胸上段食管癌動(dòng)態(tài)IMRT與3DCRT計(jì)劃的劑量學(xué)對(duì)比研究

袁一楓，李 軍，譚 飛，葛和平，茅冬俊

(蘇北人民醫(yī)院放療科，江蘇揚(yáng)州225001)

調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)與三維適形放療(three-dimensional conformal radiation therapy，3DCRT)相比，在臨床上有很多優(yōu)勢(shì)，首先能夠優(yōu)化配置照射野內(nèi)各線束的權(quán)重，使劑量分布在三維空間上與臨床靶區(qū)的實(shí)際形狀相一致，并能使計(jì)劃靶區(qū)內(nèi)的劑量分布更加均勻，同時(shí)也使得計(jì)劃靶區(qū)的邊緣形成非常陡的劑量梯度。其次IMRT的效率更高，因?yàn)槔媚嫦蛩惴ㄊ褂?jì)算機(jī)對(duì)多葉光柵進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，無(wú)需其他照射野形狀進(jìn)行修飾。對(duì)于上段(包括頸段、胸上段)食管癌的放療臨床上大多采用先普通野照射，然后再縮野對(duì)腫瘤局部加量的治療技術(shù)。由于受危及器官(OARs)耐受劑量的限制，不管是常規(guī)放療還是3DCRT都很難進(jìn)一步提高靶區(qū)劑量，最終影響治療效果。IMRT是對(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)三維劑量分布更加滿足臨床要求，這樣就大大改善了靶區(qū)劑量的均勻性，減少周圍正常組織的受照，并進(jìn)一步減少并發(fā)癥［1］。作者利用美國(guó)瓦里安公司的 Eclipse三維放療計(jì)劃系統(tǒng)對(duì)上段食管癌采用3DCRT、IMRT治療的劑量學(xué)的差異進(jìn)行比較。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2006年至2010年收治的86例經(jīng)病理證實(shí)的上段食管癌患者，其中女性41例，男性45例;年齡40～75歲，中位年齡 53歲;均為首程放療。

1.2 放療體位固定和CT掃描 患者均取仰臥位，雙臂自然下垂至身體兩側(cè)，采用頭頸肩模固定。在GE八排、70 cm孔徑CT下進(jìn)行，自然平靜呼吸，CT無(wú)間斷掃描，層厚5 mm，掃描范圍為全頸和全胸，獲得CT圖像后通過(guò)CT工作站網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)矫绹?guó)瓦里安公司E-clipse三維放療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)、OARs定義 靶區(qū)由本科資深放療醫(yī)生用美國(guó)瓦里安公司 Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)和飛利浦pinncle3醫(yī)生工作站在CT影像上勾畫出臨床靶區(qū)(CTV)，包括可見(jiàn)的腫瘤原發(fā)灶，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)和上胸食管旁淋巴結(jié)，上界達(dá)到環(huán)甲膜。將脊髓和雙肺視為患者的OARs。

1.4 放療計(jì)劃設(shè)計(jì) CTV劑量使用美國(guó)瓦里安公司的Eclipse三維放療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)治療計(jì)劃。瘤床局部加量至65 Gy。這里1 Gy=100 cGy，以下同。1)3DCRT:首先對(duì)計(jì)劃靶區(qū)PTV采用6 MV X線，4野等中心照射，兩野避開(kāi)脊髓，2 Gy/次，總劑量50 Gy，1次/d，5 d/周，共25次。然后用三野等中心或兩前野加濾板方式單獨(dú)對(duì)CTV加量16 Gy，2 Gy/次。如此，CTV照射共32次;2)IMRT:采用6 MV X線照射，五野均分(機(jī)架角度分別為 0、72、144、216、288 度)的布野方式進(jìn)行逆向動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，多葉光柵運(yùn)動(dòng)方式為滑窗式。PTV 為 1.8 Gy/次，總劑量 50.4 Gy;CTV 為2.3 Gy/次，總劑量 64.4 Gy，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≤107%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≤42 Gy，雙肺接受20 Gy的體積百分比V20≤25%。各約束條件的優(yōu)化權(quán)重大小順序?yàn)?CTV＞PTV＞脊髓＞雙肺。

1.5 評(píng)估指標(biāo) 1)PTV、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V95%、V100%、V107%;2)靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)［2］:HI值越接近1說(shuō)明該計(jì)劃的劑量分布均勻性越好;3)靶區(qū)適合度指數(shù)(conformity index，CI)［3－4］:CI取值在0～1，越靠近1說(shuō)明靶區(qū)適合度越好;4)OARs:脊髓1%體積接受照射的最大劑量D01;雙肺接受20 Gy的體積百分比V20和雙肺的平均劑量Dmean。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩種治療計(jì)劃劑量學(xué)差異比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，檢測(cè)水準(zhǔn) α =0.05。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較 在中心層面處IMRT計(jì)劃比3DCRT計(jì)劃要好。兩種計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率V95%，比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，IMRT的靶區(qū)覆蓋率明顯好于3DCRT;PTV、CTV的Dmax，3DCRT與IMRT間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);而其PTV、CTV的Dmean和Dmin之間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，IMRT的PTV、CTV 對(duì)應(yīng)的Dmean和Dmin更接近于處方劑量，3DCRT的PTV最小劑量還不到處方劑量的50%。3DCRT和 IMRT相比較，IMRT的 CI、HI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;而就 PTV、CTV而言，IMRT的PTV的 CI較CTV接近1，而HI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。見(jiàn)表1、2，圖1、2。

2.2 OARs劑量學(xué)比較 IMRT與3DCRT相比脊髓D01明顯降低，雙肺Dmean、V20略有增高，比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)表3。

表1 兩種計(jì)劃下靶區(qū)和OARs的劑量學(xué)比較

表2 兩種計(jì)劃下CI和HI的比較

表3 兩種治療計(jì)劃下OARs的劑量學(xué)比較

3 討論

目前在食管癌放療中廣泛使用3DCRT和IMRT技術(shù)，不但使腫瘤得到了高劑量的照射，而且也減少了靶區(qū)周圍正常組織和器官的照射劑量［5］。但在上段食管癌治療中，由于因頸段、胸廓入口處及上胸段食管由于其所在身體部位的厚度、曲面、組織密度等差異較大，食管的位置距體表的距離在縱軸方向自上而下變化很大，而靶區(qū)通常與脊髓相距較近，對(duì)此類部位的食管癌進(jìn)行放療時(shí)，用傳統(tǒng)的3DCRT技術(shù)難以達(dá)到靶區(qū)劑量均勻性的要求，并且為避免脊髓受量過(guò)高，常常不得不犧牲局部靶區(qū)，這就導(dǎo)致靶區(qū)覆蓋率急劇降低。臨床也有對(duì)上段食管癌采用先前后野照射至36 Gy，照完后再用電子束補(bǔ)量，最后對(duì)腫瘤原發(fā)灶區(qū)進(jìn)行X線加量的照射方法，但經(jīng)作者統(tǒng)計(jì)脊髓受量往往會(huì)超過(guò)42 Gy，甚至達(dá)到45 Gy以上。不過(guò)由于IMRT技術(shù)的出現(xiàn)，特別是五野IMRT在上段食管癌治療時(shí)因其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不但可以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)適合度均好于3DCRT，而且在腫瘤靶區(qū)得到高劑量的照射時(shí)，與3DCRT相比其靶區(qū)內(nèi)的最大劑量點(diǎn)相對(duì)較小，最小劑量點(diǎn)較大，即平均劑量更接近處方劑量，這說(shuō)明靶區(qū)劑量分布更均勻。但采用IMRT技術(shù)照射時(shí)，由于布野方式［6］的原因?qū)е码p肺 Dmean、V20略高于 3DCRT，分別為(799.43 ±22.25)cGy和(16.89 ±0.60)%，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于雙肺耐受劑量V20≤25%、Dmean＜13 Gy的要求，因此對(duì)整個(gè)治療影響不大。

由于IMRT治療通常采用與3DCRT不同的分次劑量，兩者為達(dá)到相同的生物效應(yīng)，分別需要多少照射次數(shù)和總劑量，我們可以用公式來(lái)計(jì)算。根據(jù)已知條件，采用 IMRT 時(shí)，PTV 為1.8 Gy/次，總劑量50.4 Gy;CTV 為 2.3 Gy/次，總劑量 64.4 Gy，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3DCRT時(shí)，對(duì)PTV進(jìn)行23次照射，總劑量為46 Gy，對(duì)CTV進(jìn)行35次照射，總劑量為70 Gy。可見(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、熱點(diǎn)［7］?？傊褂肐MRT技術(shù)對(duì)上段食管癌進(jìn)行放療時(shí)，采用共面、等機(jī)架角度布野，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)得到滿意的劑量分布，靶區(qū)劑量均勻性和適合度得到很大改善［8］。原發(fā)灶可以獲得比3DCRT更高的等效劑量，有利于提高腫瘤控制率，減少患者的毒副反應(yīng)，提高生活質(zhì)量。

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