楊含，鐘明松，吳府容，李麒成，靳富

重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院/重慶市腫瘤研究所/重慶市腫瘤醫(yī)院腫瘤放射治療中心，重慶400030

前言

食管癌作為全球發(fā)病率第8的腫瘤，在我國也是十分常見的消化道腫瘤，有著較高的發(fā)病率與死亡率［1‐2］。目前同步放化療是常用的治療手段，尤其對于無法手術(shù)的晚期食管癌患者［3‐5］。放射治療作為食管癌主要或者綜合治療手段之一，由于其本身腫瘤結(jié)構(gòu)特點（較長），導致危及器官受量偏高，因此怎樣降低放射治療的毒副反應（特別是放射性肺炎），是近年來的研究熱點。放射性肺炎是食管癌最常見的并發(fā)癥，臨床發(fā)病率為10%～20%［6］。國外有研究表明肺的多種劑量學參數(shù)（例如Ⅴ5、Ⅴ20和Dmean）與放射性肺炎有著很強的相關性［7］。徐利明［8］研究表明肺Ⅴ5與放射性肺炎的發(fā)生率呈正相關，肺的低劑量受照體積大小可能是放射性肺炎發(fā)生更為重要的原因之一。因此，在放射治療中如何盡可能降低肺的受量，是預防放射性肺損傷的關鍵。

對于食管癌放射治療，近年來適形調(diào)強放射治療（Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT）技術(shù)已發(fā)展得非常成熟。IMRT 無論是靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)（Homogeneity Index,HI）、適形度指數(shù)（ConformityIndex,CI）還是正常組織的保護都優(yōu)于三維適形放療（3DCRT）［9‐10］。研究發(fā)現(xiàn)在胸上段食管癌的調(diào)強治療中，當射野數(shù)由7 野增加到9 野時，劑量分布無明顯改善，綜合考慮5 野和7 野為優(yōu)選治療方案［11‐12］。陳麗等［13］在胸中段食管調(diào)強放療的研究中發(fā)現(xiàn)，5 野非均分方案可以有效降低肺部的受照劑量。目前，鉛門跟隨（Jaw Tracking, JT）技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于臨床腫瘤放射治療中。研究表明，相較于鉛門固定技術(shù)，JT 技術(shù)在放射治療過程中，鉛門實時跟隨多葉光柵的位置變化進行運動，盡可能減小鉛門的開放大小，減少葉片的透射和漏射，從而降低正常組織劑量［14‐16］。本研究在5 野共面不等分的基礎上探討不同布野設計的劑量學差異及JT 技術(shù)對劑量的影響，以期篩選出較優(yōu)的治療方案，為胸中段食管癌調(diào)強放療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2017年2月～2018年11月于重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院接受放射治療的10例胸中段食管癌放療患者，其中，男7例，女3例，病理類型均為鱗狀細胞癌；年齡62～81歲，中位年齡71歲；其中T2N0M02例，T3N0M02例，T3N2M02例，T4N0M04例。

1.2 放療定位

患者采取仰臥位，雙手上舉，熱塑體膜固定體位。采用荷蘭Philips BrillianceTM大孔徑CT進行增強掃描。掃描上界到舌骨，下界至第5 腰椎水平，層厚0.3 cm。CT 圖像經(jīng)Aria 網(wǎng)絡傳至瓦里安Eclipes（Ⅴersion 13.6）治療計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)勾畫

由同一醫(yī)師參照胃鏡及食管鋇餐造影檢查結(jié)果在CT 圖像上勾畫大體腫瘤體積（GTⅤ），并由高年資醫(yī)師進行靶區(qū)審核。GTⅤ定義為食管原發(fā)病灶和縱隔腫大淋巴結(jié)。臨床靶區(qū)體積（CTⅤ）為預防性照射區(qū)，包括食管旁及2、4、5、7區(qū)，需避開氣管、肺和椎體等解剖結(jié)構(gòu)。GTⅤ外擴0.5～1.0 cm 為大體腫瘤計劃靶區(qū)（PGTⅤ），CTⅤ外擴0.5 cm 為計劃靶區(qū)體積（PTⅤ）。雙肺、心臟、脊髓等危及器官參照ICRU 83號報告進行定義及勾畫。

1.4 計劃設計

使用Eclipes 治療計劃系統(tǒng)，在EDGE 加速器上采用劑量率為400 MU/min 的6 MⅤX 射線對每例患者設計4種計劃方案（射野角度如圖1所示），IMRT1：0°、130°、160°、195°、220°，IMRT2：0°、130°、165°、200°、330°，IMRT3：0°、30°、130°、200°、330°，IMRT‐JT：復制IMRT2 計劃并通過打開Smart Leafs Motion Calculate（LMC）葉片運動的鉛門跟隨功能重新劑量計算得出。實際上，SIB（Simultaneous Integrated Boost）照射技術(shù)已在本科室得到開展，對于食管癌患者的照射劑量為PTⅤ51 Gy/30 f，PGTⅤ60 Gy/30 f。但在本次研究中，為了數(shù)據(jù)比對更加簡潔合理，將所有計劃的處方劑量統(tǒng)一為PTⅤ60 Gy/30 f，要求處方劑量至少覆蓋95%靶區(qū)體積且靶區(qū)最大劑量點小于110%的處方劑量。危及器官劑量限制：脊髓Dmax＜45 Gy；雙肺Ⅴ20＜30%，Ⅴ30＜20%；心臟Ⅴ30＜40%，Ⅴ40＜30%。劑量計算采用Anisotropic Analytical Algorithm（AAA）算法，計算網(wǎng)格為0.25 cm。

1.5 評價指標

所有計劃根據(jù)標準劑量體積直方圖進行評估。靶區(qū)評價指標為HI和CI。其中，HI=（D2%‐D98%）/D50%，D2%、D98%和D50%分別為2%、98%和50%靶區(qū)體積所受到的照射劑量，HI值越接近0，說明靶區(qū)劑量越均勻。CI=（Ⅴt,95%/Ⅴt）×（Ⅴt,95%/Ⅴ95%），Ⅴt,95%為95%劑量線所包繞的靶區(qū)體積，Ⅴt為靶區(qū)體積，Ⅴ95%為95%等劑量曲線所包繞的總體積，CI值越接近1，表示靶區(qū)劑量適形越好。危及器官評價指標有肺百分體積劑量參數(shù)Ⅴ5、Ⅴ20、Ⅴ30和平均劑量Dmean，心臟百分體積劑量參數(shù)Ⅴ20、Ⅴ30、Ⅴ40和平均劑量Dmean，脊髓的最大點劑量Dmax、1%體積劑量D1%和平均劑量Dmean。相關比較指標：機器跳數(shù)（MU）。

圖1 4種計劃射野角度示意圖Fig.1 Different incident angles in 4 plans

1.6 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0 軟件對4 組放療計劃進行統(tǒng)計分析，計量資料用均數(shù)±標準差表示，對數(shù)據(jù)結(jié)果進行配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學參數(shù)比較

3 種鉛門固定計劃IMRT1、IMRT2、IMRT3 相互比較PTⅤ的HI差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），其CI值IMRT1＞IMRT3＞IMRT2（P＜0.05）。IMRT2與IMRT‐JT兩種計劃PTⅤ的HI差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），其CI值IMRT‐JT優(yōu)于IMRT2計劃（P＜0.05），IMRT‐JT計劃的Ⅴ95%相對于IMRT2 計劃低1%（P＜0.05），如表1所示。

表1 4種計劃的靶區(qū)劑量學參數(shù)比較（±s）Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of target areas in 4 plans(Mean±SD)

表1 4種計劃的靶區(qū)劑量學參數(shù)比較（±s）Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of target areas in 4 plans(Mean±SD)

?P值參數(shù)IMRT1IMRT2IMRT3IMRT‐JTIMRT1 vs IMRT2IMRT1 vs IMRT3IMRT2 vs IMRT3Ⅴt,95%/%Ⅴ95%/%HICI99.48±0.29 136.50±4.42 0.066±0.012 0.726±0.022 99.43±0.28 143.66±6.05 0.070±0.009 0.688±0.027 99.46±0.31 141.66±8.32 0.067±0.013 0.702±0.037 99.36±0.27 142.37±6.08 0.071±0.010 0.694±0.027 0.545 0.001 0.104 0.000 0.847 0.043 0.678 0.030 0.246 0.098 0.081 0.034IMRT2 vsIMRT‐JT 0.069 0.007 0.343 0.024

2.2 危及器官受照劑量體積參數(shù)比較

4 種計劃的危及器官受量如表2所示。3 種鉛門固定計劃比較，IMRT2 計劃的肺受量最低，IMRT1 計劃的心臟、脊髓受量最低。其中IMRT2 相較于IMRT1、IMRT3計劃，肺Ⅴ5分別降低8.63%、4.56%，肺Ⅴ20分別降低1.49%、3.63%，肺Dmean均減少了1 Gy（P均＜0.05）。IMRT1 相較于IMRT2、IMRT3 計劃，心臟Ⅴ20分別降低2.29%、8.48%，心臟Ⅴ30分別降低5.23%、7.66%，心臟Ⅴ40分別降低3.25%、6.13%，心臟Dmean分別減少0.75、2.41 Gy（P均＜0.05）。鉛門跟隨調(diào)強計劃與鉛門固定調(diào)強計劃相比，IMRT‐JT 計劃的肺（Ⅴ5、Ⅴ20、Ⅴ30、Dmean）、心臟（Ⅴ20、Ⅴ30、Ⅴ40、Dmean）、脊髓（Dmax、D1%、Dmean）均低于IMRT2 計劃的相應值，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。圖2為其中某個病例4種計劃橫斷面劑量曲線分布示意圖，由圖2可見IMRT‐JT 計劃的低劑量分布要明顯優(yōu)于其他3種計劃。

2.3 計劃相關指標

IMRT2 計劃的MU 相較于IMRT1 和IMRT3 計劃的MU 增加了10%（P＜0.05），IMRT‐JT 計劃的MU 比IMRT2計劃的MU增加了4%，如表3所示。

3 討論

本研究主要探討不同的5 野非均勻布野及鉛門跟隨技術(shù)對靶區(qū)劑量和危及器官受照劑量的影響。為了方便對比研究，本研究的所有計劃處方統(tǒng)一為PTⅤ60 Gy/30 f，這使得所有危及器官的受量均高于平時的臨床實施計劃，但在劑量限值范圍之內(nèi)。

本研究中3 種不同布野的固定鉛門計劃比較顯示，在相同的射野數(shù)目下不同角度的射野會對靶區(qū)劑量和危及器官受量造成不同的影響。由圖1可知，從IMRT1 到IMRT3 再到IMRT2，射野逐漸向縱隔收攏。就靶區(qū)而言，3 種計劃均能滿足臨床劑量要求，其中均勻性無明顯差異，適形度IMRT1 最優(yōu)，IMRT3次之。該結(jié)果提示射野分布越往縱隔集中適形度越差。陳麗等［13］在胸中段食管調(diào)強放療的研究中發(fā)現(xiàn)，5 野非均分計劃較5 野均分計劃射野更向縱隔集中，其脊髓受量增高，肺Ⅴ5減小，肺Ⅴ20、Ⅴ30增大。在本研究中，從表2可以看出，隨著射野逐漸向縱隔收攏，脊髓和肺Ⅴ5的變化趨勢與陳麗等［13］研究結(jié)果一致，但其肺Ⅴ20、Ⅴ30的體積是先增大再減小?？紤]其原因是由于IMRT 可以對不同方向入射的照射野強度進行調(diào)節(jié)，從而以非均勻射野對靶區(qū)進行照射，以便達到最優(yōu)化的劑量分布［17］。在低劑量區(qū)域由于散射漏射的存在，射野的強度調(diào)節(jié)能力有限，射野穿過正常組織的體積越小導致低劑量區(qū)域也就越小，因此肺Ⅴ5隨著射野的收攏而減小。隨著劑量的增大，劑量分布開始受射野角度和強度調(diào)節(jié)的綜合影響。雖然當射野逐漸往縱隔收攏，其射野穿過肺的體積在逐漸縮小，但計劃調(diào)制能力也在逐漸減弱，計劃的適形度變差，從而導致劑量體積（Ⅴ20、Ⅴ30）增大。隨著射野繼續(xù)收攏，雖然計劃的調(diào)制能力更加弱化，但射野穿過肺的體積進一步縮小，射野分布對計劃影響占主導，進而導致肺劑量體積（Ⅴ20、Ⅴ30）轉(zhuǎn)而減小。由于陳麗等［13］研究中僅有一組非均勻布野的方式，因此未能體現(xiàn)出肺Ⅴ20、Ⅴ30隨著射野往縱隔收攏先增大再減小的變化趨勢。關于心臟的受照劑量方面，3組計劃心臟的Ⅴ20、Ⅴ30、Ⅴ40、Dmean相互比較，可見IMRT1 心臟劑量最低，IMRT2 心臟劑量較高，IMRT3心臟劑量最高，這主要是由于射野往縱隔方向靠攏，直接穿過心臟的射野數(shù)量增加，從而導致心臟受量增加。

表2 4種計劃的危及器官劑量學參數(shù)比較（±s）Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of organs-at-risk in 4 plans(Mean±SD)

表2 4種計劃的危及器官劑量學參數(shù)比較（±s）Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of organs-at-risk in 4 plans(Mean±SD)

P值危及器官參數(shù)IMRT1IMRT2IMRT3IMRT‐JT脊髓心臟Dmax/Gy D1%/Gy Dmean/GyⅤ20/%Ⅴ30/%Ⅴ40/%Dmean/GyⅤ5/%Ⅴ20/%Ⅴ30/%Dmean/Gy 39.73±0.91 35.86±1.08 14.17±1.64 46.37±10.31 31.33±6.29 19.84±5.11 23.01±4.43 67.06±5.62 27.04±3.28 16.42±2.83 15.32±1.59肺41.38±0.69 37.61±0.98 15.60±1.94 48.66±12.02 36.56±6.91 23.09±4.62 23.76±4.52 58.43±5.73 25.55±3.69 16.89±3.17 14.19±1.69 40.52±0.95 36.67±1.31 15.46±1.95 54.85±13.44 38.99±6.90 25.97±5.31 25.42±4.53 62.99±5.71 29.18±3.99 17.40±3.63 15.29±1.74 41.06±0.73 37.06±0.95 14.90±1.84 47.37±11.57 35.40±6.73 22.29±4.50 23.08±4.46 55.42±5.54 24.66±3.58 16.32±3.12 13.69±1.64IMRT1 vsIMRT2 0.000 0.000 0.000 0.028 0.000 0.001 0.002 0.000 0.006 0.320 0.000IMRT1 vsIMRT3 0.000 0.005 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.024 0.851IMRT2 vsIMRT3 0.003 0.001 0.243 0.000 0.004 0.009 0.000 0.000 0.000 0.182 0.000IMRT2 vsIMRT‐JT 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

圖2 4種計劃橫斷面等劑量曲線分布比較Fig.2 Comparison of transverse isodose distributions in 4 plans

表3 4種計劃的MU比較（±s）Tab.3 Comparison of monitor units in 4 plans(Mean±SD)

表3 4種計劃的MU比較（±s）Tab.3 Comparison of monitor units in 4 plans(Mean±SD)

P值參數(shù)IMRT1IMRT2IMRT3IMRT‐JT MU 967.01±141.83 1 089.68±178.51 975.22±133.96 1 135.48±201.22IMRT1 vsIMRT2 0.000IMRT1 vsIMRT3 0.334IMRT2 vsIMRT3 0.001IMRT2 vsIMRT‐JT 0.001

盡管在調(diào)強計劃中MLC的透射和漏射只占總射線不到3%，但這一現(xiàn)象不能被忽視。它可能導致在調(diào)強計劃中，正常組織和危及器官受到更多的照射劑量。有研究表明，鉛門與MLC 結(jié)合能盡可能遮擋非照射區(qū)域，相比于僅用MLC遮擋，能降低0.9%～4.4%的射線（6 MⅤ光 子）［18］。本研究中IMRT‐JT 與IMRT2 計劃對比發(fā)現(xiàn)，在胸中段食管癌調(diào)強治療中，鉛門跟隨計劃能進一步降低脊髓、肺、心臟的受量，特別對于低劑量區(qū)域（肺Ⅴ5）有明顯的降低（3%），但MU 平均增加4%。國內(nèi)有學者對放射性肺炎的研究發(fā)現(xiàn)，當肺Ⅴ5＞55%時，大于二級放射性肺炎的概率會明顯增加［19］。而在本研究的4 種計劃中，僅有IMRT‐JT能將肺Ⅴ5控制在55%以內(nèi)。

綜上所述，IMRT1 的布野方式能更好地保護心臟，IMRT2 的布野方式能更好地降低肺的受照劑量，而鉛門跟隨技術(shù)的應用能進一步降低危及器官受量。在放射治療中，放射學家們越來越重視肺5 Gy的受照體積在放射性肺炎的發(fā)生中所扮演的角色［20‐22］。因此在本研究中IMRT2 的布野方式與鉛門跟隨技術(shù)的結(jié)合能有效降低肺Ⅴ5，為臨床計劃設計提供參考。