王勇，蔡育欣，張玲玲，李俊萍，黃陸茂

福建醫(yī)科大學(xué)附屬泉州第一醫(yī)院放療科，福建泉州362000

前言

目前調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)（Intensity-Modulated Radiotherapy,IMRT）已成為食管癌的主要治療方法之一，對(duì)于食管癌照射劑量的準(zhǔn)確性研究也受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。為了更為準(zhǔn)確地勾畫靶區(qū)及正常組織，臨床上多選用增強(qiáng)CT完成相關(guān)工作，然而進(jìn)入實(shí)際治療階段時(shí)，患者體內(nèi)的增強(qiáng)劑已代謝清空，與食管癌靶區(qū)相鄰的心臟、胸主動(dòng)脈等血流豐富組織的CT值會(huì)大幅度下降，導(dǎo)致患者實(shí)際受照劑量與計(jì)算劑量之間存在一定差異［1］。在以往的研究中多注重整個(gè)靶區(qū)劑量分布的變化，對(duì)于靠近心臟、胸主動(dòng)脈等血流豐富組織的邊緣靶區(qū)劑量分布少有報(bào)道。即使整個(gè)治療靶區(qū)的劑量分布無顯著影響，但如果局部邊緣靶區(qū)出現(xiàn)欠量照射，也可能導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)，治療失敗。本文通過對(duì)20例食管癌放療計(jì)劃分析上述邊緣靶區(qū)劑量的變化情況，為臨床治療計(jì)劃設(shè)計(jì)和評(píng)估提供參考。

1 材料與方法

1.1 病例選取

選取福建醫(yī)科大學(xué)附屬泉州第一醫(yī)院放療科2016年10月～2017年10月期間20例食管癌患者的病例作為研究對(duì)象。為了更為確切地觀察胸主動(dòng)脈及心臟在使用影像增強(qiáng)劑后對(duì)邊緣靶區(qū)的劑量影響，20例病例均為中下段食管癌。其中男12例，女8例；年齡48～72歲，平均年齡61歲。

1.2 設(shè)備儀器

定位CT為GE公司LightSpeed螺旋CT；治療計(jì)劃系統(tǒng)為VARIAN公司的ECLIPSE8.6；治療機(jī)為VARIAN 2300EX直線加速器；使用東軟Neusoft PACS/RIS 3.1系統(tǒng)計(jì)算圖像CT值。

1.3 圖像采集

患者均采用仰臥平躺位，雙手交叉置頭頂，使用網(wǎng)狀膜固定體位。先獲取平掃CT圖像，隨后在相同體位下行增強(qiáng)掃描，將兩次掃描圖像傳輸?shù)紼CLIPSE8.6及Neusoft PACS/RIS 3.1系統(tǒng)上。影像增強(qiáng)劑為碘帕醇，商品名稱典比樂（C17H22I3N3O8），靜脈團(tuán)注。

1.4 靶區(qū)勾畫和計(jì)劃設(shè)計(jì)

由放療醫(yī)師在增強(qiáng)CT圖像上勾畫每位患者的GTV、CTV、PTV、心臟、胸主動(dòng)脈、肺、脊髓等組織器官。物理師在此圖像上設(shè)計(jì)治療計(jì)劃，均采用五野IMRT技術(shù)，射野角度基本在0°、50°、150°、210°、310°附近，PTV處方劑量為6 000 cGy，每次200 cGy；脊髓限量小于4 500 cGy；心臟限量V30≤40%，V40≤30%；雙肺限量V20≤28%，V5≤65%，雙肺平均劑量（Dmean）小于1 500 cGy。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

由于CT值的變化會(huì)對(duì)劑量產(chǎn)生相應(yīng)的影響［2-4］，所以首先使用Neusoft PACS/RIS 3.1系統(tǒng)獲取增強(qiáng)及平掃CT中各組織器官的CT值，為后序工作提供依據(jù)，結(jié)果見表1。

表1 20例食管癌病例心臟及胸主動(dòng)脈在平掃和增強(qiáng)CT圖像中CT值對(duì)比（± s）Tab.1 Comparison of CT value between plain and enhanced CT images of the heart and thoracic aorta in 20 cases of esophageal cancer(Mean±SD)

表1 20例食管癌病例心臟及胸主動(dòng)脈在平掃和增強(qiáng)CT圖像中CT值對(duì)比（± s）Tab.1 Comparison of CT value between plain and enhanced CT images of the heart and thoracic aorta in 20 cases of esophageal cancer(Mean±SD)

器官心臟t值-36.570 P值0.001胸主動(dòng)脈CT方式平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT統(tǒng)計(jì)CT值/HU 37.31±5.98 129.52±23.46 38.12±5.63 156.01±25.96-39.4090.000

為了更為確切地了解上述邊緣靶區(qū)的劑量變化，本文選用兩種研究方法。方法（1）：由于進(jìn)入實(shí)際治療階段時(shí)各組織器官的CT值與平掃時(shí)的情況比較接近，所以使用平掃CT模擬治療時(shí)的情況。先將平掃與增強(qiáng)CT配準(zhǔn)，然后將治療計(jì)劃移植到平掃CT中并計(jì)算劑量，最后對(duì)比兩種CT中劑量分布的差異。方法（2）：使用合成CT模擬實(shí)際治療時(shí)的情況，所謂合成CT，即在復(fù)制的增強(qiáng)CT中將心臟、胸主動(dòng)脈等血流豐富組織的CT值人工修改為平掃CT的平均CT值，具體操作過程與方法（1）相同。

為了定量分析邊緣靶區(qū)劑量變化，在增強(qiáng)、平掃、合成CT中分別設(shè)置PTV&5 mm Aorta和PTV&5 mm Heart兩個(gè)區(qū)域，方法如下：將胸主動(dòng)脈外擴(kuò)5 mm并減去原胸主動(dòng)脈行成一個(gè)環(huán)狀區(qū)域，對(duì)心臟也作同樣處理。將環(huán)狀區(qū)域與靶區(qū)PTV相交，可得到兩個(gè)相交區(qū)域，靠近胸主動(dòng)脈的區(qū)域記為PTV&5 mm Aorta，靠近心臟的區(qū)域記為PTV&5 mm Heart。在方法（1）、方法（2）中重點(diǎn)觀察這兩個(gè)區(qū)域的平均劑量變化。結(jié)果見表2和表3。

本文只選擇在增強(qiáng)CT與平掃CT中研究心臟、肺、脊髓及主靶區(qū)（即PTV除去PTV&5 mm Aorta和PTV&5 mm Heart區(qū)域后剩余靶區(qū)）的劑量變化，具體操作與上文方法（1）相同，結(jié)果見表4。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用IBM SPSS 23統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 胸主動(dòng)脈和心臟CT值對(duì)比

20例患者平掃時(shí)胸主動(dòng)脈和心臟的平均CT值分別為（38.12±5.63）和（37.31±5.98）HU，增強(qiáng)時(shí)為（156.01±25.96）和（129.52±23.46）HU，有顯著性差異（P＜0.01）（表1）。

2.2 平掃與增強(qiáng)CT對(duì)比

平掃與增強(qiáng)CT相比PTV&5 mmAorta和PTV&5mmHeart區(qū)域平均劑量分別增加1.28%（P＜0.01）和1.64%（P＜0.01），說明靠近血流豐富組織的邊緣靶區(qū)劑量有所增加（表2）。

表2 20例食管癌病例邊緣靶區(qū)在增強(qiáng)和平掃CT中平均劑量的變化（±s）Tab.2 Changes of mean dose to the marginal target areas of 20 cases of esophageal cancer in enhanced and plain CT(Mean±SD)

表2 20例食管癌病例邊緣靶區(qū)在增強(qiáng)和平掃CT中平均劑量的變化（±s）Tab.2 Changes of mean dose to the marginal target areas of 20 cases of esophageal cancer in enhanced and plain CT(Mean±SD)

區(qū)域PTV&5 mm Aorta劑量差異/cGy 80.30±27.62劑量差異百分比/%1.28 t值12.990 P值0.001 PTV&5 mm Heart CT方式平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT邊緣靶區(qū)劑量/cGy 6 355.50±54.52 6 275.20±43.10 6 357.70±68.04 6 255.20±50.79 102.50±33.511.6413.6760.002

2.3 合成與增強(qiáng)CT對(duì)比

合成與增強(qiáng)CT相比PTV&5 mmAorta和PTV&5 mm Heart區(qū)域平均劑量分別增加0.41%（P＜0.01）和0.83%（P＜0.01），說明使用方法（2）研究上述問題平均劑量仍會(huì)增加（表3）。

表3 20例食管癌病例邊緣靶區(qū)在增強(qiáng)和合成CT中平均劑量的變化（±s）Tab.3 Changes of mean dose to the marginal target area of 20 cases of esophageal cancer in enhanced and synthetic CT(Mean±SD)

表3 20例食管癌病例邊緣靶區(qū)在增強(qiáng)和合成CT中平均劑量的變化（±s）Tab.3 Changes of mean dose to the marginal target area of 20 cases of esophageal cancer in enhanced and synthetic CT(Mean±SD)

區(qū)域PTV&5 mm Aorta劑量差異/cGy 25.55±5.61劑量差異百分比/%0.41 t值20.351 P值0.002 PTV&5 mm Heart CT方式合成CT增強(qiáng)CT合成CT增強(qiáng)CT邊緣靶區(qū)劑量/cGy 6 300.75±42.22 6 275.20±43.10 6 357.70±68.04 6 255.20±50.79 51.65±11.910.8319.3890.003

2.4 正常組織器官劑量變化情況

平掃與增強(qiáng)CT相比主靶區(qū)的Dmean增加0.82%；PTV劑量均勻性指數(shù)（HI）增加18.27%，適形度指數(shù)（CI）下降4.06%；各危及器官中心臟 Dmean、V30、V40分別增加0.89%、1.05%、1.16%；雙肺V20增加1.25%；脊髓最大劑量（Dmax）增加1.38%，以上各項(xiàng)結(jié)果均有顯著性差異（P＜0.01），說明使用增強(qiáng)劑對(duì)靶區(qū)及正常組織劑量分布產(chǎn)生了一定的影響（表4）。

3 討論

因心臟、胸主動(dòng)脈等血流豐富器官在平掃與增強(qiáng)時(shí)CT值有較大變化，而治療計(jì)劃系統(tǒng)是通過CT值與物質(zhì)電子密度的轉(zhuǎn)換計(jì)算吸收劑量［5-8］，所以CT值的大幅度變化可能會(huì)對(duì)相鄰靶區(qū)組織的劑量產(chǎn)生影響，特別是靠近心臟、胸主動(dòng)脈的邊緣靶區(qū)，如果這個(gè)區(qū)域的吸收劑量有所下降應(yīng)考慮是否會(huì)出現(xiàn)欠量照射的情況。為此，本文使用兩種不同的方法觀察PTV&5 mm Aorta和PTV&5 mm Heart兩個(gè)區(qū)域劑量變化，結(jié)果如表2和表3所示。

表2為方法（1）的研究結(jié)果，在平掃CT中PTV&5 mmAorta和PTV&5 mm Heart兩個(gè)區(qū)域的平均劑量會(huì)增加1.28%和1.64%，有顯著性差異。表3為方法（2）的研究結(jié)果，PTV&5 mm Aorta和PTV&5 mm Heart兩個(gè)區(qū)域在合成CT中平均劑量會(huì)增加0.41%和0.83%，有顯著性差異。由此可見，進(jìn)入實(shí)際放療階段時(shí)與血流豐富組織相鄰的邊緣靶區(qū)劑量有所增加，未出現(xiàn)劑量減小或欠量照射的情況。另外，劑量增加幅度較小，按照ICRU 24號(hào)報(bào)告的要求，原發(fā)灶根治劑量的精確性應(yīng)好于±5%，其中不計(jì)組織不均勻性的影響時(shí)劑量分布計(jì)算精度應(yīng)為3%，可見該劑量增加值尚在臨床接受范圍以內(nèi)。

表4 20例食管癌病例各治療計(jì)劃參數(shù)在增強(qiáng)和平掃CT中的變化（±s）Tab.4 Changes of treatment plan parameters in 20 cases of esophageal cancer in enhanced and plain CT(Mean±SD)

表4 20例食管癌病例各治療計(jì)劃參數(shù)在增強(qiáng)和平掃CT中的變化（±s）Tab.4 Changes of treatment plan parameters in 20 cases of esophageal cancer in enhanced and plain CT(Mean±SD)

組織器官主靶區(qū)參數(shù)Dmean/cGy平掃與增強(qiáng)之間差異51.00±22.27差異百分比/%0.82 t值10.240 P值0.003 CI -0.031±0.013-4.06-10.5620.000 HI 0.017±0.01118.276.9820.005心臟Dmean/cGy 23.12±8.390.8912.3200.000 V30/%0.345±0.1671.059.2420.002 V40/%0.240±0.1311.168.1690.000雙肺V20/%0.230±0.3101.253.2340.004脊髓Dmax/cGy CT方式平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT平掃CT增強(qiáng)CT計(jì)劃參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果6 277.75±44.94 6 226.75±38.27 0.732 5±0.024 5 0.763 8±0.026 2 0.111 3±0.016 2 0.094 1±0.011 1 2 608.2±326.58 2 585.1±325.88 33.16±4.50 32.81±4.48 20.88±3.78 20.64±3.79 18.58±3.86 18.35±3.71 3 963.3±246.24 3 909.2±245.18 54.10±55.191.384.3840.006

方法（1）的優(yōu)點(diǎn)在于能夠真實(shí)反映各組織器官的CT值，但這種方法的不足之處在于未考慮平掃與增強(qiáng)時(shí)患者不自主移動(dòng)和各組織器官運(yùn)動(dòng)等因素對(duì)圖像配準(zhǔn)結(jié)果的影響。由于增強(qiáng)與平掃是在不同時(shí)間段完成，上述運(yùn)動(dòng)會(huì)使兩幅圖像產(chǎn)生一定的差異，特別是靠近心臟的邊緣靶區(qū)。按照相關(guān)報(bào)道，這種運(yùn)動(dòng)所造成的食管平均位置變化約為4.2 mm或更小［9］。邊緣靶區(qū)原本體積偏小，如果受上述因素的影響，配準(zhǔn)后的劑量分布很可能與真實(shí)情況差異較大［10-12］。因此，本研究還使用了方法（2）。雖然在合成CT中是用平均CT值修改心臟、胸主動(dòng)脈等的CT值，與真實(shí)的平掃CT值有一定差異，但對(duì)劑量計(jì)算結(jié)果影響很?。?3-15］。這與楊煥軍等［16］通過將血管密度修改為水密度的方法相似，其研究結(jié)果劑量大約增加0.8%，與本文表3結(jié)果一致。Shibamoto等［17］也有相關(guān)研究。權(quán)衡體位偏差和劑量計(jì)算兩方面因素，使用該方法研究特定區(qū)域的劑量分布更有現(xiàn)實(shí)意義。

心臟和胸主動(dòng)脈在增強(qiáng)及平掃CT中CT值的變化情況相當(dāng)于心臟和胸主動(dòng)脈從一個(gè)高密度物質(zhì)變換為低密度物質(zhì)，但是穿越其中的照射野及機(jī)器跳數(shù)未發(fā)生變化。因CT值與線性衰減系數(shù)成正比關(guān)系（稱為CT值線性）［18］，所以線性衰減系數(shù)越小，原射線衰減越少。在CT值變小時(shí)，相當(dāng)于有更多的原射線會(huì)穿過心臟及胸主動(dòng)脈到達(dá)靶區(qū)，進(jìn)而引起靶區(qū)及PTV&5 mm Aorta和PTV&5 mm Heart區(qū)域吸收劑量增加。此外，散射線及次級(jí)電子注量的改變也會(huì)對(duì)周圍劑量產(chǎn)生影響。

在平掃與增強(qiáng)CT對(duì)比中兩個(gè)特殊區(qū)域的Dmean比表4中主靶區(qū)的平均劑量增加幅度更大一些，這與閆婧等［19-20］的報(bào)道相似，腫瘤邊緣劑量比腫瘤中心劑量變化更明顯，但本文進(jìn)一步明確了靠近血流豐富組織的邊緣靶區(qū)劑量變化趨勢。此外，本文心臟Dmean、V30和V40，以及肺 V20、脊髓Dmax等參數(shù)在平掃 CT中都有所增加，并且有顯著性差異，這與國內(nèi)部分報(bào)道不一致，可能使用了不同的研究方法，但增加量均未超過臨床評(píng)價(jià)要求。PTV靶區(qū)HI改變對(duì)原IMRT治療靶區(qū)劑量均勻性有較大影響。PTV靶區(qū)CI減少4.06%，說明靶區(qū)內(nèi)部劑量均勻性改變時(shí)也會(huì)對(duì)CI造成影響。

綜上所述，在食管癌IMRT中使用影像增強(qiáng)劑對(duì)靶區(qū)及周圍器官劑量分布會(huì)產(chǎn)生一定影響，但均在臨床可接受范圍以內(nèi)；靠近心臟、胸主動(dòng)脈等血流豐富組織的邊緣靶區(qū)劑量有所增加，未出現(xiàn)劑量減少或欠量照射情況，可作為臨床治療計(jì)劃設(shè)計(jì)及評(píng)估的參考。

致謝：感謝上海中山醫(yī)院放療科張建英物理師給予的建議、支持和幫助！