李亮，解昕，范雪梅，徐鈺梅，章龍珍，辛勇

徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤放療科，江蘇徐州221002

前言

食管癌在我國發(fā)病率最高，其中胸中段是食管癌發(fā)病率最高的區(qū)域。有相當(dāng)多的患者因伴有嚴(yán)重的基礎(chǔ)疾病、病灶過長、縱膈淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等原因只能選擇放射治療。隨著放療技術(shù)的發(fā)展，調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity-Modulated Radiation Therapy,IMRT）已廣泛應(yīng)用于胸中段食管癌。盡管能有效提高靶區(qū)劑量，降低周圍正常組織受量，但由于治療時間長，同時靶區(qū)運(yùn)動的不確定因素較多，影響了治療的療效［1-2］。容積調(diào)強(qiáng)放療（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）相比較IMRT，具有時間短、靶區(qū)適形度好、正常組織受量少的優(yōu)點(diǎn)［3-5］，但執(zhí)行過程復(fù)雜，需要加速器多方參數(shù)彼此協(xié)調(diào)，這就要求醫(yī)生們需要通過驗證手段，保證VMAT在胸中段食管癌放療中的安全與可靠性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

隨機(jī)選取2017年2月～2017年8月徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放療科胸中段食管鱗狀細(xì)胞癌患者10例，其中男性7例，女性3例，年齡56～87歲，平均年齡67歲。

1.2 擺位固定與CT定位

10例患者均采用胸部熱塑膜固定，雙臂交叉抱于額頭行仰臥位。在飛利浦大孔徑CT定位機(jī)下進(jìn)行平掃，掃描層厚5 mm，掃描范圍為環(huán)甲膜至膈肌下10 cm。

1.3 靶區(qū)勾畫與計劃設(shè)計

CT定位圖像傳輸至Varian Eclipse10.0治療計劃系統(tǒng)（TPS），由放療醫(yī)生勾畫靶區(qū)，包括大體腫瘤靶區(qū)（Gross Tumor Volume,GTV）、臨床靶區(qū)（Clinical Target Volume,CTV）和計劃靶區(qū)（Planning Target Volume,PTV）。再勾畫危及器官（脊髓、肺和心臟）。CTV由GTV左右前后方向外放0.8 cm，上下方向外放0.5cm。PTV由CTV外放0.5 cm形成。

處方劑量GTV為2.14 Gy/次，CTV為2 Gy/次，PTV為1.8 Gy/次，共28次。滿足PTV 95%體積包括95%的處方劑量，最大劑量≤107%的處方劑量。脊髓Dmax＜42 Gy，雙肺接受20 Gy 的體積百分比（V20）≤28%，心臟V30＜45%。

VMAT計劃實施由Varian Eclipse10.0 TPS與Varian Unique醫(yī)用直線加速器完成。采用6 MVX線，共面雙弧布野（順時針181°～179°，逆時針179°～181°）。順時旋轉(zhuǎn)機(jī)頭角330°，逆時旋轉(zhuǎn)機(jī)頭角30°。床角為初始值0°，最大劑量率為600 MU/min，算法采用Varian異性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm, AAA）

1.4 計劃驗證

劑量驗證：首先將10例食管癌患者的治療計劃導(dǎo)入IBA OmniPro-I'mRT軟件，得到TPS計算數(shù)據(jù)，其次將Compass3.0劑量驗證系統(tǒng)中Matrixx置于加速器機(jī)頭，進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，并將其傳輸至OmniPro-I'mRT，得到測量數(shù)據(jù)。得出靶區(qū)與危及器官的γ分析結(jié)果（3 mm/3%標(biāo)準(zhǔn)），同時分析測量數(shù)據(jù)與TPS計算數(shù)據(jù)之間的差異。二者差異的計算公式［6］為：PD=100%×(Dcal-Dn)/Dn，其中，PD為差異百分比，單位%，Dcal為TPS計算數(shù)據(jù)，Dn為測量數(shù)據(jù)。

位置驗證：采用Varian的OBI系統(tǒng)，每周第1次治療前錐形束CT（ConeBeam Computed Tomography,CBCT）掃描，共6周。將獲得的CBCT重建圖像與定位圖像進(jìn)行骨性與手動配準(zhǔn)，得到患者左右（X軸）、頭腳（Y軸）、前后（Z軸）方向的擺位誤差。如發(fā)現(xiàn)患者任一方向的擺位誤差超過3 mm，必須調(diào)整治療床位置。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 18.0分析實驗數(shù)據(jù)。計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用均數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 劑量驗證結(jié)果

如表1所示，GTV、CTV、PTV、脊髓、雙肺和心臟γ通過率在95%以上，達(dá)到臨床治療標(biāo)準(zhǔn)。靶區(qū)GTV、CTV、PTV的D95%、Dmean的差異均處于2%以內(nèi)，相比測量數(shù)據(jù)，TPS計算數(shù)據(jù)偏低，即相對低估。脊髓Dmax差異為2.23%，被高估。左肺和右肺的V20與V30低估，處于1.65%以內(nèi)。心臟V30、V40也呈低估量逐漸增大趨勢，平均值被低估2%以內(nèi)。此外，雙肺Dmean差異小于2%，即低估2%以內(nèi)。

2.2 位置驗證結(jié)果

如表2所示，10位患者共60次位置驗證，其擺位誤差均值小于2 mm，最大偏差發(fā)生在左右方向。前后和左右方向擺位誤差大于3 mm例數(shù)明顯多于頭腳方向。

3 討論

關(guān)于食管癌放療，劉麗虹等［7］報道VMAT可減小部分危及器官受照劑量，改善靶區(qū)適形度，減少機(jī)器MU數(shù)和縮短治療時間。周興芹等［8］報道食管癌VMAT計劃相比IMRT計劃，可明顯降低肺的平均劑量和脊髓劑量。盡管VMAT技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)，但VMAT計劃在執(zhí)行過程中更加復(fù)雜，需要依靠多種參數(shù)協(xié)同合作，如治療弧角度與旋轉(zhuǎn)方向、控制點(diǎn)間隔、劑量率、多葉準(zhǔn)直器形狀等。所以VMAT計劃劑量驗證相當(dāng)重要。本研究選用IBA公司Compass3.0劑量驗證系統(tǒng)，相比第一代Compass系統(tǒng)，不僅計算速度提高了3～5倍，又能對CT電子密度表格進(jìn)行編輯，提高劑量計算精度，已被廣泛應(yīng)用［9］。林海磊等［10］報道Compass劑量驗證系統(tǒng)不僅滿足臨床驗證需求，也能給出患者解剖結(jié)構(gòu)的劑量誤差。本研究表明靶區(qū)與危及器官的γ通過率在95%～98%，大多數(shù)解剖結(jié)構(gòu)劑量差異均為2%以內(nèi)，符合放療臨床標(biāo)準(zhǔn)。

表1 靶區(qū)和危及器官測量與TPS計算數(shù)據(jù)差異及γ通過率的結(jié)果（%，± s）Tab.1 Percentage differences and gamma passing rates of target areas and organs-at-risk(%,Mean±SD)

表1 靶區(qū)和危及器官測量與TPS計算數(shù)據(jù)差異及γ通過率的結(jié)果（%，± s）Tab.1 Percentage differences and gamma passing rates of target areas and organs-at-risk(%,Mean±SD)

GTV:Gross target volume;CTV:Clinical target volume;PTV:Planning target volume

Item Middle thoracic esophageal cancer Percentage difference GTV Gamma passing rate 95.82±0.98-1.57±0.66-1.77±0.74 97.08±0.86-1.97±1.02-1.85±0.46 96.18±0.75-0.71±0.76-1.43±0.29 95.22±0.37 2.23±0.67 96.23±0.29 1.41±0.76 0.14±0.44-1.22±0.42-1.65±0.53-1.11±0.51 95.77±0.51 1.05±0.82 0.29±0.46-0.78±0.62-0.81±0.55-1.64±1.53 97.08±0.42-1.28±0.29 D95%Dmean CTV D95%Dmean PTV D95%Dmean Spinal cord Dmax Left lung V5 V10 V20 V30 Dmean Right lung V5 V10 V20 V30 Dmean Heart V30 V40 Dmean-1.42±0.57-2.00±1.40

譚麗娜等［11］比較Varian Eclipse TPS中，相比筆形束卷積（Pencil Beam Convolution,PBC）算法，AAA算法對肺組織修正更加準(zhǔn)確。張玉海等［12］認(rèn)為在肺癌調(diào)強(qiáng)計劃中，PBC算法高估了靶區(qū)劑量，低估了肺的劑量，同樣AAA算法對肺部計算更加可靠。但本研究中發(fā)現(xiàn)，使用AAA算法，兩側(cè)肺的V20、V30與Dmean的TPS計算數(shù)據(jù)依然低于實際測量數(shù)據(jù)，樊林等［13］通過蒙特卡洛算法與AAA算法比較得出，AAA算法仍會存在低估肺的受量，差異在1%左右，與本研究在1.65%以內(nèi)相似。也有研究［14-15］報道多目標(biāo)優(yōu)化算法可以減少優(yōu)化時間并降低正常組織的受照劑量，但本實驗采用Varian Eclipse10.0系統(tǒng)中僅有步進(jìn)式優(yōu)化算法，所以筆者建議如果條件允許，應(yīng)當(dāng)選用精度更高的蒙特卡洛計算算法與多目標(biāo)優(yōu)化算法。

表2 胸中段食管癌CBCT擺位誤差分析Tab.2 CBCT setup error analysis of middle thoracic esophageal carcinoma

尚凱等［16］認(rèn)為胸段食管癌患者治療后期擺位誤差越來越大。Lei等［17］認(rèn)為通過CBCT位置驗證，可有效減少擺位誤差對患者劑量分布影響。吳愛東等［18］研究表明擺位誤差的修正提高了靶區(qū)的適形度和劑量均勻性，在利用CBCT測量胸段食管癌IMRT擺位對劑量分布影響時發(fā)現(xiàn)擺位誤差增加脊髓最大受量，使部分患者脊髓最大受量超過45 Gy。所以CBCT的應(yīng)用可有效減小患者治療前的擺位誤差，提高治療精準(zhǔn)度。本研究發(fā)現(xiàn)胸中段食管癌患者擺位中，前后、左右方向誤差大于3 mm例數(shù)要多于頭腳方向。筆者認(rèn)為，首先胸中段食管癌病灶容易受呼吸和心臟大血管運(yùn)動影響［19］，其次食管癌患者老年人居多，胸椎隨年齡增長自然彎曲，每次擺位時間較長，重復(fù)性差，最后在治療期間，患者體質(zhì)量變化也較為明顯。通過CBCT掃描，不僅可減小擺位誤差，也可在治療期間觀察患者身體變化，可以更好地安排其二次定位。

本研究也有不足之處，如因設(shè)備系統(tǒng)條件限制，算法單一；CBCT中的旋轉(zhuǎn)誤差未有考慮；選取病例年齡偏大等，這都會對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。另外本研究并沒有分析擺位誤差對患者劑量分布的影響，僅通過文獻(xiàn)報道進(jìn)行討論，這也是接下來需要繼續(xù)進(jìn)行的工作。

綜上，通過Compass3.0劑量驗證系統(tǒng)與CBCT掃描，是保證胸中段食管癌VMAT安全和可靠的必要手段。