部分弧容积旋转调强与固定野动态调强技术对中老年人上段食管癌剂量的影响

李明 马建华 王忠明 刘桂荣 蒋淑年 周杰

(连云港市第二人民医院放疗科，江苏 连云港 222023)

食管癌是最常见的消化道肿瘤〔1〕，放射治疗是食管癌主要治疗手段，随着放疗技术的不断进步，调强放疗(IMRT)取代了常规放疗和三维适形放疗，不仅提高了治疗的精度，而且降低了正常组织的照射剂量，减少了放疗相关不良反应的发生〔2，3〕。但IMRT也有一定的缺陷，比如治疗时间较长，增加分次内误差〔4〕，可能导致肿瘤相对生物效应降低〔5〕。容积旋转调强(VMAT)是IMRT的新形式，机架运动的时候，多叶光栅(MLC)叶片也不停运动形成各种形状，剂量率、机架旋转速度都是变化的。VMAT是更加复杂的IMRT，已经应用在许多肿瘤的治疗上，在脑瘤、前列腺癌、宫颈癌上均取得较好的疗效〔6～8〕。本文通过比较老年患者仰卧位部分弧容积旋转调强(PVMAT)和5野固定野动态调强(DIMRT)技术在上段食管癌放疗中的剂量学差异，为临床应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究对象 选取接受调强放射治疗的食管癌患者作为研究对象，年龄57～80岁，平均(70.2±6.4)岁，中位年龄73岁，男5例，女5例。

1.2 定位方法 患者均采用仰卧位，热塑体膜固定，在自由呼吸状态下应用东软CT模拟机行放疗前定位，扫描层厚为0.5 cm。扫描图像通过瓦里安Aria网络系统传输到Eclipse11.0治疗计划系统(TPS)。

1.3 靶区勾画和处方剂量要求 医生在TPS上勾画肿瘤靶区(GTV)，临床靶区(CTV)包括GTV前后左右外扩0.5 cm，上下两端外扩3.0 cm，同时包括锁骨上、淋巴引流区，根据解剖屏障作相应调整。计划靶区(PTV)为CTV上下外扩1.0 cm，前后左右外扩0.5 cm。95%PTV处方剂量60.0 Gy，分次剂量2.0 Gy/次，5次/w。危及器官(OAR)包括双肺和脊髓。OAR限量：双肺V20<28%、平均剂量(Dmean)<15 Gy，脊髓最大剂量(Dmax)<45 Gy。

1.4 治疗计划设计 物理师采用瓦里安Eclipse11.0计划系统，所有计划采用AAA算法，MLC为60对，中间40对为0.5 cm宽，两边分别为10对1.0 cm宽。选择6MVX射线制定计划。PVMAT计划采用1个顺时针181～179°弧加1个部分弧逆时针90～270°。DIMRT选用5个固定野动态调强。PTW729平板剂量仪和Octavius 4D验证计划〔9〕。

1.5 计划评价 通过剂量体积直方图(DVH)评估靶区和OAR的剂量分布。将处方剂量归一到95%的PTV体积，两种计划的靶区和OAR分别进行分析和评价。(1)PTV的评价指标：靶区剂量适形性指数(CI)和均匀性指数(HI)评估靶区剂量分布。CI采用Vant′Riet〔10〕公式，CI =(TVRI/TV)×(TVRI /VRI)，TV为靶体积，TVRI为95%处方等剂量线包绕的靶体积，VRI为95%处方等剂量线包绕的体积，CI越接近1说明适形度越好。靶区剂量HI参考ICRU 83号报告，定义为HI=(D2%-D98%)/D50%，D2%、D98%、D50%分别为2%、98%和50% PTV体积的接受剂量〔11〕，HI值越小说明靶区剂量分布越均匀。(2)OAR评价指标：双肺的V5、V10、V20、 V30、Dmean和脊髓的Dmax。(3)治疗跳数和治疗时间。

1.6 统计学方法 采用SPSS19.0软件行t检验。

2 结 果

2.1 等剂量分布比较 同一层横断面比较，PVMAT计划及DIMRT计划差异不大，见图1。

2.2 靶区的CI和HI比较 PVMAT计划与DIMRT计划CI分别为(0.82±0.074 vs 0.80±0.089;t=1.76，P>0.05)；HI分别为(0.067±0.022 vs 0.063±0.017;t=0.67，P>0.05)。两种计划CI及HI比较差异无统计学意义。

图1 两种计划横断面对比

2.3 OAR剂量评价 PVMAT计划与DIMRT计划比较双肺的V5、V10、V20、V30、Dmean和脊髓的Dmax差异有统计学意义(P<0.05)。其中，PVMAT计划双肺的V20、V30和脊髓的Dmax优于DIMRT计划，但DIMRT计划双肺V5、V10和Dmean 优于PVMAT计划。见表1。

表1 两种计划双肺和脊髓的剂量参数比较

2.4 跳数时间比较 PVMAT计划和DIMRT计划的机器跳数比较差异有统计学意义〔(441.8±55.1)MU vs(1 011.7±235.9)MU;t=-8.64，P<0.05〕，DIMRT机器跳数将近是PVMAT计划跳数的2.3倍。由于PVMAT治疗操作步骤较少，治疗时间PVMAT计划比DIMRT计划时间短很多〔(131.2±8.26)s vs (252.4±70.60)s;t=-5.49,P<0.05〕。

3 讨 论

VMAT作为IMRT和弧形治疗的结合，通过优化机架旋转的角度、调整MLC的形状及输出剂量率，对靶区进行强度调制。同时由于上段食管癌所处位置人体曲面弧度比较大，食管距体表的距离在人体纵轴方向自上而下变化较大，手术难度大，并发症多，且很多患者都是中老年人，一般采取放射治疗。为了保护脊髓和肺，本文设计PVMAT计划从上方布野，可以分担从脊髓和下部分肺组织穿射到达肿瘤组织的剂量。以减少放射性肺炎和脊髓炎的发生率。

IMRT能降低食管癌肺V20和V30，比三维适形具有更好靶区适形度，靶区剂量分布更均匀〔12〕。但也有不足之处。刘丽虹等〔13〕研究不同位置食管癌单弧VMAT计划与IMRT计划比较表明上段食管癌V5、V10增大，而V20、V30减小。美国放射肿瘤学协作组在一个前瞻性研究中发现，V20的大小与放射性肺炎的发生率高低有关，经多因素分析，V20是放射性肺损伤的独立因子〔14〕。杨留勤等〔15〕经多因素分析认为全肺V30为发生大于2级肺急性放射反应的独立相关因素。现在放射治疗还主要以肺的V20为主要指标评价肺的剂量可接受度。近年来，肺低剂量研究增多，沈文斌等〔16〕研究食管癌三维适形照射肺低剂量与放射性肺炎关系时，经多因素分析结果显示，双侧肺平均剂量、V5、V20和V25为患者发生大于1级急性放射性肺炎的独立影响因素。Jo等〔17〕治疗非小细胞肺癌时进行单因素分析表明，全肺平均剂量(MLD)、V5、V10、V20均与放射性肺炎的发生率相关。本研究PVMAT计划与DIMRT计划比较得到了相似的结论，PVMAT计划V5和V10增大和双肺Dmean稍有增加，而V20、V30减小。本研究提供了一种供临床参考的方法，到底是选择小剂量大体积还是选择高剂量小体积，具体选择根据实际情况而定。

梁健等〔18〕研究得到VMAT计划脊髓最大剂量为43 Gy，比IMRT平均低1 Gy。高瀚等〔19〕比较食管癌VMAT和IMRT的Meta分析研究数据显示，VMAT技术用于治疗食管癌时能将治疗时间比IMRT平均缩短至323.5秒，分析单次2 Gy组别时机器跳数平均减少了134.2 MU。本研究PVMAT计划同样也减少脊髓的最大剂量。治疗时间也大幅减少，与高瀚等〔19〕统计分析的结果一致。但靶区的适形度和均匀度差异无统计学意义，可能由于方法及所用的加速器和计划系统算法不同，结果存在一定的差异。

综上，食管癌的放疗技术不断发展。IMRT则无论在靶区优化和正常器官保护方面优于三维适形放疗。PVMAT技术在治疗时间、治疗跳数等方面有较大优势。在靶区适形度和均匀度方面比DIMRT更优或相当，正常器官保护方面优劣参半。因为其还处于发展阶段，各种功能技巧需要不断开发运用及算法需要不断改进，患者的疗效是否得到改善也需要医生长时间的观察和研究。