黃玉玲 袁星星 張 云

放射治療是食管癌主要的局部治療手段[1],調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)是當(dāng)今放射治療的主流技術(shù)。相比三維適型放療,IMRT能在保證靶區(qū)得到充足的照射劑量同時降低周圍正常組織受照劑量[2-3]。目前,直線加速器在實(shí)施IMRT時有兩種鉛門處理模式,一種是鉛門跟隨,另一種是固定鉛門。文獻(xiàn)報(bào)道了鉛門跟隨在臨床放療中具有劑量學(xué)優(yōu)勢[3-7]。然而,鉛門跟隨模式在食管癌的靶區(qū)和正常組織的劑量學(xué)的研究較少,特別是動態(tài)IMRT。因此,本研究詳細(xì)比較了食管癌靜態(tài)和動態(tài)IMRT鉛門跟隨和固定鉛門兩種模式靶區(qū)和正常組織的劑量差異,并通過伽馬分析評估計(jì)劃劑量分布值與測量值差異。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

隨機(jī)選取25例已在我院進(jìn)行了放射治療的食管癌患者,患者年齡47～88歲,中位年齡71歲。所有的患者均采用頸胸膜配合與塑形墊的方式進(jìn)行體位固定。利用西門子大孔徑CT模擬定位機(jī)進(jìn)行CT掃描,掃描層厚為0.5 cm。完成掃描后將CT圖像導(dǎo)入放療計(jì)劃系統(tǒng),由放療醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)勾畫。

1.2 靶區(qū)勾畫

大體腫瘤區(qū)(GTV)由原發(fā)性腫瘤(GTVp)和區(qū)域惡性淋巴結(jié)(GTVn)組成。GTVp和GTVn包括整個食道周圍,通過治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)合并形成GTV。臨床靶區(qū)(CTV)包括GTV和隱匿性病灶邊緣。根據(jù)界定的腫瘤范圍,沿食道軸向上和向下界定CTV,有3 cm邊緣。左右方向通過計(jì)劃CT掃描界定腫瘤周圍1 cm邊緣,向后方向通過計(jì)劃CT掃描界定腫瘤周圍0.5～1 cm邊緣。通過CTV在頭腳方向外擴(kuò)1 cm,在左右和前后方向外擴(kuò)0.5 cm生成計(jì)劃靶區(qū)(PTV)。25例患者計(jì)劃靶區(qū)的體積為(232.72±62.54)cm3(范圍:142.34～338.70 cm3)。臨床放療醫(yī)師在CT圖像上勾畫肺、心臟、脊髓、肝臟等正常組織。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)和驗(yàn)證

首先為每例患者設(shè)計(jì)鉛門跟隨的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃(s-IMRT-JT)和動態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃(d-IMRT-JT)。所有計(jì)劃采用瓦里安TureBeam直線加速器6 MeV的X射線能量,射野角度分別為320°,0°,40°,150°,210°。計(jì)劃系統(tǒng)為瓦里安Eclipse(版本13.5),采用各向異性算法進(jìn)行劑量計(jì)算,劑量計(jì)算網(wǎng)格分辨率為 2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm。處方劑量為50 Gy/25次,計(jì)劃的目標(biāo)為至少95%的PTV達(dá)到處方劑量,并且PTV接受110%處方劑量照射體積不超過0.03 cm3,計(jì)劃過程盡可能降低正常組織受照劑量。完成s-IMRT-JT和d-IMRT-JT計(jì)劃后,在保證每個射野相同的通量下按固定鉛門模式重新計(jì)算兩種調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的劑量,即s-IMRT-FJ和d-IMRT-FJ。所有計(jì)劃處方統(tǒng)一歸一到95%的PTV劑量為50 Gy。

使用瓦里安加速器自帶的電子射野成像系統(tǒng)(EPID)進(jìn)行測量所有計(jì)劃的二維劑量分布,通過伽馬分析比較計(jì)劃和測量的合成二維劑量差異,分別基于3 mm/3%,2 mm/3%和2 mm/2%三個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,閾值均設(shè)置為10%。

1.4 計(jì)劃評估

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

用PASW統(tǒng)計(jì)軟件對各種計(jì)劃劑量行配對t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

圖1和圖2顯示了一個患者的三維劑量分布圖和DVH圖。由圖可見,PTV在鉛門跟隨和固定鉛門計(jì)劃中沒有差異。表1列出了所有患者4種計(jì)劃PTV和正常組織劑量學(xué)參數(shù)。對于s-IMRT和d-IMRT計(jì)劃,固定鉛門和鉛門跟隨模式僅在PTV的D2%、D50%、Dmean和HI方面表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),但差異相當(dāng)小,不超過0.1 Gy或0.01%。相比固定鉛門模式相比,鉛門跟隨技術(shù)降低了肺和心臟的V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy、V30 Gy、V40 Gy和平均劑量。其中s-IMRT計(jì)劃中,肺和心臟分別降低了0.84%、0.57%、0.28%、0.00%、0.74%、0.72%和0.19%、0.32%、0.68%、0.57%、0.37%、0.35%;在d-IMRT計(jì)劃中,肺和心臟降低了3.22%、1.48%、1.18%、2.12%、0.74%、1.78%和0.67%、0.90%、2.65%、2.23%、1.43%和1.22%。

表1 4種計(jì)劃靶區(qū)和正常組織劑量比較結(jié)果

(a)為s-IMRT-FJ,(b)為s-IMRT-JT,(c)為d-IMRT-FJ,和 (d)為d-IMRT-JT。

(a)為s-IMRT-FJ 和s-IMRT-JT,(b)為d-IMRT-FJ 和d-IMRT-JT。

固定鉛門計(jì)劃的跳數(shù)(MU)中位數(shù)在s-IMRT中為496 MU(352～613 MU),在d-IMRT中為607 MU(459～812 MU);而在鉛門跟隨計(jì)劃中,s-IMRT為502 MU(354～624 MU),d-IMRT為619 MU(468～838 MU)。等中心層面的二維劑量分布伽馬通過率見表2。在3 mm/3%、2 mm/3%和2 mm/2%的標(biāo)準(zhǔn)下,無論是s-IMRT還是d-IMRT計(jì)劃,鉛門跟隨計(jì)劃驗(yàn)證的伽馬通過率更高。

表2 4種計(jì)劃二維劑量驗(yàn)證伽馬通過率

3 討論

在放療設(shè)計(jì)過程中,提高靶區(qū)的處方劑量覆蓋和減少正常組織的輻射劑量,是臨床提高腫瘤控制率和降低放療毒性的關(guān)鍵。對于食管癌放療而言,在確保靶區(qū)有足夠的劑量照射前提下,減少肺部和心臟的照射劑量是放療計(jì)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。影響靶區(qū)和正常組織的照射劑量的因素很多,如放療技術(shù)[2,8-9]、射束的均準(zhǔn)塊模式[10]等。與CRT相比,IMRT可以提高靶區(qū)適形度,減少食管癌放療的放射損傷[2]。Zhang等的研究結(jié)果證實(shí)采用無均整塊模式射束的計(jì)劃能降低肺部的低劑量照射體積,并縮短了平均治療時間[10]。除上述兩個因素外,鉛門是否跟隨也是影響正常組織照射劑量的一個因素[4-7,11-16]。

本研究系統(tǒng)地分析了食管癌鉛門跟隨模式在靜態(tài)和動態(tài)IMRT計(jì)劃靶區(qū)和正常組織的劑量學(xué)特性。相比固定鉛門模式,鉛門跟隨模式不會改善靶區(qū)劑量覆蓋和均勻性,這與其他文章的結(jié)果一致[5,11-12]。但是對于正常組織,鉛門跟隨技術(shù)能有效降低肺和心臟的照射劑量,并且在動態(tài)調(diào)強(qiáng)下降幅度更大,如肺和心臟的平均劑量可降低1.78%和1.22%,這與之前研究一致[4,7,11-16]。Yao等[4]研究表明,在鼻咽癌IMRT計(jì)劃中,鉛門跟隨模式正常組織劑量均小于固定鉛門模式。Schmidhalter[11]和Kim[12]的研究表明遠(yuǎn)離靶區(qū)的器官照射劑量在鉛門跟隨模式下降幅度比鄰近靶區(qū)的器官更大。然而,Joy等[13]研究結(jié)果未提及哪些患者能從鉛門跟隨中獲益最大。放射性肺炎和心臟毒性是食管癌放射后最常見的并發(fā)癥,甚至可能會導(dǎo)致患者死亡。因此,鉛門跟隨技術(shù)可以減少肺部和心臟毒性的風(fēng)險(xiǎn),特別是對于動態(tài)調(diào)強(qiáng)。

鉛門跟隨模式能降低正常組織照射劑量的主要原因是射線在鉛門中,其透射率比多葉準(zhǔn)直器更低。對于瓦里安Truebeam直線加速器,6 MV的射線在多葉準(zhǔn)直器透射率約為1.2%,而鉛門透射率低于0.5%[17]。因此,鉛門跟隨模式的計(jì)劃對正常組織的影響要大于靶區(qū),特別是在低劑量和中劑量區(qū)域,這對于低劑量敏感的正常組織比較重要的,如肺部的情況。由于靜態(tài)IMRT子野的數(shù)量比動態(tài)IMRT少,并且子野面積更大,這導(dǎo)致動態(tài)IMRT受鉛門跟隨影響會更大。也就是說,鉛門跟隨模式在動態(tài)IMRT計(jì)劃減少正常組織照射劑量方面更有效。

雖然鉛門跟隨模式跳數(shù)更多,但對于IMRT,治療時間主要取決于機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度、多葉準(zhǔn)直器的移動速度和劑量率。因此,在本研究中,當(dāng)采用600 MU/min治療時,其出束時間增加不超過2秒,因此其對治療時間影響可以忽略。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)在3 mm/3%、2 mm/3%和2 mm/2%的標(biāo)準(zhǔn)下,鉛門跟隨模式計(jì)劃驗(yàn)證的伽馬通過率高于鉛門固定模式,這與以往的研究結(jié)果不同[4,11]。Yao等[4]得出鼻咽癌的靜態(tài)IMRT,在2%/2 mm的標(biāo)準(zhǔn)下,鉛門跟隨計(jì)劃的伽馬通過率高于鉛門固定模式計(jì)劃(97.15±0.98 vs 91.90±1.40),而在3 mm/3%的標(biāo)準(zhǔn)下,兩種模式之間沒有明顯差異(99.89±0.06 vs 99.56±0.19)。計(jì)劃驗(yàn)證伽馬通過率會受到很多因素的影響,如多葉準(zhǔn)直器葉片間隙、MLC泄漏和傳輸因子、輸出因子、鉛門移動速度和位置精度等。鉛門跟隨模式可以使鉛門的尺寸最小化,減少M(fèi)LC的泄漏和傳輸,因此降低了這部分的影響,因此計(jì)劃驗(yàn)證伽馬通過率會增加。

綜上所述,鉛門跟隨模式在食管癌靜態(tài)和動態(tài)IMRT中能降低肺部和心臟照射劑量,并且其計(jì)劃具有更高的伽馬通過率?？偠灾?在靜態(tài)和動態(tài)IMRT中都建議使用鉛門跟隨技術(shù)。