简化适形调强技术与调强适形放疗在胸段食管癌放疗中的剂量学比较

张 丽 汪 志 崔珍珍 刘自强 童铸廷

食道癌由于其具有强烈的侵袭性和转移性等恶性生物学表型，成为世界上六大癌症死因之一[1]。我国是食管癌高发国家，其病死率居我国恶性肿瘤病死率第4位[2]。胸段食管癌患者，部分因局部肿瘤晚期不能手术，另一部分因年龄大、心肺功能不全或心理因素等，不能耐受或拒绝手术治疗，对于这些患者，放射治疗为主要的治疗手段。在食管癌的放疗中，调强适形放疗技术(intensity-modulation radiotherapy,IMRT)与三维适行放疗技术(3-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)比较，在提高肿瘤靶区剂量同时，能更好的保护靶区周围重要的组织器官，从而提高了肿瘤局部控制率，降低了放疗相关并发症发生率[3-5]。本课题组分析比较了30例胸段食管癌5野和7野IMRT计划剂量学差异，结果显示7野IMRT计划未显示出明显的剂量学优势[6]。但是IMRT计划也有自身的一些不足，例如照射子野数过多导致照射时间过长，增加了危及器官低剂量照射的体积。 而近年来简化适形调强放疗技术的提出在一定程度上弥补了传统适形调强放疗技术的一些不足。简化调强适形放疗(simplified IMRT，sIMRT)相比IMRT计划，有治疗时间缩短，可减少体部器官运动引起的误差，可降低机器耗损等方面优点。目前sIMRT计划在乳腺癌、肺癌及头颈部肿瘤的治疗中已经显示出一定的优势[7-8]，但是关于sIMRT计划在食管癌的应用研究仍较少。本研究通过比较简化sIMRT计划和IMRT计划在胸段食管癌在剂量学上的差异，探讨sIMRT计划在临床应用中的潜在价值和可行性，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择安徽医科大学第一附属医院肿瘤放疗科2016年5月至2017年2月收治的20例胸段食管癌患者为研究对象。在患者中，男性14例，女性6例；年龄59～79岁，中位年龄72岁；胸上段4例，胸中段11例，胸下段5例；有区域淋巴结转移5例；病灶长度2～10 cm，平均长度为3.95 cm;鳞状细胞癌19 例，鳞状上皮高级别上皮内瘤变1例。

1.2 体位固定 采用Med-Tac真空体袋固定，平卧位，双手抱肘置额前，激光线体表标记靶中心及其上下3组9个定位十字线，用于减少摆位误差。

1.3 CT扫描 扫描范围自C6上至肋膈角下5 cm，扫描层厚为3～5 mm。

1.4 放疗靶区勾画 大体靶体积(gross tumor volume,GTV)：包括临床上检测到的肿瘤阳性病灶，本研究中为食管原发肿瘤和纵隔淋巴结转移灶；食管病灶定义为CT上食管壁厚闭合状态时>5 mm，扩张状态时>3 mm，并结合胃镜及食管吞钡摄片检查，综合考虑。淋巴结转移灶定义为气管食管沟淋巴结(无论大小)及纵膈及肺门淋巴结短径≥10 mm。临床靶体积(clinical target volume，CTV)包括GTV和亚临床病灶。CTV：GTV在头脚方向上、下外放3cm，在四周外放1 cm。计划靶体积(planning target volume，PTV)包括CTV、摆位误差和呼吸、心跳等器官运动所致的靶区移位, CTV在头脚方向上、下外放1cm，在四周外放0.5 cm。

1.5 危及器官勾画 勾画患者体表轮廓、肺、脊髓、心脏等危及器官。体表及肺由Pinnacle 9.2治疗计划系统自动勾画；心脏的勾画不包括心脏大血管；脊髓勾画为脊髓外放3 mm。

1.6 靶区剂量及危及器官剂量设定 PTV照射至DT 60 Gy/30次，95%等剂量线完全覆盖PTV；PTV内部剂量差异为±7%；危及器官受照射剂量：单侧肺V20≤28%，总肺V20≤25%；总肺平均剂量(mean dose,Dmean)≤18 Gy；心脏Dmean≤30 Gy；脊髓最大剂量(maximum dose,Dmax)不超过其最低耐受剂量45 Gy。

1.7 治疗计划 每例患者均进行2种计划设计，sIMRT 4野或5野计划,IMRT 4野或5野计划，根据治疗计划进行优化，选择最优方案，每组sIMRT和IMRT计划野数一致。

1.8 观察指标 靶区适形度指数(conformity index,CI)：CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref[9]，CI值越接近于1，靶区适形度越高。靶区靶区剂量均匀度指数(homogeneity index，HI)：HI=D5/D95[10]，HI值越接近于1，靶区内及剂量分布越均匀。≥60 Gy的PTV体积百分比：V100，V100越高，靶区内处方剂量覆盖率越高。总肺受照剂量超过5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy的肺体积占总肺体积的百分比：V5、V10、V20、V30及总肺Dmean；脊髓Dmax；心脏受照剂量超过40 Gy、50 Gy的体积占总体积的百分比：V40、V50及心脏Dmean；治疗子野数；MU值：MU值越高，治疗时间越长。

2 结果

2.1 靶区PTV剂量参数比较 IMRT计划的CI、HI及V100均优于sIMRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 sIMRT计划与IMRT计划靶区PTV剂量参数比较

2.2 危及器官相关参数指标 sIMRT及IMRT计划的肺受照剂量均控制在可接受范围内，总肺V5、V10、V20、V30及总肺Dmean差异无统计学意义(P>0.05)。IMRT计划在控制脊髓最大剂量方面较sIMRT计划有优势，可降低脊髓受照剂量，差异有统计学意义(P<0.05)。2种治疗计划比较，心脏Dmax，心脏V40、V50及心脏Dmean差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2、表3。

表2 sIMRT计划与IMRT计划肺剂量学参数比较

表3 sIMRT计划与IMRT计划脊髓、心脏剂量学参数比较

2.3 MU值及子野数比较 sIMRT计划单次治疗MU值及子野数均少于IMRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 sIMRT计划与IMRT计划MU值及子野数比较

3 讨论

在我国，食管癌的发病率及病死率均高居全国恶性肿瘤第4位，对于不能手术或不能耐受手术的患者，放疗为主要治疗手段之一，胸段食管癌位于纵膈内，毗邻心脏、脊髓、肺等重要器官，对于局部病灶大或伴有区域淋巴结转移者，3DCRT计划靶区适形度较差，不能很好的满足临床剂量学要求。有研究[11]表明，IMRT计划在靶区剂量分布和正常组织保护方面，更优于3DCRT计划。理论上，IMRT计划照射野越多，获得理想剂量分布的可能性越大，但随着照射野增多，治疗时间、机器耗损以及质量保证、剂量验证环节工作量亦明显增大，不利于临床治疗的实施。有学者[12]认为，对于胸段食管癌，调强5野治疗计划可完全满足临床计划要求。在本研究中，IMRT及sIMRT均采用4野或5野治疗计划，sIMRT计划为人为简化了的调强适形放疗技术，其定义为：单射野的小子野数目平均不超过5个；单个小子野面积不小于10 cm2；小子野照射机器跳数10 MU以上[13]。与IMRT计划相比，sIMRT计划明显减少了照射野子野数目，且MU值明显低于IMRT计划，MU值降低可缩短治疗时间，减少体部器官运动引起的误差，子野数目减少可降低机器耗损。目前关于sIMRT计划应用方面的文献较少，最近的研究[14-16]显示,sIMRT计划在胃癌、肝癌、鼻咽癌以及乳腺癌研究中已经显示出一定的优势。在胃癌的研究中显示，虽然sIMRT计划在靶区的适形度和均匀性上略逊于IMRT计划，但是在危及器官的保护上，sIMRT计划要优于IMRT计划，特别肝脏的V15和Dmean要明显的低于IMRT计划，且两者存在显著差异[14]。 朱川等[15]在原发性肝癌治疗研究中得出了相类似的结论：就靶区剂量学评价，sIMRT与IMRT计划相当或略逊，然而前者在子野数、MU值(以及治疗时间即机时利用率及治疗比)上明显优于IMRT计划。此外，在鼻咽癌研究中得出的结论更加有力的验证了sIMRT计划在临床应用中的潜在价值。 虽然sIMRT计划的靶区内剂量均匀度差于IMRT计划，但其剂量学参数能满足临床上的要求，并且，在总子野数上，采用sIMRT计划较IMRT计划显示出明显的优势[16]。尽管如此，sIMRT计划在食管癌中的应用价值目前鲜有报道。本研究通过对比常规IMRT和sIMRT计划的剂量学参数发现，胸段食管癌4野或5野sIMRT计划基本上能满足临床上靶区剂量学的要求，但在靶区适形度和靶区剂量分布均匀性上均较IMRT计划差，故对于靶区情况复杂，病灶大，位于食管上段伴淋巴结转移的情况，推荐使用IMRT计划，或设计7野照射sIMRT、IMRT计划，能更好的提高靶区剂量分布。但不可否认，本研究结果提示sIMRT计划也可满足临床上相当一部分食管癌患者治疗的靶区需求。不仅如此， sIMRT计划相比IMRT计划可减少机器的跳数，从而减少机器的损耗，延长机器使用寿命，减少治疗时间，降低患者费用。因此，在不影响治疗效果的情况下，可优先考虑使用sIMRT计划。

在胸段食管癌的放疗中，放射性肺损伤在急性期主要表现为肺毛细血管及肺泡细胞的充血水肿，慢性期表现为肺组织纤维化改变，且肺部感染可进一步加剧放射性肺纤维化。目前放射性肺损伤特别是肺纤维化为不可逆性改变，无特殊有效治疗方法，严重时可威胁患者生命，所以，我们只有通过控制放疗中肺受照剂量来减少放射性肺损伤的发生概率。与放射性肺炎相关的指标主要有肺V20、V30，其中，V20为放射性肺损伤独立影响因子，V30可预测放射性肺炎的发生概率。本研究中，双肺V20、V30值，IMRT计划较sIMRT计划控制的更低，但无统计学差异，表明两者在保护肺组织上作用相似。肺V5值越大，表明有越多的肺组织受低剂量射线照射，对于有基础肺功能不全患者，有出现广泛放射性肺损伤的风险。理论上，sIMRT计划减少了照射野子野数目，可降低V5值，但IMRT计划对肺受量进行限制后，V5值也得到了很好的控制，两者差异无统计学意义(P<0.05)。脊髓为剂量限制性器官，照射剂量不能超过其最低耐受剂量，IMRT计划在降低脊髓最大剂量方面明显优于sIMRT计划，特别是对于胸上段食管癌，食管靶区邻近脊髓时。在心脏保护方面，2种治疗计划作用相似。

综上所述，在胸段食管癌放疗中，推荐使用4野或5野sIMRT和IMRT计划，两者均有很好的靶区剂量分布，在保护危及器官方面，作用相似，因sIMRT计划可节约成本，减少治疗时间，减少体部器官运动引起的误差，在临床中值得推广。但是在本研究中，食管中、下段患者占多数，4野及5野sIMRT计划和IMRT计划基本可满足其临床需求。但对于食管上段较复杂病例，4野sIMRT和IMRT计划难以满足剂量学要求，推荐使用5野或7野sIMRT和IMRT放疗计划。因7野调强放疗计划照射野多，治疗时间长，在食管癌放疗中的应用需进一步探索。