劉衛(wèi)東,張燕慧,孫力軍,葉書成,魏鵬(通信作者)
濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 (山東 濟(jì)寧 272029)
食管癌是臨床最常見的惡性腫瘤[1],放射治療為治療食管癌的常用方法[2-3]。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy,VMAT)是一種現(xiàn)代放射治療技術(shù)。VMAT 在加速器出束時通過機(jī)架、多葉準(zhǔn)直器使劑量率獲得較高的自由度,且出束時間短,目前被廣泛應(yīng)用于食管癌的治療[4-6]。然而 VMAT 計劃在優(yōu)化過程中,最終劑量計算結(jié)果與優(yōu)化過程中的最優(yōu)劑量不同,因此瓦里安Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng)新增加了中間劑量計算(intermediate dose calculation,IDC)模式,以解決此問題[7]。目前,國內(nèi)關(guān)于IDC 模式對放射治療計劃影響的研究報道較少。本研究旨在探討IDC 模式對食管癌VMAT 計劃的影響,現(xiàn)報道如下。
回顧性分析2021 年12 月至2022 年8 月于我院接受放射治療的18 例食管癌患者的臨床資料?;颊卟±眍愋途鶠轺[癌;男16 例,女2 例;年齡53 ~83 歲,平均(68.0±9.0)歲。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審批通過(倫理審批號:2023-03-C016)。納入標(biāo)準(zhǔn):食管癌首次放療患者;有完整的臨床病歷資料。排除標(biāo)準(zhǔn):有其他部位轉(zhuǎn)移病灶;有放療禁忌證。
儀器:CT 模擬機(jī)(飛利浦醫(yī)療公司,型號:Brilliance Big Bore)、醫(yī)用電子直線加速器(瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司,型號:Clinac iX)、Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng)(瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司,型號:Eclipse 15.6)。
方法:采用定位熱塑膜進(jìn)行體位固定,患者雙手交叉自然抱頭,在平靜呼吸狀態(tài)下,使用CT模擬機(jī)進(jìn)行CT 定位掃描。掃描范圍為上界至顱底,下界至下肺靜脈下緣,包含整個雙肺。掃描條件電壓值為120 kV,電流時間積為220 mAs,層厚為5 mm。掃描后將CT 定位圖像傳送至Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng)。
由腫瘤科主管醫(yī)師參考國際輻射單位與測量委員會62 號報告[8],在Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng)進(jìn)行大體腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume,GTV)、臨床靶區(qū)(clinical target volume,CTV)、計劃靶區(qū)(planning target volume,PTV)和危及器官(organs at risk,OARs)勾畫。OARs 包括雙肺、心臟、脊髓等。CTV 為GTV 頭腳方向外擴(kuò)30 mm、左右前后方向外擴(kuò)5 mm。PTV 為CTV 頭腳方向外擴(kuò)10 mm、左右前后方向外擴(kuò)5 mm。
應(yīng)用Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng)進(jìn)行計劃設(shè)計,包括PTV 處方劑量為50.4 Gy/28 次,要求50.4 Gy劑量包繞95% 的PTV 體積。光子線為 6 MV,計算網(wǎng)格為2.5 mm,光子劑量計算算法(acuros external beam algorithm,AXB)。Clinac iX 型醫(yī)用電子直線加速器具有60 對多葉準(zhǔn)直器(中間40 對葉片在等中心寬度為5 mm,兩邊各10 對葉片在等中心寬度為10 mm);采用VMAT 模式,機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度為181°~179°、179°~181°;對應(yīng)小機(jī)頭角度為15°、345°,治療計劃優(yōu)化前采用Avoidance Sectors 屏蔽出束模塊,規(guī)避雙弧水平左右兩側(cè)各80°[9]。計劃分為未應(yīng)用IDC 模式計劃和應(yīng)用IDC模式計劃,其中未應(yīng)用IDC 模式計劃組選擇直接進(jìn)行計劃劑量計算,應(yīng)用IDC 模式計劃組選擇IDC模式進(jìn)行中間劑量計算,然后再計算最終劑量,2 種計劃的其他優(yōu)化參數(shù)保持一致。
包括D98、D2、Dmean、適形度指數(shù)(conformity index,CI) 和均勻性指數(shù)(heterogeneity index,HI)。其中Dx為包圍PTV 體積的x%的最小劑量;Dmean為PTV 的平均劑量;CI=VRI/TV,式中VRI為95%的處方劑量線所包圍的靶區(qū)體積,TV 為PTV體積,CI 值越接近1,表明靶區(qū)適形度越好[10];HI=(D2-D98)/D50, HI 值越接近1,表明靶區(qū)均勻性越好[11]。評價雙肺的V5、V10、V20、V30、Dmean,心臟的V30、V40、Dmean及脊髓Dmax。其中Vm為mGy 劑量照射OARs 的相對體積,Dmean為平均劑量,Dmax為最大劑量[12]。
采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以±s 表示,符合正態(tài)分布的采用t檢驗;不符合正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示,采用Wilcoxon 符號秩檢驗。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
圖1 示同一患者2 種計劃的劑量分布圖。 2 種計劃靶區(qū)D98、D2、Dmean、CI、HI 比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1。
表1 18 例食管癌患者2 種計劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較(±s)
表1 18 例食管癌患者2 種計劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較(±s)
注:Dx 為包圍PTV 體積的x%最小劑量;Dmean 為平均劑量;CI 為適形度指數(shù),HI 為均勻性指數(shù),IDC 為中間劑量計算
未應(yīng)用IDC模式計劃組(18 例)應(yīng)用IDC模式計劃組(18 例)tP D98 (Gy)49.04±0.3449.33±0.32-6.523 <0.05 D2(Gy)56.17±0.7054.77±0.7018.866 <0.05 Dmean (Gy)53.43±0.5452.81±0.4312.379 <0.05 CI 1.32±0.10 1.30±0.09 4.723 <0.05 HI 0.13±0.02 0.10±0.0214.662 <0.05參數(shù)
圖1 治療計劃橫斷面劑量分布圖
未應(yīng)用IDC 模式計劃的雙肺V5、V10、V20、V30、Dmean等參數(shù)與應(yīng)用IDC 模式計劃比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);未應(yīng)用IDC 模式計劃的心臟V30、V40、Dmean均高于應(yīng)用IDC 模式計劃,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。未應(yīng)用IDC 模式計劃的脊髓Dmax與應(yīng)用IDC 模式計劃比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表2。
表2 18 例食管癌患者兩種計劃的OARs 劑量參數(shù)比較 (±s)
注:Vx 為OARs 內(nèi)>x Gy 部分的相對體積;Dmean 為平均劑量;Dmax 為最大劑量;OARs 為危及器官,IDC 為中間劑量計算
t/Z P雙肺參數(shù)未應(yīng)用IDC模式計劃組(18 例)應(yīng)用IDC模式計劃組(18 例)V5(%) 44.03±11.94 43.84±11.69 0.892 0.385 V10(%)31.47±8.9531.61±9.05 -1.057 0.305 V20(%)15.06±5.6315.24±5.78 -0.874 0.394 V30(%) 3.70(6.00) 3.80(6.00) -0.920 0.357 Dmean(Gy) 8.70±2.43 8.73±2.45 -1.124 0.277心臟V30(%) 8.80(22.63) 8.15(21.58)-2.833 <0.05 V40(%) 3.55(10.20) 3.30(9.68) -3.149 <0.05 Dmean(Gy) 12.06(19.97) 11.81(19.70)-3.006 <0.05脊髓Dmax(Gy) 33.58±3.3233.84±3.16 -1.586 0.131
食管癌是我國高發(fā)的消化道惡性腫瘤,發(fā)病率和病死率分別居惡性腫瘤第6 位和第5 位。放射治療是食管癌綜合診療的重要手段,在保護(hù)食管形狀和功能方面發(fā)揮重要作用。食管癌靶區(qū)形狀多變,周圍OARs 較多,提高了放射治療計劃的設(shè)計難度。VMAT 計劃可以獲得高度適形的劑量分布,最大限度保護(hù)正常組織。研究證實,VMAT 計劃可在提高靶區(qū)劑量的同時降低OARs 劑量[13]。Tanaka 等[14]研究了功能保護(hù)VMAT 計劃在食管癌中的應(yīng)用,與常規(guī)VMAT 計劃相比,功能保護(hù)VMAT 計劃降低了左心室劑量,而靶區(qū)和OARs 比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。
在許多治療計劃系統(tǒng)中,通常使用快速劑量計算算法在優(yōu)化過程中提供重復(fù)劑量計算,以確??焖偻瓿蓛?yōu)化。為達(dá)到劑量計算目的而采用簡化的劑量計算算法,在非均勻組織或靶區(qū)可能會導(dǎo)致最終劑量計算出現(xiàn)誤差。在計劃優(yōu)化過程中使用IDC 模式計算非常有效,尤其在與最終劑量計算產(chǎn)生劑量體積分布偏差的情況下。
本研究使用Eclipse 15.6 治療計劃系統(tǒng),探討了IDC 模式對18 例食管癌患者VMAT 計劃的影響,結(jié)果顯示,2 種PTV 的D98、D2、Dmean、CI 和HI等參數(shù)比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),說明應(yīng)用IDC 模式計劃較未應(yīng)用IDC 模式計劃提高了D98劑量,降低了D2劑量,同時具有更好的計劃適形度和均勻性;同時,應(yīng)用IDC 模式計劃的心臟V30、V40、Dmean參數(shù)明顯優(yōu)于未應(yīng)用IDC 模式計劃,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),降低了心臟相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率。
Akbas 等[15]研究了IDC 模式在非均勻區(qū)域固定野調(diào)強(qiáng)放射治療計劃的影響,應(yīng)用IDC 模式固定野調(diào)強(qiáng)放射治療計劃與不應(yīng)用IDC 模式固定野調(diào)強(qiáng)放射治療計劃的CI 和HI 分別為1.142、0.090 和1.055、0.067,說明IDC 模式的應(yīng)用提高了頭頸部腫瘤的計劃質(zhì)量。ErgIn 等[16]對10 例腹部食管癌和10 例胸部食管癌患者VMAT 計劃在使用AAA 算法下IDC 模式對放射治療計劃的影響,結(jié)果顯示,應(yīng)用IDC 模式計劃在CI 和HI 等參數(shù)顯著降低的同時,靶區(qū)的D2、Dmean和機(jī)器跳數(shù)等參數(shù)明顯改善,且IDC 模式應(yīng)用也顯著降低了心臟V30、脊髓Dmax參數(shù)。Park 等[17]對30 例不同部位的腫瘤患者進(jìn)行IDC 模式的劑量學(xué)研究,結(jié)果顯示,應(yīng)用IDC 模式可以獲得更好的靶區(qū)適形度。
綜上所述,應(yīng)用IDC 模式可提高食管癌VMAT計劃質(zhì)量,同時降低心臟等正常組織的照射劑量。因此,推薦臨床選擇應(yīng)用IDC 模式對食管癌VMAT計劃進(jìn)行劑量計算。