食管癌静态调强与容积调强放疗中肺损伤的剂量学因素分析▲

何志杰 王晓敏 赵一电 唐 广 孙秀珂 陈 龙

(1 河南省安阳市肿瘤医院放疗四科，安阳市 455000；2 河南省安阳地区医院血液科，安阳市 455000；3 广西医科大学附属肿瘤医院放疗科，南宁市 530021)

食管癌静态调强与容积调强放疗中肺损伤的剂量学因素分析▲

何志杰1王晓敏1赵一电1唐 广2孙秀珂1陈 龙3*

(1 河南省安阳市肿瘤医院放疗四科，安阳市 455000；2 河南省安阳地区医院血液科，安阳市 455000；3 广西医科大学附属肿瘤医院放疗科，南宁市 530021)

目的探讨食管癌静态调强放疗(sIMRT)与容积调强(VMAT)中肺损伤的剂量学因素。方法对40例首次治疗食管癌病人分别采用sIMRT或VMAT放疗，对比两种放射方法双肺耐受量及放射性肺损伤剂量学因素。结果双肺V20、V30的剂量较sIMRT降低，与放射性肺损伤有关的因素有V20、V30、Dmean，差异具有统计学意义。结论剂量学因素可以较好地预测放射性肺损伤的发生，其中肺V20、V30的剂量是放射性肺损伤的关键因素。

食管癌；放射性肺损伤；容积调强；调强放疗

放射治疗是食管癌的主要治疗手段之一。食管癌调强放疗(intensity modulated radiotherapy，IMRT)技术在放射物理学方面具有一定的优势，肿瘤靶区在三维方向上得到较好的剂量分布控制，提高了肿瘤局控率，同时降低周围正常组织的受照射剂量，减少了周围正常组织的放射性损伤[1]。对于胸段食管解剖位置，其与脊髓和心脏邻近且体表外轮廓曲线变化度较大，一种兼有旋转照射优点的静态IMRT(static intensity modulate radiotherapy，sIMRT)模式应运而生[2]。动态容积调强又称容积调强弧形治疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)其在前列腺癌、脑瘤、头颈部肿瘤的剂量分布不亚于sIMRT，且具有显著缩短治疗时间的优势[3～5]，但在肺组织损伤方面尚未见报道。本研究通过40例食管癌VMAT、sIMRT计划的设计，比较肺损伤的剂量学因素，探讨食管癌放射治疗理想的治疗模式。

1 资料与方法

1.1 一般资料 安阳市肿瘤医院2012年7月至2013年1月期间食管癌住院患者40例，其中男23例，女17例，年龄41～88岁，中位年龄65岁。颈段5例，胸上段18例，胸中段16例，胸下段1例。经活检组织病理确诊40例均为鳞癌，双肺均未见结核及肺病变。TNM分期：T3N0M023例，T3N1M013例，T4N0M02例，T4N1M02例(UICC2009TNM分期)。纳入标准：①全部经食管镜活检取得病理结果；②全部为鳞癌；③首成治疗为单纯放疗。排除标准：①未取得病理结果；②病理结果为腺癌、小细胞癌或其他类型；③影像学上排除双肺未见转移、结核及其他肺病变。

1.2 方法

1.2.1 定位 首先体位固定，颈段患者采用头颈肩热塑面罩，其余均采用体模热塑面罩。采用GE公司light speed 64排CT胸部模拟定位，增强剂用23%碘海醇。扫描前在面罩上贴上铅点，从硬腭到肾上腺层厚5 mm连续扫描，使扫描的基线通过患者体表的标记点。扫描完成后，将图像传输至Oncentra计划系统。我院自2012年3月份起使用Elekta Synergy影像引导治疗系统，为kv级CBCT，可将直线加速器与影像设备相结合，在放疗过程中对六个自由度平面及旋转误差进行校正。

1.2.2 确定和勾画靶区 为执行统一标准，定CT图像的窗宽300 HU，窗位100 HU。将得到的图像按照ICRU82号文件进行靶区勾画，靶区勾画由放射科1名副主任医师和我科2名主治医师以上同时勾画。依靠临床和放射学的标准来确定原发肿瘤，同时勾画临床靶体积(clinical target volume，CTV)、计划靶体积(planning target volume，PTV)和危及器官(organs at risk，OAR)。

1.2.3 放疗计划的设计 VMAT：采用旋转拉弧适形技术，每2度给1个照射野，具体弧数、起始角度视具体病灶而定，优化选取计划。sIMRT：采用固定野动态调强技术，视具体病例采用5～7个主照射野和适当的子野进行设计，优化选取计划。sIMRT的处方剂量要求与VMAT相同，此外为保证计划之间的可比性，要求所有IMRT接受处方剂量的PTV与VMAT相等，sIMRT关键器官的受量在保证PTV受量与VMAT相等的情况下尽量低。PTV模拟处方剂量为60 Gy/30 f，剂量归一在PTV平均剂量，要求处方剂量的100%等剂量曲线包含PTV≥95%，PTV的110%处方剂量的体积(V110)<10%，PTV内不存在冷点，食管壁上不存在热点[1]。脊髓最大剂量≤45 Gy。对应sIMRT计划，设置全肺、脊髓和正常组织优化限制参数，均采用各向异性分析算法进行剂量计算。

1.2.4 放射治疗计划设计 全程设计两组调强放疗计划：静态调强和容积旋转调强。其中DT均为每次200 cGy，靶区中95%的PTV体积剂量为60Gy/30f，并且对纵膈内淋巴结转移患者，其肿大淋巴结被包括在临床靶体积内。

1.3 评估指标 将食管癌患者两组计划完成后的各项指标进行比较。将肺V5定义为肺接受超过5 Gy照射的肺体积占全肺体积百分比；将肺V10定义为肺接受超过10 Gy照射的肺体积占全肺体积百分比；将肺V20定义为肺接受超过20 Gy照射的肺体积占全肺体积百分比；将肺V30定义为肺接超过3 0Gy照射的肺体积占全肺体积百分比；将肺V50定义为肺接超过50 Gy照射的肺体积占全肺体积百分比。观察食管癌患者经过调强放疗后正常组织器官和肺(减去所包含的PTV部分)组织的平均剂量(Dmean)、最大剂量(Dmax)、 肺最小剂量(Dmin)和肺V5、V10、V20、V30、V50。患者治疗均采用VMAT方法，评估VMAT中的左肺V20、V30，右肺V20、V30发生放射性肺损伤的主要因素。根据RECIST疗效评价标准(2000)进行靶病灶的评价：完全缓解(CR)，所有靶病灶消失；部分缓解(PR)，靶病灶最长径之和与基线状态比较，至少减少30%；未完全缓解/稳定(IR/SD)，存在一个或多个非靶病灶和/或肿瘤标志物持续高于正常值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0进行分析，计量资料以均数±标准差(x±s)表示，两种计划肺剂量学比较采用配对t检验，VMAT计划中放射性肺损伤比较采用成组t检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 临床疗效 放疗结束后1年门诊复查，根据食道造影片及胸部CT对比，临床完全缓解34例，部分缓解4例，无缓解2例，1年总生存率达95%。

2.2 两组计划双肺耐受量的比较 两组计划在双肺耐受量上比较具有差异，其中V5、V10、V20、V30差异具有统计学意义(P<0.05)，而V50差异无统计学意义(P>0.05)，详见表1。

表1 VMAT与sIMRT治疗计划危及器官组织的剂量比较 (x±s，%)

2.3 放射性肺损伤的比较 40例患者采用VMAT治疗后，是否发生放射性肺炎重新分组。单独比较VMAT计划在肺耐受量比较具有差异，其中左肺V20、V30、Dmean，右肺V20、V30差异明显。详见表2和表3。

表2 剂量学临床因素与左肺放射性肺炎相关分析

表3 剂量学临床因素与右肺放射性肺炎相关分析

3 讨 论

随着计算机技术的发展，调强放疗在食管癌的方面的应用日益广泛，在保证肿瘤靶区剂量均匀性的前提下如何能处理好提高靶区的照射剂量和降低脊髓、肺和心脏的照射剂量之间的关系，是提高治疗效果的关键。但是调强放疗会产生一定的肺损伤，放射性肺损伤的临床症状一般在开始放疗后4～16周出现，主要为吞咽困难、少痰干咳、胸闷气短、胸部疼痛，严重者甚至出现窒息、低热、血细胞异常，而且抗菌治疗没有效果。为确定是否形成肺损伤，需要进行早期放射性肺炎、肺纤维化和胸部X线等相关检查。在放疗早期，肺部会发生充血和渗出改变，同时在放射的相应部位会出现纹理增多和边缘较模糊的小片状影，严重时会相互融合到一起。若放射区域出现放射性肺炎，会有一部分经过治疗后被吸收，但是也有一部分患者放射区的肺纹理密集、粗乱，出现明显的纤维化，通过牵拉作用使邻近的组织发生移位，出现健康区域代偿性肺气肿。而放射性肺损伤成为了限制食管癌放疗的主要因素。

本组40例食管癌病例行容积旋转放射治疗后，1年生存率为95%，近期疗效高于食道癌三维适形放射治疗，远期效果尚在观察中。食管癌常规分割放射治疗的疗效多年来无明显提高，5年生存率约8%～16%[6]，王澜等[7]报道1、3年生存率分别为39.3%～62%、10.7%～22.5%。放疗失败的主要原为肿瘤局部复发和未控，高达70%～80%。因此，多数学者认为提高肿瘤局部照射剂量有可能提高其局部控制率进而提高远期生存率，但放射性肺、脊髓和心脏损伤是限制胸部肿瘤放疗剂量提高的重要因素，肿瘤推量的同时需要考虑正常组织的损伤。肺损伤在食管癌放射性损伤中是重要的损伤之一，当全肺受到照射时，发生放射性肺损伤的阈值很低，约为6～8 Gy(全身照射时)，但部分肺组织受到照射时，放射性肺损伤的阈值一般为20～30 Gy[6]。

调强放疗可显著增加肺的低剂量照射体积，双肺与脊髓、心脏解剖位置的特殊性，决定了其在剂量优化的矛盾性。降低双肺的受量必然会提高脊髓、心脏的照射量。本研究在保证脊髓、心脏在正常耐受量下，优化肺的剂量。尤其当食管病灶较长较大时，往往因为肺组织耐受量的限制而不能保证靶区的足够剂量。本研究中，VMAT的肺V5较sIMRT增加了9%，差异具有统计学意义(P<0.05)，V20和V30差异亦有统计学意义(P<0.05)。有研究显示，V20不仅与放射性肺炎的发生率相关，而且与其严重程度也明显相关[8]。本研究中，VMAT较sIMRT降低双肺V20、V30更加明显，因此在预防及降低放射性肺炎的发生率及严重程度方面有一定的意义。

与静态IMRT相比，VMAT是一种全新IMRT技术[9]，除多叶光栅、剂量率可调节外，机架旋转速度也具有可调节性。机架旋转过程中射线出束，剂量率、射野形状、机架旋转速度可同时可变可调。VMAT技术最大优势是在不降低剂量分布的同时，进一步减少治疗时间和MU数，从而提高靶区生物效应和单位时间内患者治疗数量[10]，理论上降低2次致癌概率[11]。本研究全程采用VMAT计划执行治疗，单独比较每个患者在治疗计划中的左肺和右肺的V20、V30、Dmean、Dmax、Dmin。郭小毛等[12]发现V30的大小明显预示了放射性肺损伤发生的概率：>35%时有46%的患者发生了放射性肺炎，而V30位于5%～35%之间的患者放射性肺炎的发生率只有20%。因此，选择V20、V30及Dmean作为衡量放射性肺损伤的参数有特殊的意义，其与国外Marks[13]报道一致。本研究显示，当右肺V20加剂量达(20.14±7.73) cGy、右肺V30的剂量达(9.93±3.95)cGy和右肺Dmean剂量达(1131.89±156.75)cGy，发生了放射性肺炎；左肺V20剂量达(27.32±5.24)cGy，左肺V30剂量达(22.08±6.12)cGy发生了放射性肺炎。当全肺受照射体积占全肺体积20%剂量达(23.67±6.32)cGy时，发生了放射性肺炎。

总之，对于食管中空型器官，不同的病变长度对计划适形有一定的要求。VMAT较sIMRT显著改善靶区剂量，降低双肺V20、V30的剂量，尤其是可显著缩短治疗时间，提高治疗效率，但其疗效还需进一步临床评估。VMAT在食管癌的应用具有良好的发展前景，是食管癌放疗的理想模式。

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DosimetryresearchofradioactiveinjurylungsinpatientswithesophagealcancertreatedwithsIMRTandVMAT

HEZhijie1,WANGXiaomin1,ZHAOYidian1,TANGGuang2,SUNXiuke1,CHENLong3

(1TheFourthRadiotherapyDepartment,TumorHospitalofAnyangCity, 2HemotologyDepartment,AnyangRegionHospital,Anyang455000,Henan; 3RadiotherapyDepartment,AffiliatedTumorHospital,GuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,GuangxiP.R.China)

ObjectiveTo explore dosimetry factors of radioactive injury lungs in patients with esophageal cancer treated with static intensity modulate radiotherapy (sIMRT) and volumetric modulated arc therapy(VMAT).Methods40 first treated esophageal cancer patients were performed with radiotherapy by the formula of sIMRT and VMAT alternatively. Tolerance dosage of the two lungs and dosimetry factors of the two methods were compared.ResultsV20and V30were much lower in patients receiving VMAT than those receiving sIMRT. Factors related to radioactive lung injury included V20, V30, and Dmean(P<0.05).ConclusionsDosimetry factors can predict well the occurrence injury of lungs. V20, V30,Dmean of lung are important factors for injury of lung.

Esophageal cancer; Radioactive injury of lung; Static intensity modulate radiotherapy; Volumetric modulated arc therapy

广西自然科学基金资助项目(编号：2011GXNSFA018225)

何志杰(1981～)，男，在读硕士，主治医师，研究方向：食管癌放疗。

R 735.1

A

1673-6575(2014)04-0434-04

10.11864/j.issn.1673.2014.04.14

2014-04-10

2014-06-08)

*通讯作者