上段食管癌不同放射治療計(jì)劃的劑量學(xué)研究

(江蘇省蘇北人民醫(yī)院放化療科,江蘇揚(yáng)州,225001)

放射治療是上段食管癌(包括頸段、上胸段)的主要治療手段之一。臨床上通常采用先大野照射,再縮野對(duì)腫瘤局部加量的治療技術(shù)。但由于受脊髓耐受劑量的制約,無(wú)論是常規(guī)治療技術(shù)還是三維適形放射治療技術(shù)(3 DCRT)都很難進(jìn)一步提高治療劑量。調(diào)強(qiáng)適形放射治療(IMRT)可對(duì)射野內(nèi)各點(diǎn)的輸出劑量按要求進(jìn)行調(diào)制,從而使靶區(qū)三維劑量分布更加適形,顯著改善靶區(qū)劑量均勻性同時(shí)減少周?chē)鞴俚恼丈?有望進(jìn)一步減少并發(fā)癥,提高生活質(zhì)量[1-2]。作者應(yīng)用三維治療計(jì)劃系統(tǒng)比較上段食管癌放射治療中3 DCRT與IMRT的劑量學(xué)差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本院放療科2008年開(kāi)展的上段食管癌放射治療 22例。其中女9例,男 13例,中位年齡51(44～67),均為首程放療。

1.2 體位固定和CT掃描

患者取仰臥位,雙臂下垂至身體兩側(cè),采用頭頸肩模固定。在GE 16排、70 cm孔徑CT下進(jìn)行自由平靜呼吸CT無(wú)間斷掃描,層厚5mm,掃描范圍全頸部和胸部,獲得CT圖像后通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)饺S放射治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)、危及器官定義

應(yīng)用VARIAN Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)在CT影像上勾畫(huà)出臨床靶區(qū)(CTV),包括可見(jiàn)的腫瘤原發(fā)灶并在其上下外放2～3 cm,左右、前后外放1.5 cm;計(jì)劃靶區(qū)(PTV)包繞CTV及頸段食管旁淋巴結(jié)、頸深淋巴結(jié)、鎖骨上淋巴結(jié)、上胸食管旁淋巴結(jié),上界達(dá)到環(huán)甲膜。定義脊髓和雙側(cè)肺為患者的危及器官(OARs)。

1.4 放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

CTV劑量使用VARIAN Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)治療計(jì)劃。瘤床局部加量至6 500 cGy。3 DCRT:首先對(duì)PTV采用4野等中心照射,盡量避開(kāi)脊髓,200 cGy/次,總劑量5 000 cGy,1次/d,5 d/周,共25次。然后用3野等中心或兩前野加濾板方式單獨(dú)對(duì) CTV加量 1 600 cGy,200 cGy/次。如此,CTV照射共32次。

IMRT:采用6MV X線(xiàn)照射,5野均分(0°、72°、144°、216°、288°)布野方式進(jìn)行逆向動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。PTV為180 cGy/次,總劑量5 040 cGy;CTV為230 cGy/次,總劑量6440 cGy,1次/d,5 d/周,共28次。劑量-體積約束條件為:PTV、CTV內(nèi)最大劑量≤105%的處方劑量,最小劑量≥95%的處方劑量;脊髓1%體積接受照射的最大劑量D01≤4 000 cGy,雙側(cè)肺接受20 Gy的體積百分比V20≤20%。各約束條件的優(yōu)化權(quán)重大小順序?yàn)?CTV>PTV>脊髓>雙側(cè)肺。

1.5 評(píng)估指標(biāo)

①PTV、CTV:最大劑量(Dmax)、最小劑量(Dmin)和平均劑量(Dmean);以及至少接受相應(yīng)處方劑量水平照射的體積百分比V 95%、V 100%、V105%;

靶區(qū)劑量不均勻性指數(shù)(H I)[3]:

H I=D5%/D95%

其中D5%和D95%分別是5%和95%靶區(qū)所受的照射劑量。HI值越大(越遠(yuǎn)離1)說(shuō)明該計(jì)劃的脊梁分布均勻性越差。

靶區(qū)適合度指數(shù)(CI)[4-5]:

其中VT為靶體積,VT.ref為參考等劑量線(xiàn)面所包繞的靶區(qū)的體積,Vref為參考等劑量線(xiàn)面所包繞的所有區(qū)域的體積。CI取值在0～1,越靠近1說(shuō)明靶區(qū)適合度越好。

②OARs:脊髓1%體積接受照射的最大劑量D01;雙肺接受20Gy的體積百分比V 20和雙肺的平均劑量Dmean。

2 結(jié) 果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較

由表1可見(jiàn)2種計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率V95%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),IMRT的靶區(qū)覆蓋率明顯優(yōu)于 3 DCRT;就PTV、CTV的Dmax而言,3DCRT與IMRT間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);而其 PTV、CTV 的Dmean和 Dmin之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),IMRT的PTV、CTV對(duì)應(yīng)的Dmean和Dmin更接近處方劑量,3 DCRT的PTV最小劑量不到處方劑量的50%。

由表2可見(jiàn)與3 DCRT相比,IMRT的CI、H I均更接近1,說(shuō)明其靶區(qū)適合度和靶區(qū)劑量均勻性相對(duì)更好;此外,就 PTV、CTV而言,PTV的CI較CTV接近1,而H I卻相反,說(shuō)明PTV的靶區(qū)適合度較好,而靶區(qū)劑量均勻性不如CTV。

2.2 OARs劑量學(xué)比較

由表3可見(jiàn),IMRT與3DCRT相比脊髓D01明顯降低,雙肺 Dmean、V 20略有增高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 2種計(jì)劃的靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)比較

表2 2種計(jì)劃的CI和HI比較

表3 2種計(jì)劃的OARs劑量學(xué)比較

3 討 論

3DCRT和IMRT在食管癌放射治療中被廣泛應(yīng)用,在腫瘤得到高劑量照射的同時(shí),能減少周?chē)＝M織和危及器官的照射劑量[6-7],降低放療引起的毒副反應(yīng)。但因頸段、胸廓入口處及上胸段食管由于其所在身體部位的厚度差異大,食管的位置距體表的距離在縱軸方向自上而下變化很大,而其靶區(qū)常常與脊髓的關(guān)系密切,對(duì)發(fā)生在上述部位的食管癌進(jìn)行放射治療時(shí),應(yīng)用照射野強(qiáng)度均勻的3DCRT技術(shù)難以達(dá)到靶區(qū)劑量均勻性的要求,并且時(shí)常因?yàn)楸苊饧顾枳畲笫芰砍^(guò)4 500 cGy,刻意犧牲一部分靶區(qū),導(dǎo)致靶區(qū)覆蓋率也急劇降低。此外,對(duì)上段食管癌采用先前后野照射至3 600 cGy,再用電子線(xiàn)補(bǔ)量,最后對(duì)腫瘤原發(fā)灶區(qū)X線(xiàn)加量的方法,經(jīng)筆者計(jì)算脊髓受量往往會(huì)超過(guò)4 500 cGy,達(dá)5 000 cGy以上。而IMRT應(yīng)用在上段食管癌時(shí),因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),可以在保證在脊髓受量盡可能低的情況下,靶區(qū)均勻性和靶區(qū)適合度均優(yōu)于3 DCRT,使靶區(qū)接受高劑量的照射,與3 DCRT相比其最大值較小,最小值較大,平均劑量更接近處方劑量,這與本文所得出的靶區(qū)劑量不均勻性指數(shù)的趨勢(shì)是一致的。雖然采用IMRT技術(shù)時(shí),由于布野方式的原因?qū)е码p肺Dmean、V20略高于3DCRT,分別為(799.43±22.25)cGy、(16.89±0.60)%,但仍低于雙肺耐受劑量V20≤20%、Dmean<1 300 cGy的要求。

IMRT治療采用與3 DCRT不同的分次治療劑量,兩者達(dá)到相同的生物效應(yīng)時(shí),分別需要多少照射次數(shù)和總劑量,可以用LQ公式來(lái)計(jì)算。根據(jù)已知條件,采用IMRT時(shí),PTV為180 cGy/次,總劑量5 040 cGy;CTV 為 230 cGy/次,總劑量6 440 cGy,1次/d,5 d/周,共28次,計(jì)算得到其生物效應(yīng)相當(dāng)于采用3 DCRT時(shí),對(duì)PTV進(jìn)行23次照射,總劑量4 600 cGy,對(duì)CTV進(jìn)行35次照射,總劑量7 000 cGy?？梢?jiàn)在IMRT可以使腫瘤原發(fā)灶獲得更高的生物等效劑量,并且能夠縮短治療時(shí)間,原發(fā)灶和預(yù)防照射區(qū)的照射同時(shí)開(kāi)始、結(jié)束、減少擺位誤差,避免不必要的冷點(diǎn)和熱點(diǎn)。

總之,使用IMRT技術(shù)對(duì)上段食管癌進(jìn)行治療時(shí),采用共面、等角度布野,計(jì)劃設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單,效率也高,可以同時(shí)使原發(fā)灶和預(yù)防區(qū)得到滿(mǎn)意的劑量分布,靶區(qū)劑量均勻性和適合度得到很大改善。原發(fā)灶可以獲得比3 DCRT更高的等效劑量,有利于提高腫瘤控制率。

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