939.33±855.47、5 400.89±877.53和580.27±98.42，差异具有统计学意义(F=188.654，P＜0.05)。说明TD计划的执行时间和MU均小于HT计划，VMAT计划的执行时间和MU最小。
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表 3 3组治疗计划的机器跳数与治疗时间比较(x±s) Table 3 Comparison of delivery time and MUs among three treatment plans (x±s) |
讨论
螺旋断层放射治疗将直线加速器与螺旋CT结合，可使靶区剂量的分布具有更好的适形度及高度的均匀性，使靶区获得治疗剂量的同时，更好地保护周围正常组织，增加肿瘤控制率，减少并发症的发生[10-12]。HT技术可以从360°(51个投射角)断层式照射靶区，能提供适形度高且均匀性好的靶区剂量分布，可以实现较理想的临床剂量分布[13]。TD技术，即在Tomo机上实施固定野照射技术，加速器机头固定于某个角度，通过床的移动来对整个靶区长度实施断层照射，并结合叶片的开关及相应的时间对野内射线强度进行调制[1]。
本研究对15例胸上段食管癌患者，分别制作TD、HT和VMAT 3组放疗计划，比较其靶区分布及危及器官剂量学差异。结果表明，3组靶区剂量分布均满足临床要求。HT和TD计划的D2、Dmean均明显低于VMAT计划，HT计划的D98和TD相似，但均高于VMAT计划。HT计划的HI优于TD和VMAT计划，且TD计划的HI优于VMAT计划。可以看出HT计划具有最优的靶区剂量分布，D2和D98间隔最小，其次为TD，最后为VMAT。这与刘志强等[6]的研究结果一致。
食管癌放疗中考虑最多的并发症是放射性肺炎，发生概率和正常组织剂量体积参数相关。Lin等[14]报道肺的V20和MLD是放射性肺炎的独立预测因子。Song等[15]研究认为全肺V5是预测放射性肺炎发生的重要因素，全肺V5应尽量控制在60%以内。Wang等[16]研究表明，肺V5~V65和放射性肺炎高度相关。本研究3组放疗计划的V5、V10、V15、V20、V30和MLD均在限定剂量范围内。蔡博宁等[17]研究发现，对于胸上段食管癌的放疗，与调强放射治疗(IMRT)计划相比，Tomo计划的剂量分布更好，并且可以显著减小双肺高剂量区体积。刘志强等[6]发现，固定野断层放疗技术在中段食管癌放疗中，与IMRT技术相比，TD和HT计划的双肺V20、V30和平均剂量显著变低。本研究中，3组计划的双肺V15和V20的差异具有统计学意义，V5、V10、V30、MLD差异无统计学意义。对于双肺的V15，HT明显高于VMAT和TD。TD计划的V20与HT计划的相似，但高于VMAT计划。
研究表明，VMAT的优势在于减少MU，降低治疗时间[18]。本研究中VMAT治疗时间和MU最低，表明VMAT相对于TD、HT具备明显的效率优势。TD比HT减少了MU及治疗时间，差异均具有统计学意义。由于HT计划进行了block遮挡设置，治疗射束的方向减少，增加了治疗圈数，使得治疗时间延长，射线的利用率变低，TD比HT计划执行时间少了约20%，而机器跳数减少了约27%，与刘志强等[6]的报道基本一致。
综上所述，3组计划均可实现良好的剂量分布，满足靶区和危及器官限量的要求。与VMAT相比，HT和TD计划可明显改善胸上段食管癌靶区的剂量分布，可获得更好的均匀度，但VMAT比HT或TD明显降低双肺V20、MU及治疗时间。TD与HT相比，HT的靶区剂量分布更好，但TD降低了双肺的V15，且缩短治疗时间。最优的靶区剂量分布、最低的危及器官受量、最短的照射时间是所有放疗技术追求的目标，但目前尚无任何一种放疗技术能同时达到这3个目标，需要临床医师及物理师根据实际情况进行取舍。
利益冲突 无作者贡献声明 任润川负责试验设计、数据整理和分析及论文撰写；张耀文负责数据采集和分析；王慧涛、黄骁、张强负责计划指导和数据核查；孙荣刚和郑志勇负责临床指导；郑安平指导设计和论文修改
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