食管癌不同部位病灶的3D-CRT及IMRT治疗计划比较

王 锋,蔡 晶,谢国栋,何晓军,吴建亭,赵永亮

(江苏省南通市肿瘤医院放疗科,江苏南通,226000)

食管癌在我国是高发肿瘤之一,目前放射治疗成为食管癌治疗最主要、有效且安全的手段之一。随着科学技术的发展,计算机技术在医学领域的应用及CT、PET-CT、MRI等影像技术发展,放射治疗,尤其三维适形放疗(3D-CRT)、调强技术(IMRT)及简单调强技术(SIMRT)发展,食管癌的治疗的准确性、剂量均匀性等方面都有很大的提高。本研究对食管颈段及胸上段癌、食管胸中段、胸下段癌各10例采取IMRT和3D-CRT治疗计划,并进行对比分析,为临床治疗中不同部位食管癌的放射治疗方法的选择提供思路。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2010年1月—2011年6月本院收治的30例食管癌初治患者,其中男16例,女 14例,年龄58～70岁。所有患者经病理学检查明确诊断为鳞状细胞癌,颈段及胸上段癌的病灶<5 cm,无双锁骨上淋巴结转移,胸中段、下段癌的病灶长度均>6 cm,可有区域性淋巴结转移。将患者随机分为3组:颈段及胸上段组、胸中段组、胸下段组,每组各10例。3组患者一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 患者体位的固定、定位:所有患者先行体模固定,颈段及胸上段行头颈肩固定,而胸中段及胸下段的患者行真空体模+翼型板固定,然后在Philips Big Bone CT模拟机下定位,范围一般为环状软骨至第2腰椎体水平,层厚0.5 cm,所有患者均使用静脉造影剂。CT扫描图像经计算机传送到TPS中进行计划设计,均采用6MVX线。

1.2.2 靶区的定义及勾画:勾画的肿瘤靶区为患者CT图像上可辨认的病灶(包括食道原发灶及局部转移的淋巴结),计划靶区体积1(PTV1)为大体肿瘤体积(GTV)左右、前后为1 cm,上下放4 cm,PTV2为GTV左右、前后为1 cm,上下放1 cm,关键器官勾画包括肺、脊髓和心。所有患者行2种计划,3D-CRT及 IMRT。CRT及IMRT均采用95%的等剂量线覆盖95%PTV体积。

1.2.3 放疗计划的设计:CRT一般采用三野照射,前后野(锲形板滤)加一侧野,先予以PTV1放疗DT 5000CGY/25次后,缩野,再行PTV2放疗,一直放疗至DT 6600CGY/33次。IMRT一般采用五野固定角度照射(210、320、0、40、150),行逆向优化;剂量-体积约束条件:95%PTV>66 Gy,脊髓Dmax<45 Gy,全肺V20<30%,心脏V40<40%。以上计划均在Pinnacle 9.0系统上完成。

1.3 评估标准

1.3.1 PTV:最大剂量PTV Max,平均剂量PTV Mean。

1.3.2 靶区剂量不均匀指数(HI):HI=D 5%/D 95%,其中D 5%和D 95%分别为5%和95%靶区所照射的照射剂量。HI值越大(越远离1),说明该计划的剂量分布均匀性越差。

1.3.3 靶区适形度指数(CI):CI=(VTref/VT)×(VTref/Vref),其中 VT为靶体积,VTref为参考等剂量线所包绕的靶区的体积,Vref为参考等剂量线所包绕的所有区域的体积,CI取值为0～1,越靠近1,说明靶区适形度越好。

2 结 果

颈段及胸上段组,靶区CI及靶区PTV剂量学比较,差异有统计学意义,IMRT较3D-CRT有明显优势,见表3、4。但无论是肺正常组织保护及跳数(MU)比较,IMRT较3D-CRT无明显优势,差异无统计学意义,见表1、4。

胸中段组,IMRT较3D-CRT在CI、靶区剂量HI优势明显,差异有统计学意义,见表4,肺组织保护优势明显差异有统计学意义,见表1,而IMRT与3D-CRT的靶区PTV剂量学比较,差异无统计学意义,见表3。

胸下段组,靶区 CI、PTV剂量学及HI的比较,差异有统计学意义,也即IMRT比3D-CRT在CI明显优势,见表1、3、4,脊髓保护方面,差异有统计学意义,见表2,但在肺组织保护方面,3D-CRT较IMRT高,差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 2种计划正常组织受量相关参数比较(n=10,%,)

表1 2种计划正常组织受量相关参数比较(n=10,%,)

与本组 3D-CRT 比较,＊P<0.05,＊＊P<0.01。

组织受量颈段及胸上段组3D-CRT IM RT胸中段组3D-CRT IM RT胸下段组3D-CRT IMRT V50 5.20± 3.70 2.40±1.34 5.60±3.65 4.60± 2.51 6.94± 3.34 5.30± 2.99 V40 9.00± 6.16 4.80±2.16 11.40±5.13 8.20± 3.42＊ 11.86± 1.81 9.98± 1.63 V30 14.60± 6.30 10.40±2.19 17.80±4.44 15.00± 4.85＊ 19.70± 7.71 16.24± 4.79 V20 21.60± 8.08 18.00±2.64 31.00±7.07 24.20± 4.32＊＊ 31.92± 8.58 26.94± 5.34 V15 24.80± 9.04 23.40±4.16 36.80±5.76 28.80± 4.66＊＊ 41.64±13.33 33.60± 5.94 V5 38.60±12.46 38.80±9.09 60.00±7.97 52.00±10.34＊ 63.20±15.50 56.78±11.76 MLD 11.40± 4.10 9.72±1.97 15.54±2.98 13.12± 2.61＊＊ 16.52± 3.85 14.52± 3.11 NTCP 3.56± 2.70 2.44±1.15 7.20±3.70 4.20± 2.49＊＊ 11.00± 5.48 7.00± 3.56 Heart V40 - - 11.20±4.97 18.20±10.16 39.68± 8.99 38.06± 7.54

表2 2种计划脊髓最大受量的比较(n=10,Gy,)

表2 2种计划脊髓最大受量的比较(n=10,Gy,)

与本组3D-CRT比较,＊P<0.05。

组别 3D-CRT IMRT颈段及胸上段组 44.22±2.35 42.28±2.17胸中段组 45.10±7.09 44.84±1.61胸下段组 45.14±2.45 38.54±5.84＊

表3 2种照射方法靶区PTV剂量学比较(n=10,Gy,)

表3 2种照射方法靶区PTV剂量学比较(n=10,Gy,)

与本组3D-CRT 比较,＊P<0.05,＊＊P<0.01。

组别 PTV 3D-CRT IMRT颈段及胸上段组 PTV Max 81.68±6.02 73.20±1.49＊PTV Mean71.26±0.94 69.08±0.59＊胸中段组 PTV Max 77.22±1.67 75.88±2.97 PTV Mean70.78±1.16 70.10±1.12胸下段组 PTV Max 77.22±1.67 74.33±2.43＊PTV Mean70.92±0.58 69.10±0.48＊＊

3 讨 论

食管癌3D-CRT在剂量分布、均匀性、正常组织所照射剂量等方面均优于普通放疗。但由于食管本身的特点,如脊髓、肺、软组织等距离的不同,各个组织的不均质性、肿瘤本身大小及淋巴结转移的不同等原因,适形放疗有时达不到理想的剂量分布。IMRT技术是在3D-CRT基础上发展起来的,它能有效改善靶区的剂量及分布,降低周围组织受量,但IMRT有时亦无法体现它的优势。

表4 2种计划的剂量学及MU比较(n=10,)

表4 2种计划的剂量学及MU比较(n=10,)

与本组3D-CRT比较,＊P<0.05

组别 指数 3D-CRT IMRT颈段及胸上段组 CI 45.40±14.73 72.34± 8.32＊HI 1.13± 0.08 1.09± 0.03 MU 443.40±86.52 465.00± 92.91胸中段组 CI 54.24± 7.25 66.58±11.06＊HI 1.16± 0.04 1.11± 0.02＊MU 382.20±63.70 540.80±206.01胸下段组 CI 56.54± 4.58 68.56± 7.87＊HI 1.16± 0.03 1.12± 0.05＊MU 375.40±66.89 471.80± 53.84

本研究结果显示,由于颈段及胸上段癌离脊髓较近,需要考虑正常组织的保护,以及肿瘤靶区剂量适形度及均匀性。若考虑淋巴结区域行预防性照射及出现有锁骨上及颈部淋巴结转移,3DCRT则无法做出较好的计划,而IMRT优势明显。关于食管上段癌是否需要淋巴结区域行预防性照射,国内外意见尚不一致。有研究表示[1]预防性淋巴结区域放疗不能提高患者生存期,故本研究CTV双锁骨上区未行预防性照射。结果显示,在食管上段癌,IMRT较3D-CRT在CI优势明显,但剂量均匀性方面无明显优势,同时在正常组织的保护方面优势不明显。放射性肺损伤是食管癌放射治疗中需要考虑的重要方面。有研究认为V20是最佳观察指标[2],有的研究则认为V30是独立的因素[3]。V5近年来受到普遍关注,一些临床研究显示其是放射性肺损伤独立的相关性因素[4]。Mayo等[5]及 Fenkell等[6]对食管癌的研究中关于肺组织的损伤方面采用V5等来评估。本文结果显示,V5、V15、V20、V30、V40、V50数值3D-CRT较IMRT稍高,这一结果与王军等[7]研究相似。通过比较脊髓最大受量发现,3D-CRT较IMRT稍高,这可能与未行双锁骨上区放疗有关;IMRT的加速器跳数较3D-CRT稍多,这可能是设计3D-CRT计划时使用锲形滤板导致跳数增加所致。而靶区CI差异无统计学意义,从靶区适形性方面,IMRT较3D-CRT有明显优势,但HI无明显差异。

本研究结果显示,胸中段癌靶区PTV剂量学及HI的比较,差异无统计学意义,IMRT的CI较3D-CRT优势明显,这与国内研究结果相似[8-9]。同时IMRT在正常组织(尤其肺组织)的保护方面明显优于3D-CRT,肺组织各受照剂量3D-CRT较IMRT高。但咸婧等[8]研究结果显示,IMRT的V5值一般较3D-CRT高,与本研究有所不同,原因为:3D-CRT一般为三野照射及加锲形滤板,角度较大,经过肺组织较多,照射肺组织体积较大,而IMRT虽然用五野照射,但照射方向角度较小,照射肺组织体积较小,肺高剂量区及低剂量区体积比3D-CRT有所减少;另外,IMRT子野较多,适形度比3D-CRT好,每个角度放疗时正常肺组织受量较小。本研究中还显示,IMRT心脏照射体积较3D-CRT增加,但差异无统计学意义,脊髓最大受量的比较,3D-CRT较IMRT有所增高,故在食管胸中段癌的患者IMRT较3D-CRT有明显优势。

本研究结果显示,食管胸下段癌靶区PTV剂量学及HI、CI的比较,差异有统计学意义,表明IMRT比3D-CRT在靶区适形度方面具有明显优势。但在肺组织保护方面,3D-CRT各受照剂量数值较IMRT高,这与Chadra等[10]结果相似,考虑与肺的解剖特点有关。肺一般呈圆锥形,下肺的体积较中肺及上肺体积大,故IMRT虽然角度较小,但照射体积未必较3D-CRT少。3D-CRT对于心脏的照射体积较IMRT大,3D-CRT的脊髓最大受量高于IMRT,但差异均无统计学意义,这与李定杰等[11]研究结果相符。IMRT的MU较CRT稍多,故在食管胸下段癌的患者IMRT比3D-CRT有优势。

综上所述,无论是颈段、胸上段及胸中、下段癌,IMRT在CI方面明显优于3D-CRT,而胸中段及胸下段癌的HI,IMRT亦明显优于3DCRT。但2种方法在正常组织保护方面有所不同,颈段及胸上段癌于在肺及脊髓方面,IMRT未见明显优于3D-CRT;而胸中段癌在肺组织的保护方面,IMRT明显优于3D-CRT,但在脊髓及心脏的保护方面无明显优势;胸下段癌在肺及脊髓方面,IMRT也未见明显优于3D-CRT。故从总体来看,IMRT较3D-CRT计划有优势,尤其在食道表面剂量,由于射线经过低密度组织肺,因为剂量的二次建成效应,食道表面形成低剂量区,由于IMRT为多野及多方向照射,故食管表面剂量较3D-CRT高,IMRT较3D-CRT计划更有优势。但病灶的不同位置优势大小有所不同,故可根据患者不同的情况来选择不同的治疗计划,尚不能说IMRT完全优于3D-CRT。同时本研究只是从剂量学角度分析,但真正的临床价值要更大规模临床随访予以证实,尤其食管胸下段癌,以往以手术为主,现在随着放疗技术改进,尤其IMRT在临床上的应用,是否能与手术取得相似的效果,尚有待进一步证实。

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