吳麗麗,陸佳揚(yáng),馬長(zhǎng)春,張武哲

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭 515031)

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射野準(zhǔn)直器跟隨功能在胸上段食管癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中的應(yīng)用*

吳麗麗,陸佳揚(yáng),馬長(zhǎng)春,張武哲△

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭 515031)

[摘要]目的探討射野準(zhǔn)直器跟隨功能在胸上段食管癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中的劑量學(xué)影響。方法選取11例胸上段食管癌放療患者，在瓦里安Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)上分別設(shè)計(jì)兩種計(jì)劃：RapidArc和JT-RapidArc。比較靶區(qū)和危及器官的劑量體積參數(shù)、適形度指數(shù)(CI)、劑量均勻性指數(shù)(HI)、正常組織低劑量體積(B-P)及機(jī)器跳數(shù)(MU)。結(jié)果與RapidArc計(jì)劃比較，JT-RapidArc 計(jì)劃降低了PTV1(64)、PTV2(54)的平均劑量和高劑量(D2)受照體積，提高了PTV1(64)的低劑量區(qū)域(D98)和HI(P<0.05)，但PTV1(64)的CI二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。JT-RapidArc 計(jì)劃肺的(V5、V10、V13、V20、V30、Dmean)、心臟的(V20、Dmean)、B-P的(V5、V10、V15、V20、V30)明顯低于RapidArc 計(jì)劃(P<0.05)，脊髓計(jì)劃區(qū)和脊髓的差異二者間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。JT-RapidArc 計(jì)劃的MU(349±29)比RapidArc 計(jì)劃的MU(345±16)略微增加1%(P>0.05)。結(jié)論兩種計(jì)劃均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc 計(jì)劃在提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布情況下，能更好地有效保護(hù)肺、心臟和正常組織低劑量區(qū)域，MU僅略微增加。

[關(guān)鍵詞]食管腫瘤；準(zhǔn)直器跟隨；容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)；劑量學(xué)

由于食管胸上段解剖位置處于人體外輪廓曲線變化較大之處，且和脊髓的距離非常接近，放射治療已成為其主要治療手段之一[1]。固定野調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)相對(duì)三維適形放療而言能改善靶區(qū)劑量，減少危及器官和正常組織的損傷，但治療時(shí)間較長(zhǎng)，且機(jī)器跳數(shù)(MU)較多，增加了部分不確定因素的影響[2]。近年來新興的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)——容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(RapidArc)已應(yīng)用于臨床。國(guó)內(nèi)外已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道顯示，在靶區(qū)和危及器官方面RapidArc技術(shù)具有相似或更高的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)縮短治療時(shí)間，提高了治療效率[3-7]。準(zhǔn)直器跟隨功能(Jaw-tracking)是Truebeam直線加速器的另一新特點(diǎn)，在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療過程中射野準(zhǔn)直器實(shí)時(shí)跟隨多葉光柵(MLC)的變化而運(yùn)動(dòng)，盡可能地把準(zhǔn)直器開放到最小范圍，進(jìn)一步降低MLC的漏射。目前國(guó)內(nèi)尚少見JT-RapidArc技術(shù)應(yīng)用在胸上段食管癌放射治療方面的報(bào)道，故本研究希望通過比較RapidArc和JT-RapidArc兩種技術(shù)的靶區(qū)和危及器官之間的劑量學(xué)差異，為胸上段食管癌放射治療的合理技術(shù)選擇提供理論依據(jù)。

1資料與方法

1.1一般資料選擇2014年6～12月在汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院接受放射治療的11例胸上段食管癌患者，所有病理經(jīng)確診均為鱗癌，男8例，女3例，年齡43～68歲，中位年齡55歲，其中T3N0M02例，T4N0M03例，T3N1M04例，T4N1M02例。腫瘤病灶長(zhǎng)度和體積見表1。

1.2放療定位患者頭頸肩網(wǎng)罩固定，雙臂下垂至身體兩側(cè)，取仰臥位。采用PHILIPS Briliance大孔徑CT進(jìn)行定位增強(qiáng)掃描，層厚及層間距均為5 mm。掃描上界為下半頸上10 cm，下界至第2腰椎水平。CT圖像經(jīng)DICOM 3.0傳輸?shù)酵呃锇睧clipse (Version 10.0)治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3靶區(qū)定義及勾畫大體腫瘤區(qū)(GTV)包括食管腫瘤病灶和陽性淋巴結(jié)。臨床腫瘤區(qū)(CTV)包括高危臨床腫瘤區(qū)CTV1(64)和低危臨床腫瘤區(qū)CTV2(54)；CTV1(64)軸向在GTV外擴(kuò)5～10 mm，縱向包括GTV外20 mm食管及食管旁組織，不包括區(qū)域淋巴結(jié)；CTV2(54)在CTV1(64)基礎(chǔ)上加上縱隔淋巴引流1區(qū)和2區(qū)及雙側(cè)鎖骨上區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)(PTV)在各CTV基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)5 mm生成PTV1(64)、PTV2(54)，并根據(jù)周圍鄰近組織適當(dāng)調(diào)整。危及器官包括肺、脊髓、脊髓計(jì)劃區(qū)、心臟，脊髓計(jì)劃區(qū)在脊髓基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)5 mm。

表1　腫瘤病灶分期和特征

1.4計(jì)劃設(shè)計(jì)在Eclipse (Version 10.0)治療計(jì)劃系統(tǒng)和Truebeam直線加速器上，針對(duì)每例患者分別設(shè)計(jì)RapidArc和JT-RapidArc兩種計(jì)劃。RapidArc和JT-RapidArc分別為不使用和使用射野準(zhǔn)直器跟隨功能的雙弧放療計(jì)劃(順時(shí)間方向181°～179°和逆時(shí)間方向179°～181°)，采用6 MV X射線照射，劑量率600 MU/min。危及器官劑量限制：脊髓最大值小于40 Gy，脊髓計(jì)劃區(qū)最大值小于45 Gy，全肺受照20 Gy、30 Gy的體積百分比分別為V20≤30%、V30≤20%，心臟受照30 Gy、40 Gy的體積百分比分別為V30≤40%、V40≤30%。劑量歸一在100%處方劑量覆蓋95%以上的 PTV1(64)體積，PTV1(64) 64 Gy /32 f，PTV2(54) 54 Gy /32 f。劑量計(jì)算采用各向異性分析算法(AAA模型)，計(jì)算矩陣為0.25 cm。

1.5評(píng)價(jià)指標(biāo)靶區(qū)適形度指數(shù)(conformity index，CI)：CI=(VT,ref/VT)×(VT,ref/Vref)，參考取值VT為靶體積，VT,ref為參考等劑量線所包繞的靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積；CI取值在0～1，越靠近1說明靶區(qū)適合度越好。劑量均勻性指數(shù)(heterogeneity index，HI)：HI=(D2-D98)/D50，D2、D98和D50分別是2%、98%、50%的靶區(qū)體積接受的劑量；D2代表靶區(qū)最大近似劑量，D98代表靶區(qū)最小近似劑量，D50代表靶區(qū)近似平均劑量。HI值越接近0，說明靶區(qū)劑量分布越均勻。危及器官受量：脊髓和脊髓計(jì)劃區(qū)的最高劑量Dmax；肺的V5、V10、V13、V20、V30和平均劑量Dmean；心臟的V20、V30、V40、V50和平均劑量Dmean。相關(guān)指標(biāo)：機(jī)器跳數(shù)(monitor unit，MU)。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)的劑量學(xué)參數(shù)兩種計(jì)劃中PTV1(64)的CI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),其HI相對(duì)于RapidArc計(jì)劃來說JT-RapidArc計(jì)劃提高了33%(P<0.05)。JT-RapidArc計(jì)劃PTV1(64)和PTV2(54)的Dmean相對(duì)于RapidArc計(jì)劃均降低1%(P<0.05)；D2均降低2%(P<0.05)。見表2、圖1。

2.2危及器官和正常組織低劑量區(qū)的劑量體積參數(shù)兩種計(jì)劃的脊髓和脊髓計(jì)劃區(qū)的劑量分布相似。肺的V5、V10、V13、V20、V30、Dmean，JT-RapidArc計(jì)劃比RapidArc計(jì)劃分別低2%、3%、3%、4%、3%、3%(P<0.05)；心臟的V20、Dmean，JT-RapidArc計(jì)劃比RapidArc計(jì)劃均低6%(P<0.05)；B-P的V5、V10、V15、V20、V30，JT-RapidArc計(jì)劃比RapidArc計(jì)劃分別低2%、4%、5%、5%、4%(P<0.05)。見表3、圖1。

表2　兩種計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較±s)

a：P<0.05，與RapidArc比較。

圖1　1例患者計(jì)劃的靶區(qū)、危及器官和正常組織低劑量區(qū)的劑量體積直方圖

2.3治療相關(guān)指標(biāo)JT-RapidArc 計(jì)劃的MU(349±29)比RapidArc 計(jì)劃的MU(345±16)略微增加1%(P>0.05)。

表3　兩種計(jì)劃危及器官和正常組織低劑量區(qū)的參數(shù)指標(biāo)均數(shù)比較

續(xù)表3　兩種計(jì)劃危及器官和正常組織低劑量區(qū)的參數(shù)指標(biāo)均數(shù)比較

a：P<0.05，與RapidArc比較。

3討論

RapidArc是近年來放療領(lǐng)域發(fā)展起來的一種新的治療技術(shù)，是一種在機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中通過動(dòng)態(tài)多葉準(zhǔn)直器連續(xù)運(yùn)動(dòng)不斷改變射野大小和形狀的錐形束IMRT實(shí)施方式，通過機(jī)架單弧或者多弧的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在不同射野方向上射束強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。瓦里安加速器由于其MLC設(shè)計(jì)原理是執(zhí)行計(jì)劃的過程中鉛門保持不變，提高了執(zhí)行效率，降低加速器的治療時(shí)間，但缺點(diǎn)是針對(duì)形狀不規(guī)則的靶區(qū)時(shí)，其鉛門無法實(shí)時(shí)跟隨靶區(qū)，有可能會(huì)對(duì)靶區(qū)和危及器官的受照劑量造成損失[8]。射野準(zhǔn)直器跟隨功能是Truebeam直線加速器的一個(gè)新武器，其功能是在RapidArc放療時(shí)，MLC適形靶區(qū)的同時(shí)準(zhǔn)直器實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)跟隨，可以達(dá)到減少M(fèi)LC漏射，更好地保護(hù)危及器官和正常組織低劑量區(qū)域的目的[9]。

本研究結(jié)果顯示，兩種技術(shù)均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc計(jì)劃具有與RapidArc計(jì)劃相似甚至更優(yōu)的靶區(qū)劑量分布，降低靶區(qū)的平均劑量和高劑量區(qū)域的同時(shí)提高了推量靶區(qū)的低劑量區(qū)域和均勻性。已有研究證實(shí)，IMRT技術(shù)在胸上段食管癌上對(duì)脊髓的保護(hù)優(yōu)勢(shì)明顯，JT-RapidArc計(jì)劃與RapidArc計(jì)劃的脊髓、脊髓計(jì)劃區(qū)最大值都在耐受限值之內(nèi)，且二者間無差異，亦能很好地保護(hù)脊髓[10]。

食管癌放射治療中的一個(gè)主要并發(fā)癥是放射性肺炎，其受照劑量體積參數(shù)與放射性肺炎的發(fā)生率和嚴(yán)重程度密切相關(guān)。國(guó)外研究中，發(fā)現(xiàn)V5是影響治療相關(guān)肺炎(treatment-related pneumonitis,TRP)發(fā)生的重要因素[11]，當(dāng)肺限值劑量為V5<65%、V20<40%(放化療<35%)、MLD<20 Gy時(shí)，RP的概率為：≥2度為24%、≥3度為12%、相關(guān)死亡率1%，建議V5應(yīng)控制在65%以內(nèi)[12]。本研究中，JT-RapidArc計(jì)劃的肺V5較RapidArc計(jì)劃降低，二者都在可控限值范圍以內(nèi)。亦有研究建議把V10、V13作為放射性肺炎的重要指標(biāo)[13]，與RapidArc計(jì)劃對(duì)比，JT-RapidArc計(jì)劃優(yōu)勢(shì)明顯。美國(guó)放射腫瘤學(xué)協(xié)會(huì)在一個(gè)研究中發(fā)現(xiàn)，V20不僅與放射性肺炎的發(fā)生率相關(guān)，而且與其嚴(yán)重程度明顯相關(guān)。結(jié)果顯示JT-RapidArc計(jì)劃中肺的V20較RapidArc計(jì)劃明顯降低，這與Li等[14]的研究結(jié)果相符，這對(duì)預(yù)防及降低放射性肺炎的發(fā)生率及嚴(yán)重程度意義重大。

在心臟的保護(hù)方面，高劑量區(qū)兩種計(jì)劃無明顯差異，但在低劑量區(qū)和平均劑量方面，JT-RapidArc計(jì)劃明顯降低，表現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。VMAT技術(shù)的一個(gè)潛在危險(xiǎn)因素是增加了靶區(qū)外正常組織的低劑量區(qū)域，JT-RapidArc計(jì)劃的B-P較RapidArc計(jì)劃明顯減少，降低了治療風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)患者提高術(shù)后生存質(zhì)量具有重要意義。總之，射野準(zhǔn)直器跟隨功能可以達(dá)到減少M(fèi)LC漏射，保護(hù)危及器官和正常組織低劑量區(qū)域的作用。

綜上所述，兩種計(jì)劃均能滿足臨床治療需求，JT-RapidArc 計(jì)劃在提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布情況下，能更好地有效保護(hù)肺、心臟和正常組織低劑量區(qū)域，MU僅略微增加。

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Application of Jaw-tracking function in VMAT for upper thoracic esophageal cancer*

Wu Lili,Lu Jiayang,Ma Changchun,Zhang Wuzhe△

(Department of Radiation Oncology,Cancer Hospital of Shantou University Medical College, Shantou,Guangdong 515031,China)

[Abstract]ObjectiveTo explore the effect of the Jaw-tracking with RapidArc(JT-RapidArc) plans for upper thoracic esophageal cancer.MethodsTreatment planning was designed by using RapidArc and JT-RapidArc techniques for 11 consecutive patients.The dose-volume histogram parameters of PTV and the organs at risk,conformity index(CI),heterogeneity index(HI),low dose volume of normal tissue(B-P) and monitor units (MU) were compared between the different techniques.ResultsCompared with the RapidArc plan,JT-RapidArc had increased coverage of PTV1(64) D98and HI(P<0.05),lower Dmean,D2 of PTV1(64) and PTV2(54),but no statistically difference in CI(P>0.05).Plans with JT-RapidArc had lower Lung(V5,V10,V13,V20,V30,Dmean,P<0.05)，heart(V20,Dmean,P<0.05),and B-P(V5,V10,V15,V20,V30,P<0.05),but no significantly different in spinal cord and SC-PRV as compared with RapidArc plans(P>0.05).JT-RapidArc plans increaseed the MU by 1%(349±29 vs.345±16,P>0.05) as compared with RapidArc plans.ConclusionAll of the plans had met the requirements of clinical dosimetry.JT-RapidArc plans as compared with RapidArc plans,showing better part of target coverage,part of lung and heart and B-P sparing,which MU was slightly increased.

[Key words]esophageal neoplasms;Jaw-tracking;RapidArc;dosiology

doi:·論著·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.11.004

* 基金項(xiàng)目：廣東省醫(yī)學(xué)科研基金立項(xiàng)課題資助項(xiàng)目(A2014455)。

作者簡(jiǎn)介：吳麗麗(1982-)，高級(jí)工程師，碩士，主要從事放射腫瘤治療計(jì)劃劑量學(xué)研究與放射治療設(shè)備質(zhì)量控制?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail:14032426@qq.com。

[中圖分類號(hào)]R735.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1671-8348(2016)11-1453-03

(收稿日期：2015-10-23修回日期：2015-12-29)