劉凌湘，易蘭，黃賢海，陳照輝

廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院腫瘤科，廣東廣州511400

前言

食管癌是我國(guó)高發(fā)的惡性腫瘤，發(fā)病率和病死率居第6 位和第4 位［1］。放射治療作為重要的治療手段，在食管癌綜合治療中發(fā)揮著重要作用［1‐3］。調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）是目前常用的放療技術(shù)，它采用一系列不同射野從不同方向照射靶區(qū)，通過(guò)調(diào)整射野內(nèi)強(qiáng)度分布，使高劑量區(qū)適形于靶區(qū)、一定程度上避開(kāi)靶區(qū)周?chē)＝M織［3］。其中，射野方向的確定是關(guān)鍵，鉛門(mén)固定技術(shù)是IMRT 計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)射野方向優(yōu)化方式的一種，它是在常規(guī)IMRT 技術(shù)的基礎(chǔ)上，人為根據(jù)靶區(qū)和周?chē)＝M織的關(guān)系（如位置、大小、形狀等）來(lái)限定鉛門(mén)的作用范圍，使某些照射野僅照射特定的治療區(qū)域，以進(jìn)一步減少正常組織不必要的照射［4］。近年來(lái)，鉛門(mén)固定技術(shù)在胸部腫瘤的IMRT 計(jì)劃設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用［4‐8］。食管被雙側(cè)肺和縱隔組織器官所包圍，進(jìn)行放射治療時(shí)不可避免會(huì)對(duì)肺、心臟、脊髓等產(chǎn)生一定的劑量照射，放療最常見(jiàn)的并發(fā)癥是放射性肺炎和放射性心臟損傷，脊髓損傷由于精確放療的開(kāi)展而極少發(fā)生［1］。對(duì)較大的食管靶區(qū)（如全食管、全縱膈照射），臨床放療要求在盡可能降低雙肺照射劑量的同時(shí)有效降低心臟的照射劑量。本研究中，對(duì)10 例全段食管癌IMRT 患者分別設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的鉛門(mén)適形計(jì)劃和鉛門(mén)固定計(jì)劃，比較兩種計(jì)劃靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)差異，以尋找一種既能滿足靶區(qū)劑量、保證靶區(qū)一定的適形度和均勻性，又能有效降低雙肺和心臟照射劑量的射野優(yōu)化方式，為臨床全段食管癌IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 病例選擇與輪廓勾畫(huà)

選取在廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院接受IMRT 的10例行全食管照射的晚期食管癌病例，全部為男性；年齡49～76 歲，中位年齡65.4 歲；病理診斷：鱗狀細(xì)胞癌、IIIA期～I(xiàn)VC期。

患者取仰臥位，手臂上舉抱頭，雙腿自然并攏，全身放松，給予真空袋固定。于平靜呼吸狀態(tài)下行CT平掃與增強(qiáng)掃描，掃描層厚、層間距均為5 mm，范圍覆蓋頸部至腰部部分區(qū)域、囊括所有病變。掃描后圖像傳至Eclipse三維治療計(jì)劃系統(tǒng)。靶區(qū)定義：大體腫瘤體積（Gross Tumor Volume,GTV）為影像學(xué)可見(jiàn)食管病灶；臨床靶體積（Clinical Target Volume,CTV）為亞臨床病灶，范圍包括GTV外5 mm、全食管+雙側(cè)鎖骨上、縱隔及食管旁淋巴結(jié)，部分包括賁門(mén)旁、胃小彎及腹腔干淋巴結(jié)；計(jì)劃靶體積包括計(jì)劃大體腫瘤體積（Planning Gross Target Volume, PGTV）和計(jì)劃臨床靶體積（Planning Clinical Target Volume,PCTV），分別對(duì)應(yīng)于GTV和CTV向各方向均勻外擴(kuò)5 mm。危及器官包括肺、脊髓、心臟等。其中：靶區(qū)長(zhǎng)度（26.40±2.11）cm，PGTV 體積（191.24±73.72）cm3，PCTV體積（733.42±134.42）cm3；雙肺體積（3 155.48±480.14）cm3。

1.2 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

采用瓦里安Eclipse 10.0 治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)，選用瓦里安Clinac iX加速器6 MV X線進(jìn)行照射，每位患者分別設(shè)計(jì)兩個(gè)計(jì)劃：C‐plan 計(jì)劃為各射野鉛門(mén)大小適形于整個(gè)靶區(qū)，射野角度大致為200°～210°、320°～330°、0°、30°～40°、120°～130°、150°～160°，具體角度根據(jù)靶區(qū)形狀、穿肺體積進(jìn)行調(diào)整，并保證至少有一個(gè)射野避開(kāi)脊髓；F‐plan 計(jì)劃則在C‐plan 射野角度的基礎(chǔ)上有所調(diào)整：200°、300°、330°、0°、30°～40°、60°～70°、120°～130°、150°～160°，除0°射野外，其它射野均根據(jù)靶區(qū)與危及器官之間的解剖特征關(guān)系進(jìn)行一定的鉛門(mén)固定設(shè)計(jì)，以減少穿肺的體積、特別是直接穿心臟的照射，并保證至少有4 個(gè)射野角度照射靶區(qū)同一部位。圖1所示是某例患者的射野方向設(shè)計(jì)（PCTV：綠色；心臟：橘黃色；脊髓：淺藍(lán)色），其中300°、330°、0°、30°、60°參與頸、上段部位的靶區(qū)照射，200°、330°、0°、30°、130°、160°參與中段部位的靶區(qū)照射，200°、0°、130°、160°參與下段部位的靶區(qū)照射。劑量?jī)?yōu)化的優(yōu)先權(quán)依次為：靶區(qū)、脊髓、肺、心臟。

圖1 某例患者的射野方向設(shè)計(jì)Fig.1 Field direction design for a patient

1.3 處方劑量要求

PGTV：60.20 Gy/2.15 Gy/28 f，PCTV：50.40 Gy/1.80 Gy/28 f。要求至少95%的PTV 體積接受處方劑量以上的劑量，PTV 內(nèi)大于處方劑量110%的體積不超過(guò)1%；危及器官劑量約束條件：雙肺V5≤60%～65%，V20≤25%～35%，V30≤20%，雙肺平均劑量（MLD）≤20 Gy，Vx指的是接受xGy的體積數(shù)；心臟V30≤40%，V40≤30%，心臟平均劑量（MHD）≤26 Gy；脊髓最大劑量Dmax＜45 Gy。

1.4 計(jì)劃評(píng)估

觀察劑量體積直方圖（DVH）可直觀地得出靶區(qū)和危及器官的劑量體積分布情況。靶區(qū)評(píng)估參數(shù)包括：接受處方劑量95%、100%、110%照射體積百分比（V95、V100、V110）和平均劑量Dmean，靶區(qū)均勻性指數(shù)（Homogeneity Index, HI）和適形度指數(shù)（Conformity Index,CI）［9］，總的機(jī)器跳數(shù)（Monitor Unit,MU）。HI=（D2‐D98）/D處方，其中D2指DVH 圖上2%的靶體積對(duì)應(yīng)的劑量，近似于“最大劑量”；D98指DVH 圖上98%的靶體積對(duì)應(yīng)的劑量，近似于“最小劑量”，HI 值越小，劑量均勻性越好。CI=（VT,ref/VT）×(VT,ref/Vref)，其中VT為靶體積，VT,ref為參考等劑量線所包繞的靶體積，Vref為參考等劑量線所包繞的所有區(qū)域體積。CI 值為0～1，值越接近1，表示適形度越好。危及器官評(píng)估參數(shù)包括：雙肺的V5、V10、V15、V20、V30、V40和MLD；心臟的V10、V15、V20、V30、V40和MHD；脊髓的Dmax。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。經(jīng)Shapiro‐Wilk檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組內(nèi)兩兩比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以M（Q1,Q3）表示，組內(nèi)兩兩比較采用配對(duì)Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布比較

靶區(qū)劑量覆蓋情況比較見(jiàn)表1。從表1可知，兩種計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率基本符合臨床要求（V100約95%，V110約0.5%），均具有較好的靶區(qū)適形度和劑量均勻性（CI 大于0.74，HI 小于0.09）。同時(shí)，兩種計(jì)劃靶區(qū)劑量分布基本一致，除了PCTV 的適形度C‐plan計(jì)劃略優(yōu)于F‐plan計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外（P＜0.05），其它各參數(shù)無(wú)顯著性差異。C‐plan 計(jì)劃的MU 數(shù)值略低于F‐plan計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 靶區(qū)覆蓋比較Tab.1 Comparison of target coverage

2.2 危及器官劑量分布比較

從表2可知，兩種計(jì)劃雙肺的低劑量V5，只有F‐plan 部分病例達(dá)到臨床限量要求，但雙肺的MLD、V20、V30，兩種計(jì)劃均滿足臨床限量要求，其中F‐plan計(jì)劃的V20、V30控制在27.49%和15.98%附近；心臟受量C‐plan 計(jì)劃的V40、F‐plan 計(jì)劃的MHD、V30、V40基本滿足臨床限量要求；兩種計(jì)劃脊髓Dmax均＜45 Gy。綜合對(duì)比，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃在保護(hù)雙肺特別是心臟上有明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)：除V40外，雙肺的MLD、V5、V10、V15、V20，V30，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃均優(yōu)于C‐plan 計(jì)劃，其中MLD、V5、V10、V15、V20差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；心臟的MHD、V10、V15、V20、V30、V40，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃顯著優(yōu)于C‐plan 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；對(duì)于脊髓，C‐plan 計(jì)劃脊髓的Dmax略低于F‐plan 計(jì)劃，但差異未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 危及器官受量比較Tab.2 Organs-at-risk dose comparison

3 討論

在食管癌的放射治療中，提高靶區(qū)劑量、降低肺及心臟的照射劑量是提高腫瘤控制率、減少患者副反應(yīng)的關(guān)鍵，也是調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)的難點(diǎn)［1‐2］。其中，放射性肺損傷是食管癌放射治療最主要的急性毒性反應(yīng)［10‐11］，發(fā)生功能性肺損傷的概率取決于所受到的照射體積，現(xiàn)有研究結(jié)果顯示，全肺V20［10‐12］和V30［11‐12］為放射性肺損傷獨(dú)立的預(yù)測(cè)因子；全肺低劑量V5［11,13］和全肺MLD［13］是放射性肺損傷有效的預(yù)測(cè)因子。在食管癌的放射治療中，為了降低食管癌調(diào)強(qiáng)放療后發(fā)生急性放射性肺損傷的風(fēng)險(xiǎn)，需充分考慮雙肺V20、MLD 的劑量限制，并盡可能降低V5和V30，同時(shí)降低V20的優(yōu)先級(jí)應(yīng)高于降低V5的優(yōu)先級(jí)［10‐13］。其次，放射性心臟損傷是食管癌放射治療主要的晚期毒性反應(yīng)［10］，發(fā)生概率與心臟的受照劑量和受照體積有關(guān)，心臟高劑量區(qū)受照射體積及心臟平均受照射劑量增加，發(fā)生心臟損傷的概率增加，照射總劑量＜30 Gy時(shí)，極少引起心臟損傷，照射總劑量＞40 Gy 時(shí)，隨照射劑量增加，放射性心臟損傷發(fā)病率增高［14‐15］。

目前，食管癌根據(jù)腫瘤發(fā)生部位的不同可分為頸段、胸上段、胸中段、胸下段等［1］。三維適形放療（3DCRT）仍然是其標(biāo)準(zhǔn)的放療技術(shù)［2］。與3DCRT 相比，IMRT 可同時(shí)降低肺、心臟和脊髓等危及器官的毒副反應(yīng)并提高腫瘤的局控率，應(yīng)用最廣。其中，頸段、胸上段［6,16‐18］食管癌計(jì)劃國(guó)內(nèi)外研究最多，其次是中下段食管癌［7,18‐19］，全段、全縱膈食管癌最少［3,8］。為了降低危及器官的受量，需要根據(jù)食管癌不同的發(fā)生部位來(lái)選擇適合該部位的最佳射野方向，但就目前各類(lèi)研究來(lái)看，食管癌各段放療仍普遍采用射野均分布野［3,17‐19］，少數(shù)采用趨向或近似趨向縱膈蝴蝶形布野［6,8,16］。對(duì)全段、全縱膈食管癌來(lái)說(shuō)，射野均分增加了正常肺組織的照射范圍、特別是增加了對(duì)側(cè)肺低劑量照射的范圍，而采用蝴蝶形布野，雖可減少正常肺組織的受量和受照體積，但所有射野間接或直接穿過(guò)心臟，增加了心臟的照射劑量和照射面積。

本研究依據(jù)靶區(qū)與危及器官之間的解剖特征關(guān)系，在趨近縱膈布野的基礎(chǔ)上，利用鉛門(mén)固定技術(shù)限制部分射野的照射范圍，針對(duì)性地關(guān)閉了全段橫向穿肺的射野、胸中下段直接穿心臟的射野。這樣一來(lái)，10 例全段食管癌患者的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃依據(jù)靶區(qū)所在解剖部位近似于分段成頸胸上段和胸中下段給野（圖1）。從表1可知，兩種計(jì)劃靶區(qū)分布基本一致，除了C‐plan計(jì)劃PCTV 的適形度略優(yōu)于F‐plan，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外（P＜0.05），其它各參數(shù)無(wú)顯著性差異。這可能是因?yàn)镃‐plan計(jì)劃靶區(qū)各部位參與照射的射野數(shù)多，劑量分布曲線越適形于靶區(qū)。同時(shí)，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃的MU高于C‐plan 計(jì)劃（平均175 MU），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。這可能是因?yàn)镕‐plan 計(jì)劃部分靶區(qū)特別是下段靶區(qū)參與照射的射野數(shù)少（4 個(gè)），計(jì)劃的調(diào)控難度加大，需要更多的跳數(shù)來(lái)滿足臨床劑量要求。危及器官受量：對(duì)于雙肺，計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)參考了文獻(xiàn)［10‐13］，側(cè)重于考慮雙肺MLD、V20、V30的受量，從表2可知，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃的MLD、V5、V10、V15、V20、V30與C‐plan計(jì)劃相比，平均降低了6.46%、8.57%、7.72%、10.70%、10.98%、3.56%，其中V20降低最明顯。心臟受量，F(xiàn)‐plan 計(jì)劃顯著低于C‐plan 計(jì)劃，MHD、V10、V15、V20、V30、V40分別降低16.99%、9.80%、16.63%、25.54、29.40%、28.86%。這是因?yàn)镕‐plan 計(jì)劃對(duì)給定的射野方向進(jìn)行鉛門(mén)固定設(shè)計(jì)，減少了射野穿肺的體積，并避開(kāi)了射野直接穿心臟照射靶區(qū)。脊髓受量，C‐plan 計(jì)劃Dmax普遍低于F‐plan 計(jì)劃，這可能是因?yàn)镃‐plan 計(jì)劃參與的射野數(shù)多，分擔(dān)了后側(cè)野的照射量，而F‐plan計(jì)劃在下段靶區(qū)，主要從后側(cè)布野，增加了脊髓的直接照射量。綜上所述，鉛門(mén)固定的F‐plan計(jì)劃盡管增加了一定的跳數(shù)，增加了計(jì)劃執(zhí)行的時(shí)間，但降低了雙肺的照射劑量，顯著改善了心臟的受照劑量。

鉛門(mén)固定技術(shù)是調(diào)強(qiáng)放療射野方向優(yōu)化的一種。本研究中，對(duì)全段食管癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃采用鉛門(mén)固定技術(shù)，在滿足靶區(qū)臨床劑量學(xué)要求的前提下，與傳統(tǒng)的鉛門(mén)適形技術(shù)相比，能顯著降低雙肺和心臟的受量，值得推廣應(yīng)用。這里需要提到的是，調(diào)強(qiáng)放療的另一實(shí)現(xiàn)方式——容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)，在食管癌各部位的放射治療中應(yīng)用也越來(lái)越普遍［3,16,18‐19］，梁健等［3］就采用360°單弧和部分弧來(lái)設(shè)計(jì)全段食管癌的放療計(jì)劃，未來(lái)可進(jìn)一步研究鉛門(mén)固定的IMRT 技術(shù)與容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)對(duì)全段食管癌放療劑量分布的影響。