程 杭 楊 昕 朱萬里 張紅智 張 毅 吳楚楚 邱艷艷 呂 翠

胸中上段食管癌同中心上下半野調強放射治療(IMRT)的物理劑量分布優(yōu)化分析及研究

程 杭①楊 昕①朱萬里①張紅智①張 毅①吳楚楚①邱艷艷①呂 翠①

目的：探討胸中上段食管癌患者同中心上下半野調強放射治療(IMRT)在各個層面的劑量分布，為臨床應用提供參考。方法：選取20例確診為胸中上段食管癌患者，上下半段靶區(qū)分別對應設計制作上、下半野IMRT計劃。通過膠片劑量儀進行銜接層面的相對劑量驗證、指形電離室及適配模體對中心點劑量驗證，以及通過二維矩陣電離室Mapcheck進行冠狀面的相對劑量驗證，對同中心上下進行2個半野IMRT不同層面的劑量分布統(tǒng)計分析。結果：上下分野銜接層面的膠片驗證結果＜5%，無劑量冷熱點出現(xiàn)，符合劑量驗證；中心點劑量驗證結果為偏差度均＜3%；冠狀面的相對劑量驗證在3 mm/3%條件下通過率＞98.04%，4 mm/4%條件下通過率＞98.77%。結果表明，所有患者的照射野劑量通過率均高于98%。結論：同中心上下半野IMRT技術在各個層面的劑量分布均能夠通過驗證要求，符合臨床治療需要。

同中心上下半野技術；調強放射治療；胸中上段食道癌；劑量驗證

程杭,男,(1982- ),碩士，工程師。金華市中心醫(yī)院放療科，研究方向：腫瘤放射治療物理劑量學及優(yōu)化研究，腫瘤放療物理質量控制與管理。

胸中上段食管癌患者因其靶區(qū)長度及深度較易改變，在放射治療過程中容易引起靶區(qū)層面劑量分布不一[1-2]。為有效改善患者靶區(qū)的劑量分布和靶區(qū)的適形度，目前臨床上主要采用調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)技術，但該術不免存在肺組織受到過度低劑量照射等劣勢[3-6]。若能實施同中心上下半野技術，上下半段靶區(qū)通過各上下半野IMRT，不僅可以有效改善患者靶區(qū)的適形度以及劑量，同時還可以避免肺組織遭受過度低劑量放射。因此，本研究通過對20例胸中上段食管癌患者同中心上下半野IMRT在不同層面的劑量優(yōu)化分布的分析，以期為臨床應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取金華市中心醫(yī)院2014年1月至2016年6月確診的20例胸中上段食管癌患者，回顧性分析并采用隨機數(shù)字表法進行隨機化分組，其中男性15例，女性5例；年齡38～75歲，平均年齡(55.05±5.91)歲。本研究內容已經醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，且所有患者均自愿簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①患者年齡＞18歲；②通過病理證實為胸中上段食管癌。

(2)排除標準：①伴有嚴重心血管疾病者；②嚴重肝腎功能不全者；③伴有精神性疾病，且無法進行有效溝通者。

1.3 儀器設備

采用Primus Plus直線加速器(德國西門子公司)；治療計劃系統(tǒng)(TPS)為XIO 4.62(美國CMS公司)；SIEMENS SOMATOM Sprit螺旋CT模擬定位機(德國西門子公司)；Mapcheck 1175二維矩陣電離室(美國Sun Nuclear公司)。

1.4 方法

1.4.1 方法選擇

對所有患者實施同中心上下半野技術，上半段靶區(qū)進行上半野調強放射，靶區(qū)下半段進行下半野調強放射。為能夠符合臨床要求，通過測量Primus Plus加速器多葉準直器(multi-leaf collimator，MLC)0位時的欠位或過位區(qū)，避免加速器MLC運動時帶來的機械誤差。

1.4.2 同中心上下半野照射圖組成

本研究實施的是同中心上下半野技術，故僅有1個放射治療中心點。上下半野在中心點處進行銜接，上半野準直器鉛門Y2和下半野Y1均為0 cm，較常規(guī)的IMRT，同中心上下2個半野調強的準直器和MLC運動面積會遭受一定干擾，故在半野IMRT過程中，MLC以及獨立準直器應禁止自動伴隨，另一半的Y級鉛門位于0位處。

1.4.3 調強計劃設計與制作

在CT定位機下，均制作熱塑體膜固定20例患者體位，并實施胸部CT掃描，通過網絡傳輸CT掃描的影像，由高年資放射治療醫(yī)生進行腫瘤靶區(qū)的勾畫。并在CMS XIO 4.62 TPS上設計制作IMRT計劃，能量選擇10 MV的X射線。針對每一病例設計一種同中心上下2個半野調強方案。調強計劃均采用靜態(tài)步進(Step&Shoot)方式，對放射劑量的計算則使用超級迭代算法(Superposition)，劑量計算格柵為2.0 mm，3野和5野方法均進行等均分野[7-8]。腫瘤計劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)處方劑量全部是60 Gy/30次。PTV100﹪處方劑量體積應≥95﹪，PTV110﹪處方劑量體積應＜10﹪，靶區(qū)外的任一區(qū)域處方劑量的體積不能出現(xiàn)＞110﹪；脊髓最大劑量＜42 Gy，雙肺的V20＜28﹪；食管壁上不出現(xiàn)熱點，而PTV內不出現(xiàn)冷點。

1.4.4 銜接層面相對劑量驗證方式

應用IBA固體水體模開展銜接層面相對劑量的測量驗證。將EDR2膠片放在固體水體模中，并置于等中心處，與射線束中心軸成90o角，源片距定在90處。對稱光野開至25 cm×25 cm后，把其中鉛門Y1開至0.2 cm處。利用半野曝光，并調整曝光跳數(shù)到105 MU。接著在上述條件25 cm×25 cm開野下，另一鉛門Y2開至0 cm處，亦是半野曝光，并調整曝光跳數(shù)到105 MU。之后通過另一張EDR2膠片，在上述條件下進行全開野透視。透視結束時對膠片進行沖洗，同時采取林格曼黑度計測出膠片黑度。

1.4.5 中心點劑量驗證方式

通過CT掃描固體水體模，并在其電離室適配孔中將PTW0.6cc電離室置入，同時利用CT Sim網絡系統(tǒng)，把固體水體模的CT圖像傳送到放射治療計劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)。通過TPS軟件功能描繪外圍輪廓Body，同時勾畫電離室靈敏體積，并將其取名為TD。將20例患者的同中心上下半野照射的IMRT計劃按實際射野角度移植到固體水體模中，并將方案取名為Program YP。電離室靈敏體積的中心即是直線加速器的等中心，接著在TPS上得出劑量值，并將其存在一個YP方案中，測量等中心點的劑量值。

1.4.6 冠狀面相對劑量驗證方式

通過Sun Nuclear Mapcheck1175開展冠狀面相對劑量的驗證。Mapcheck1175共有445個半導體探測器，射野范圍為22 cm×22 cm，含有調強治療全過程劑量驗證和質量保證的應用軟件，進行自動比對分析測量調強計劃數(shù)據的劑量。

1.5 觀察與評價指標

觀察銜接層面的相對劑量、中心點劑量及冠狀面相對劑量的驗證情況的指標。其評價指標為：①銜接層面相對劑量的變化情況。由于EDR2膠片上的所有點均在一樣的物理條件下放射而獲得，亦在相同的沖洗方式上給出膠片黑度的變化情況；②中心點劑量。利用劑量體積直方圖(dose volume histograms，DVH)記錄TD的平均值Mean，獲取必須驗證的計劃中心點的劑量值；③冠狀面相對劑量。通過比較Mapcheck1175二維矩陣實時得出的分布圖和TPS的IMRT冠狀面劑量分布圖，并進行不同的數(shù)據統(tǒng)計分析公式，最終獲取客觀的劑量偏差值。

1.6 統(tǒng)計學方法

利用Mapcheck自帶的劑量分布軟件進行劑量偏差數(shù)據的計算，結果通過SPSS 21.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據處理和分析。

2 結果

20例胸中上段食管癌患者的同中心上下半野照射的劑量符合驗證要求，且均達到臨床的標準。所有Plan的同中心上下半野照射的銜接層面膠片驗證結果均＜5﹪，表明劑量分布均勻，尚無出現(xiàn)熱點(＞10﹪)或冷點(＜10﹪)，均能夠通過驗證；中心點劑量驗證結果表明，偏差度均＜3﹪，達到臨床需要，亦能夠通過驗證，見表1。冠狀面的相對劑量驗證結果表明，所有患者的照射野劑量通過率均＞98﹪，符合試驗之初給定的標準(Mapcheck驗證通過率＞95﹪，即為符合)，見表2。以上所有劑量驗證方式均反映出同中心上下半野技術能夠達到驗證要求。

表1 20例患者中心點的絕對劑量偏差

表2 20例患者冠狀面的相對劑量通過率

3 討論

同中心上下半野IMRT技術與常規(guī)IMRT進行對比，二者之間均僅有一個治療中心，僅進行進機房1次擺位，即均不會延長放射治療物理師及技術員的工作時間和胸中上段食管癌患者的治療時間[9-10]。然而，同中心上下半野IMRT較常規(guī)IMRT更有助于改善患者靶區(qū)的劑量分布，降低肺低劑量照射區(qū)域，增強對正常氣管的保護能力，因此，同中心上下半野IMRT可作為一種臨床上可行性較強的放射治療技術應用[11-13]。

放射治療劑量的準確性是確保一項放射治療技術能夠廣泛應用開展的關鍵因素，對同中心上下半野調強放射劑量精度造成干擾主要因素有：患者的擺位誤差、半野調強中子野放射劑量的精確度、子野照射進行時多葉光柵葉片的位置準確性、加速器跳數(shù)的劑量線性以及上下半野銜接層面劑量的準確性等。以上因素均在一定程度上引起放射治療方案測出的劑量分布與患者真正照射時的實時劑量分布產生誤差[14-15]。臨床中，一旦驗證誤差差別過大，則設計的放射治療調強計劃方案將不能予以使用，而應及時尋求差別過大的原因并進行解決，待反復驗證符合要求后，才能進行放射治療。因此，劑量分布符合驗證標準，尤其是銜接層面的劑量分布驗證是確保同中心上下2個半野IMRT技術得以準確應用到胸中上段食管癌患者放射治療的關鍵步驟。

本研究結果顯示，20例胸中上段食管癌患者的同中心上下2個半野放射方案的劑量均符合驗證要求，均達到臨床的標準。所有劑量驗證方式均反映出同中心上下半野技術能夠達到劑量驗證要求。在此基礎上可進一步利用熱釋光片對仿真人體模型的銜接層面進行絕對劑量的驗證。然而，因為試驗條件有限，缺乏熱釋光劑量儀，而且熱釋光的校準較難以進行，故尚未實施該項工作。本次研究在進行銜接層面劑量的驗證過程中，因試驗基礎受限，缺乏非沖洗的ISP膠片，亦尚未通過Film QA Pro軟件以處理膠片劑量數(shù)據，在一定程度上可能會對試驗結果產生誤差。

同中心上下半野IMRT技術在各個層面的劑量分布均能夠通過驗證要求，符合臨床治療需要。

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The optimal analysis and research of dose distribution at various aspects of the monoisocenter irradiation technique in IMRT for the treatment of patients with upper and mid esophagus cancer

CHENG Hang, YANG Xin, ZHU Wan-li, et al//
China Medical Equipment,2017,14(4):61-64.

Objective: To discuss dose distribution at various aspects of the mono-isocenter irradiation technique in intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for the treatment of patients with upper and mid esophagus cancer in order to provide reference value for clinical application. Methods: 20 cases diagnosed as upper and mid esophagus cancer were selected from our hospital during 2014-2016, and the first target used half field IMRT in the up area while the second target used half field IMRT in the down area. One was the relative dose verification of interface slice used with the film dosimeter; the another was the center point dose verification used with the ionization chamber and adapter module; the third one was the relative dose verification of the coronal plane used with the two dimensional matrix Mapcheck dosimeter; and the dose verification results of IMRT used with the mono-isocenter irradiation technique were statistical analyzed. Results: The film verification indicated that didn't have cold-hot point and the results accorded with verification; the center point dose verification results indicated that the degree of deviation was less than 3%; the relative dose verification of the coronal plane showed that passing rate was above 98.04% under 3 mm/3%; and was above 98.77% under 4 mm/4%. These results indicated the dose passing rate of radiation field of all patients were above 98%. Conclusion: The dose distribution at various aspects of the monoisocenter IMRT can pass the verification requirements, which accord with the demands of clinical treatment and is worthy for application and promotion.

The mono-isocenter irradiation technique; Intensity modulated radiation therapy; Upper and mid esophagus cancer; Dose verification

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.04.016

1672-8270(2017)04-0061-04

R816

A

2016-12-28

①金華市中心醫(yī)院放療科 浙江 金華 321000

[First-author’s address] Department of Radiotherapy, Jinhua Central Hospital, Jinhua 321000, China.