食管癌放射治療劑量研究范文

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《輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào)》2016年第5期

摘要：

比較食管癌患者應(yīng)用螺旋斷層、徑照斷層、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)和固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)4種放療計(jì)劃的劑量學(xué)差異。選取18例食管癌患者，利用Pinnacle9.2計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)單弧360°VMAT放療計(jì)劃和5野IMRT放療計(jì)劃。利用TomoHDTM2.0.7計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)TH放療計(jì)劃和5野TD放療計(jì)劃。利用劑量體積直方圖統(tǒng)計(jì)靶區(qū)劑量參數(shù)、適形性指數(shù)和均勻性指數(shù)，肺、心臟、脊髓劑量體積參數(shù)，出束時(shí)間和治療跳數(shù)。TH計(jì)劃靶區(qū)適形性和靶區(qū)均勻性略優(yōu)于TD計(jì)劃，VMAT計(jì)劃靶區(qū)適形性和靶區(qū)均勻性略優(yōu)于IMRT計(jì)劃，且前兩種計(jì)劃明顯優(yōu)于后兩種；TH計(jì)劃和VMAT計(jì)劃肺V20Gy、V30Gy，心臟V30Gy、V40Gy分別優(yōu)于TD計(jì)劃和IMRT計(jì)劃；但是TD計(jì)劃肺V5Gy具有其他計(jì)劃都不具有的優(yōu)勢(shì)。TH計(jì)劃優(yōu)于TD計(jì)劃優(yōu)于VMAT計(jì)劃優(yōu)于IMRT計(jì)劃。但如果考慮性價(jià)比，本研究認(rèn)為對(duì)于食管癌VMAT計(jì)劃是首選；如果考慮放射治療計(jì)劃的質(zhì)量，TH計(jì)劃是首選；但如果靶區(qū)體積比較大，肺的低劑量無(wú)法達(dá)到臨床要求時(shí)，可以考慮用TD計(jì)劃解決這一難題。

關(guān)鍵詞：

食管癌；螺旋斷層；徑照斷層；容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)；固定野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)；劑量學(xué)比較

放射治療是食管癌的主要治療手段之一，但是由于病變區(qū)與脊髓、肺等重要器官緊鄰，所以主要考慮靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療，有關(guān)兩種計(jì)劃劑量學(xué)比較的研究也頗多[1-3]，總體來(lái)說(shuō)，VMAT計(jì)劃劑量分布優(yōu)于IMRT計(jì)劃，且能減少治療跳數(shù)和降低危及器官的受量[4-6]。隨著放療技術(shù)的發(fā)展，螺旋斷層放射治療成為目前最先進(jìn)的光子放療技術(shù)[7]，尤其是第二代Tomotherapy機(jī)器的出現(xiàn)，它不僅能提供螺旋斷層放射照射，即機(jī)架360°旋轉(zhuǎn)的同時(shí)治療床緩慢移動(dòng)，而且能提供斷層徑照射，即機(jī)架僅固定在給定的n個(gè)角度但治療床緩慢進(jìn)出n次[8]。美國(guó)MDAnderson腫瘤中心的LANGEN博士[9]對(duì)用螺旋斷層方式和斷層徑照方式在乳腺癌短程放療的計(jì)劃對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn)，在靶區(qū)的適形度上，螺旋斷層的劑量分布要更好，但是斷層徑照在同側(cè)肺的保護(hù)上明顯超過(guò)螺旋斷層方式。TH計(jì)劃能給予更加精細(xì)的劑量分布，但是由于360°旋轉(zhuǎn)治療造成食管癌，主要危及器官肺低劑量大體積，從而增加引起放射性肺炎的機(jī)率[10]，第二代Tomotherapy獨(dú)有的TD技術(shù)不僅同樣能給予相對(duì)精細(xì)的劑量分布，而且能降低肺低劑量的體積，該結(jié)論已在乳腺癌上得到驗(yàn)證[11]。本研究通過(guò)比較TH、TD、VMAT和IMRT四種放射治療計(jì)劃的靶區(qū)劑量分布和危及器官受到的劑量來(lái)為食管癌的臨床放射治療的應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料和方法

1.1一般資料

隨機(jī)選取湖南省腫瘤醫(yī)院2015年1~10月的18例食管放射治療的食管癌患者，其中男性15例，女性3例；中位年齡62(46~72)歲；根據(jù)UICC2002TNM分期，其中T3N1M08例、T3N2M05例、T2N1M01例、T3M0N03例、T4N0N01例；患者頸胸?zé)崴荏w膜固定，仰臥位雙臂上舉抱頭。在GE型CT模擬定位機(jī)下進(jìn)行自由平靜呼吸螺旋和靜脈增強(qiáng)掃描，層厚5mm，掃描上、中、下整段食管，獲得CT圖像傳輸至放射治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行三維重建。

1.2靶區(qū)和危及器官定義

由科室放療醫(yī)生根據(jù)ICRU50和62號(hào)文件應(yīng)用Pinnacle9.2計(jì)劃系統(tǒng)在CT影像上勾畫(huà)出原發(fā)腫瘤區(qū)；臨床靶區(qū)由GTV縱軸方向外擴(kuò)3~5cm，前后左右外擴(kuò)0.5cm（外放后根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)稍微調(diào)整），計(jì)劃靶區(qū)由CTV外放0.5cm得到。肺、脊髓和心臟為危及器官。

1.3放射治療計(jì)劃

臨床處方劑量DT要求：DPTV=60Gy/30次，VDT95%，Dmax66Gy，危及器官處方劑量要求：肺V5Gy60%~65%、V20Gy30%、V30Gy20%；心臟V30Gy40%、V40Gy30%；脊髓D1%45Gy；按照臨床處方劑量要求設(shè)計(jì)以下4組計(jì)劃：(1)TomoHDTM2.0.7計(jì)劃系統(tǒng)，劑量率為863MU/min，螺旋斷層照射方式(TH)；(2)TomoHDTM2.0.7計(jì)劃系統(tǒng)，劑量率為863MU/min，五野的斷層徑照方式(TD)；(3)Pinnacle9.2計(jì)劃系統(tǒng)，6MV-X線，最大劑量率為600MU/min，單弧逆時(shí)針容積旋轉(zhuǎn)治療(VMAT)：起始角度179°，終止角度181°，準(zhǔn)直器角度5°，治療床角0°，每4°一個(gè)弧形野；(4)Pinnacle9.2計(jì)劃系統(tǒng)，6MV-X線，劑量率為600MU/min，固定野調(diào)強(qiáng)放射治療(IMRT)，采取與TD計(jì)劃相同角度的五野。

1.4評(píng)估方法

根據(jù)ICRU83[12]號(hào)報(bào)告，通過(guò)評(píng)估劑量體積直方圖(Dosevolumehistogram,DVH)的以下參數(shù)來(lái)評(píng)估靶區(qū)劑量分布（Vx表示靶區(qū)或者危機(jī)器官受到不大于xGy劑量照射的體積，單位：%；Dx%表示靶區(qū)或者危機(jī)器官x%的體積接受的吸收劑量，單位Gy；Dmean表示平均劑量）：D50%、D95%、Dmean、V50以及適形性指數(shù)[13]和均勻性指數(shù)[14]。CI=DT-PTVDT-PTVDTPTVVVVV式中：VDT-PTV計(jì)劃靶區(qū)中達(dá)到處方劑量的體積，VDT表示達(dá)到處方劑量的體積，VDT-PTV表示計(jì)劃靶區(qū)的體積。HI=%50%98%2DDD適形性指數(shù)CI值越接近1，說(shuō)明計(jì)劃適形度越高；HI值越接近0，說(shuō)明計(jì)劃的均勻度越高。危及器官中評(píng)估肺V5Gy、V10Gy、V20Gy、V30Gy和Dmean；脊髓D1%和Dmean；心臟V30Gy、V40Gy和Dmean；由于Tomotherapy是采用出束時(shí)間來(lái)表示治療效率，而普通加速器是采取治療跳數(shù)(MU)來(lái)表示治療跳數(shù)，所以只存在TH與TD比較，VMAT與IMRT比較。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)以x±s表示，采用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，行配對(duì)t檢驗(yàn)，p<0.05時(shí)認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)劑量分布

四種計(jì)劃的靶區(qū)劑量分布均能滿足臨床劑量要求。如表1和圖1所示：靶區(qū)適形性指數(shù)CI、均勻性指數(shù)HI、VDT和D95%的TH、TD、VMAT和IMRT計(jì)劃差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。四種計(jì)劃的D95%相當(dāng)，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。D50%是TH計(jì)劃、TD計(jì)劃和VMAT計(jì)劃相當(dāng)且優(yōu)于IMRT計(jì)劃，但差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2危及器官劑量分布

四種計(jì)劃的肺、心臟和脊髓的劑量均能達(dá)到臨床劑量要求。如表2所示，肺V5Gy、V10Gy、V20Gy和V30Gy的TH、TD、VMAT和IMRT計(jì)劃差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；肺Dmean是TH和TD相當(dāng)，但優(yōu)于也相當(dāng)?shù)腣MAT和IMRT，且除VMAT和IMRT比較差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余均有。心臟V30Gy和V40Gy的TH、TD、VMAT和IMRT計(jì)劃、差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；脊髓D1%的TH、TD、VMAT和IMRT計(jì)劃差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.3出束時(shí)間或跳數(shù)

TH和TD計(jì)劃的出束時(shí)間分別為(11.85±4.112)min和(6.780±1.424)min，VMAT和IMRT計(jì)劃跳數(shù)分別為(459.33±59.93)MU和(862±150.945)MU，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3討論

國(guó)內(nèi)外關(guān)于食管癌放射治療計(jì)劃的劑量學(xué)比較頗多，但是多為VMAT、IMRT和3D-CRT之間的比較[15-16]。大量研究表明，VMAT與IMRT的計(jì)劃相比，對(duì)于食管癌最大的優(yōu)勢(shì)在于顯著降低治療時(shí)間，減少跳數(shù)MU，同時(shí)還能提高靶區(qū)適形性和均勻性，降低肺和心臟高劑量的體積[17-18]，而肺V20Gy和V30Gy均是臨床放射性肺炎的重要指標(biāo)[19]，但是由于360°旋轉(zhuǎn)照射治療會(huì)增加肺低劑量即V5Gy的體積，而V5Gy也是臨床認(rèn)為引發(fā)放射性肺炎的重要指標(biāo)[20]；本研究中，VMAT和IMRT計(jì)劃的比較得到了同樣的結(jié)論，相對(duì)于IMRT計(jì)劃，VMAT計(jì)劃的治療跳數(shù)減少46.8%，肺V20Gy和V30Gy均降低3%，心臟V30Gy和V40Gy分別降低4%和2%，但是肺V5Gy和V10Gy分別提高5%和3%，脊髓D1%兩者相當(dāng)。VMAT計(jì)劃靶區(qū)適形性指數(shù)CI、均勻性指數(shù)HI、D50%、D95%、Dmean和VDT都有優(yōu)勢(shì)，但是優(yōu)勢(shì)并不明顯。而Fu等[21]研究表明，當(dāng)食管癌IMRT計(jì)劃超過(guò)5個(gè)射野時(shí)，靶區(qū)的適形性并不會(huì)隨著射野的增加而提高。食管癌中危及器官肺是大體積器官，處于整段食管的兩側(cè)，是食管癌中重要關(guān)注的器官，為了不引起放射性肺炎降低肺受到的劑量，往往是以犧牲靶區(qū)適形性和均勻性為代價(jià)的。國(guó)內(nèi)為有關(guān)Tomotherapy的TH計(jì)劃、VMAT和IMRT計(jì)劃比較的研究也有一些，主要是在肺癌、鼻咽癌和宮頸癌等[22-24]。但是由于TD技術(shù)是二代Tomotherapy機(jī)型獨(dú)有，所以相關(guān)的研究很少。已有研究[11]比較乳腺癌TH和TD計(jì)劃，表明TD照射方式改善了危急器官的低劑量區(qū)受照體積，改善了出束時(shí)間，在減少危急器官低劑量區(qū)體積和更好的靶區(qū)劑量適形性與均勻性分布上是一個(gè)很好的選擇。它給需要大范圍的危急器官保護(hù)患者提供了一種治療方式的選擇；Mcintosh等[25]在運(yùn)用TD研究乳腺癌治療上也得出同樣或類似的結(jié)果，即對(duì)肺、心臟等關(guān)鍵器官的保護(hù)上，TD優(yōu)勢(shì)明顯。本研究通過(guò)比較食管癌TH計(jì)劃和TD計(jì)劃劑量學(xué)差異發(fā)現(xiàn)，與TD計(jì)劃相比，TH計(jì)劃靶區(qū)適形性指數(shù)CI、均勻性指數(shù)HI、D50%、D95%、Dmean和VDT都略有優(yōu)勢(shì)，但是優(yōu)勢(shì)并不明顯。TD計(jì)劃的出束時(shí)間較TH計(jì)劃減少了42.78%，大大提高了射線的利用率。肺V5Gy和V10Gy，TD計(jì)劃比TH計(jì)劃分別降低7%和6%，但是肺V20Gy和V30Gy分別增加1%和3%，心臟V30Gy和V40Gy分別增加2%和4%，脊髓D1%兩者相當(dāng)。由此可知，TD計(jì)劃對(duì)于肺的低劑量體積確實(shí)有一定優(yōu)勢(shì)，而TH計(jì)劃的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在肺和心臟的高劑量體積。對(duì)于食管癌計(jì)劃來(lái)講，如果十分關(guān)注肺低劑量的體積但TH計(jì)劃又不能滿足臨床要求的情況下，可以考慮使用TD計(jì)劃，而且TD計(jì)劃可以大量減少出束時(shí)間。但是如果TH計(jì)劃的肺低劑量體積能滿足臨床要求，出束時(shí)間合適的情況下，優(yōu)先考慮TH計(jì)劃不僅能降低肺高劑量的體積降低放射性肺炎發(fā)生幾率，而且能降低心臟受到的劑量提高患者的生存質(zhì)量。整體來(lái)講，TH計(jì)劃和TD計(jì)劃的靶區(qū)適形性CI、靶區(qū)均勻性HI、VDT、肺V20Gy、V30Gy、Dmean和脊髓D1%都要優(yōu)于VMAT和IMRT計(jì)劃；四種計(jì)劃的靶區(qū)D50%和Dmean是相當(dāng)，沒(méi)有明顯的差異；心臟V30Gy和V40Gy均是TD計(jì)劃VMAT計(jì)劃相當(dāng)，劣于TH計(jì)劃但比優(yōu)于IMRT計(jì)劃；靶區(qū)劑量D95%是TH計(jì)劃優(yōu)于TD計(jì)劃優(yōu)于VMAT計(jì)劃優(yōu)于IMRT計(jì)劃；肺V5Gy和V10Gy是TD計(jì)劃優(yōu)于IMRT計(jì)劃優(yōu)于TH計(jì)劃優(yōu)于VMAT計(jì)劃。綜上所述，食管癌的四種計(jì)劃均能滿足臨床劑量要求，其中TH計(jì)劃的質(zhì)量最優(yōu)，但對(duì)肺低劑量體系的保護(hù)上TD計(jì)劃更具有優(yōu)勢(shì)。由于目前國(guó)內(nèi)Tomotherapy機(jī)器新且少，加之很多省份還未納入醫(yī)保范圍內(nèi)，所以從實(shí)際臨床工作和治療費(fèi)用來(lái)講，無(wú)論是對(duì)于患者還是對(duì)于技術(shù)員，VMAT計(jì)劃和IMRT計(jì)劃的性價(jià)比更高，而這其中VMAT計(jì)劃對(duì)于提高患者的治療效果和生存質(zhì)量具有一定優(yōu)勢(shì)。所以如果考慮性價(jià)比，本研究認(rèn)為對(duì)于食管癌VMAT計(jì)劃是首選；如果考慮治療效果和生存質(zhì)量，TH計(jì)劃是首選，但如果靶區(qū)體積比較大，肺的低劑量無(wú)法達(dá)到臨床要求時(shí)，可以考慮用TD計(jì)劃解決這一難題。

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作者:熊綺麗 徐剛 石勇 倪千喜 顧強(qiáng) 單位:中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院