陳偉思 周 平 張大水 劉 沙 張 爽 岳 軍 陳香齡

放射治療是食管癌的重要治療手段，特別對于中晚期不能手術(shù)的患者，放射治療具有重要意義，隨著調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)的開展，更多患者可以從中受益[1]。食管癌的放療手段有3D-CRT，IMRT和VMAT等。相對于IMRT和VMAT，3D-CRT的靶區(qū)適形度和均勻性較差，而VMAT計(jì)劃中肺V5和V10較高，對降低肺受量沒有優(yōu)勢，IMRT可以兼顧靶區(qū)劑量和肺的受照劑量，所以目前是食管癌的主要放療方式[2]。IMRT的實(shí)現(xiàn)不僅依賴于治療計(jì)劃系統(tǒng)，更重要的是加速器MLC的設(shè)計(jì)寬度和運(yùn)動方式。瓦里安加速器MLC運(yùn)動范圍限制不超過15 cm，因此在靶區(qū)x軸超過15 cm時(shí)，TPS自動將大野分野。本文將研究不分野的設(shè)定準(zhǔn)直器技術(shù)在食管癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中的應(yīng)用并比較其劑量學(xué)差異。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取我院2017年6月至12月胸上中段食管癌患者10例。其中男性5例，女性5例，中位年齡61(52～76)歲。患者應(yīng)用Klarity胸腹體位固定系統(tǒng)固定、GE 64排螺旋CT，采取仰臥位，做標(biāo)記點(diǎn)，行CT掃描，掃描層厚5 mm。CT影像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至Eclipse 10.0治療計(jì)劃系統(tǒng)。所有患者由同一位高年資醫(yī)生勾畫靶區(qū)，GTV為結(jié)合食管造影、食管鏡及病例結(jié)果勾畫，CTV包括GTV前后左右各擴(kuò)0.5 cm，頭腳方向擴(kuò)2～3 cm及雙鎖骨上、食管旁和縱膈淋巴引流區(qū)。PGTV和PCTV分別為在GTV和CTV基礎(chǔ)上外擴(kuò)0.5 cm。

1.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

采用Varian Eclipse計(jì)劃系統(tǒng)和Varian2100c加速器，配備1.0 cm厚度多葉光柵，優(yōu)化計(jì)算采用AAA算法，采用滑窗技術(shù)，劑量率400 MU/min。PGTV和PCTV分別給60.03 Gy和49.88 Gy，29次。計(jì)劃設(shè)計(jì)采用前三后二五野共面設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，射野角度為150～160、40～60、0、300～320、200～220。設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃(Set-plan)首先調(diào)整小機(jī)頭角度，使準(zhǔn)直器能最大范圍覆蓋靶區(qū)，優(yōu)先保證靠近靶區(qū)近側(cè)準(zhǔn)直器對靶區(qū)的覆蓋，限制射野x軸最大不超過14.8 cm，某些射野方向上靶區(qū)不能被完全覆蓋的部分，可以由其他方向的射野提供照射，優(yōu)化時(shí)選擇設(shè)定準(zhǔn)直器射野優(yōu)化。動態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃(IMRT-plan)小機(jī)頭和準(zhǔn)直器不做改變，優(yōu)化參數(shù)兩種計(jì)劃完全一樣，直到達(dá)到比較平衡的優(yōu)化結(jié)果。要求至少95%的靶區(qū)體積接受100%的處方劑量，本文將劑量統(tǒng)一歸一到95%的靶區(qū)體積包繞100%的處方劑量。

1.3 計(jì)劃評估

根據(jù)ICRU83[3]號報(bào)告，通過評估劑量體積直方圖(dose volume histogram，DVH)來評估靶區(qū)劑量分布，Vx表示靶區(qū)或者危機(jī)器官受到大于xGy劑量照射的體積比例，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。靶區(qū)評估V95，V100，D2%、D98%、適形度指數(shù)CI和均勻性指數(shù)HI。CI=Vt,ref/Vref×Vt,ref/Vt，CI值為0～1，其值越大，表明適形度越好，其中Vt,ref為靶區(qū)內(nèi)95%處方劑量所包繞的靶區(qū)體積，Vref為95%處方劑量等劑量線所包繞的體積，Vt為靶區(qū)體積。HI=(D2-D98)/D50，其中D2為2%靶區(qū)體積所接受的劑量，D98為98%靶區(qū)體積所接受的最小劑量，D50為50%靶區(qū)體積所接受的劑量。HI值越接近0，表明靶區(qū)均勻性越好。危及器官中評估肺 V5、V10、V20、V30和Dmean；脊髓 D1%和 Dmean；心臟V30、V40和Dmean；統(tǒng)計(jì)計(jì)劃的總機(jī)器跳數(shù)MU和Segment。計(jì)劃設(shè)計(jì)完畢，對兩種計(jì)劃分別生成驗(yàn)證計(jì)劃，使用二維半導(dǎo)體電離室矩陣對IMRT-plan和Set-plan進(jìn)行調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證，記錄3%/3 mm和2%/2 mm條件下的gamma通過率和驗(yàn)證時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，將IMRT-plan各項(xiàng)參數(shù)分別與Set-plan結(jié)果進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較

Set-plan和IMRT-plan的靶區(qū)劑量學(xué)都能夠滿足臨床要求。與IMRT-plan相比，Set-plan的PGTV和PCTV的V95，D2%和D98%均降低；PCTV的V100有小幅升高，均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。PCTV的CI，Set-plan與IMRT-plan相比有所降低且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表1、表2)。

表1 PGTV劑量學(xué)參數(shù)比較

表2 PCTV劑量學(xué)比較

2.2 危及器官受照劑量比較

Set-plan的肺V5，V10，V20，V30，Dmean與IMRT-plan相比有不同程度的降低，分別降低4.2%、1.68%、1.15%、0.93%、53.3 cGy，統(tǒng)計(jì)學(xué)比較差異顯著。由圖3可以看出20 Gy和30 Gy劑量覆蓋肺范圍Set-plan比IMRT-plan小。心臟V30,V40分別下降4.61%和2.08%，Dmean增加了20.4 cGy；脊髓Dmean增加了8 cGy，D1%減少33 cGy均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(表3、圖1)。

表3 危及器官受照劑量比較

2.3 MU和Segment的比較

Set-plan與普通調(diào)強(qiáng)計(jì)劃相比MU減少了8%(904.22±161.32，985.67±218.54)，Segment減少11.57%(544.33±44.10，615.56±125.00)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.19，P=0.14)。

2.4 驗(yàn)證時(shí)間和驗(yàn)證通過率的比較

Set-plan與普通調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的驗(yàn)證時(shí)間分別為(3.88±0.70)min和(4.77±0.23)min，平均減少18.66%的驗(yàn)證時(shí)間，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.02)；Set-plan與普通調(diào)強(qiáng)計(jì)劃相比，3 mm/3%和2 mm/2%的驗(yàn)證通過率略有升高(98.06±1.15，98.00±1.23；89.41±5.64，86.09±3.72)，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.90；P=0.48)。

3 討論

瓦里安的加速器，MLC與初級準(zhǔn)直器和次級準(zhǔn)直器協(xié)同工作[4]，形成0.5×0.5到40×40[5]范圍內(nèi)的射野，分別形成x和y方向的射野尺寸。在調(diào)強(qiáng)計(jì)劃執(zhí)行過程中準(zhǔn)直器是靜止的，MLC是連續(xù)運(yùn)動的[6-8]。傳統(tǒng)的調(diào)強(qiáng)中MLC的位置自動設(shè)置為覆蓋整個(gè)靶區(qū)。dabaja等[9]報(bào)道，分野技術(shù)通常會引起以下問題:①子野的銜接問題；②segment更多 ；③MU更多，額外增加治療時(shí)間。設(shè)定次級準(zhǔn)直器射野的調(diào)強(qiáng)技術(shù)將準(zhǔn)直器在調(diào)強(qiáng)優(yōu)化時(shí)設(shè)定在合適的固定的位置，可以避免產(chǎn)生分野和更好的保護(hù)危及器官[10-11]。近年來設(shè)定準(zhǔn)直器射野調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用在鼻咽癌、直腸癌、宮頸癌、乳腺癌等放射治療計(jì)劃中[12-14]。本文對設(shè)定次級準(zhǔn)直器射野調(diào)強(qiáng)技術(shù)在食管癌中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

Set-plan中除PCTV的HI外，靶區(qū)CI和HI略差，但均滿足臨床要求。設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃由于照射范圍的限制，調(diào)強(qiáng)優(yōu)化自由度較低，這會對靶區(qū)適形度和均勻性產(chǎn)生影響。由于設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃在降低危及器官受照劑量方面優(yōu)勢顯著，食管癌放療時(shí)在有效降低危及器官受照劑量的情況下，適當(dāng)損失一些適形度和均勻性是可取的。

臨床研究認(rèn)為減少肺的受照體積和受照劑量能夠更好的降低肺的放射并發(fā)癥，Wang等[15]發(fā)現(xiàn)肺組織接受5 Gy受照劑量的體積是預(yù)測食管腫瘤術(shù)后進(jìn)行放化療時(shí)肺部并發(fā)癥的一個(gè)重要因素。另外肺受量的降低可以減少放射性肺炎的發(fā)病幾率，使患者收益。Set-plan的肺所有劑量學(xué)指標(biāo)都比IMRT-plan顯著降低，特別是V5下降了4.23%，對肺起到了很好的保護(hù)作用。設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃的準(zhǔn)直器位置固定后，限制了照射野的照射肺的范圍，射線對肺的直接照射減少，同時(shí)也減少了計(jì)劃執(zhí)行時(shí)葉片間及端面漏射到肺的劑量，對肺保護(hù)更好。降低心臟V30可以降低心包積液的發(fā)生率，而降低V40可以降低誘發(fā)心臟疾病的幾率。準(zhǔn)直器固定后，一定程度上減少了直接照射或透射漏射到心臟的射線，對降低心臟并發(fā)癥的發(fā)生概率有積極作用。

加速器MU的減少可以縮短患者治療時(shí)間，提高工作效率，同時(shí)降低患者的不適度，避免患者由于時(shí)間過長而移動導(dǎo)致的位置誤差，同時(shí)也會減少患者治療和劑量驗(yàn)證時(shí)間。另外，整個(gè)身體接受的輻射劑量與機(jī)器跳數(shù)成正相關(guān)性，有研究表明，全身受照劑量的減少會相應(yīng)降低患二次腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)[16]，避免一系列風(fēng)險(xiǎn)。

對于同一患者而言，兩種計(jì)劃的擺位時(shí)間是相同的，設(shè)定準(zhǔn)直器射野技術(shù)的驗(yàn)證用時(shí)短，意味著治療時(shí)間也短。縮短原因之一是機(jī)器跳數(shù)減少。機(jī)器跳數(shù)減少可以直接縮短治療時(shí)間；二是子野數(shù)減少。加速器治療新射野時(shí)，需要先將MLC移動到初始位置，然后從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)載入新射野數(shù)據(jù)，這些步驟會增加治療時(shí)間。設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃的子野減少，減少的子野重疊區(qū)域的機(jī)器跳數(shù)只傳輸了一次，使得劑量傳輸更有效率，提高了等效生物劑量。

設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃驗(yàn)證通過率比普通調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證通過率相對較高，分析其原因?yàn)樵O(shè)定準(zhǔn)直器射野技術(shù)不需要分野，減少了子野，由于子野數(shù)減少，降低了子野之間的傳輸和銜接誤差。設(shè)定準(zhǔn)直器射野計(jì)劃機(jī)器跳數(shù)減少，減少了散射線的影響。

食管癌中設(shè)定次級準(zhǔn)直器射野調(diào)強(qiáng)技術(shù)在降低肺受照劑量方面優(yōu)勢顯著，且降低了MU，提高了工作效率，值得應(yīng)用于臨床。