食管癌放疗应用容积旋转调强放疗技术的可行性研究

牛锐，胡永强

（濮阳市油田总医院 肿瘤放疗科，河南 濮阳 457001）

临床上，放疗技术是治疗食管癌的重要手段，其5年生存率为10%～30%，而局部未控或复发所致的治疗失败达70%～80%[1]。对此，如何在提升靶区覆盖率的同时提高局控率、减少正常组织损伤成为当前食管癌放疗的重要问题。静态调强放疗（intensity modulated radiation therapy, IMRT）可以在降低正常组织受照剂量的同时确保靶区覆盖率的有效提升，故剂量分布及预后较好。但IMRT的治疗时间长，相对生物效应降低，容易增加患者的不适感及治疗期间的不确定因素。近年来，在图像引导放射治疗基础上研发的容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy, VMAT）新技在高效、快捷及准确方面得到广泛认可，其不仅可以缩短治疗时间，还能精确治疗促使疗效显著提升。本研究以本院2016年8月至2018年7 月收治的食管癌患者为对象，通过与IMRT的对比、分析，进一步探讨了VMAT治疗食管癌的可行性，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组36例食管癌患者均经内镜病理证实，其中，男28例，女8例；年龄50～80岁，平均（64.5±4.9） 岁；包括胸下段6例，胸中段12例，胸上段11例，颈段7例。临床分期：I期8例，II 期 11 例，III 17 例。

1.2 方法

①电子计算机断层扫描（computed tomography,CT）定位：以激光灯在胸部正中线及两侧定位后做十字标记，放置金属点，经局域网将CT图像传至治疗计划系统。②靶区勾画 ：大体肿瘤体积（gross tumor volume, GTV）包括食管肿瘤及转移淋巴结，食管病变以食管壁厚度≥0.5 cm、纵隔转移淋巴结以短径＞1.0 cm为标准，结合形状与密度进行勾画；临床靶体积（clinical target volume, CTV）为食管肿瘤前后上下外扩2.0 cm，左右外扩0.5 cm；区域淋巴结外扩0.5 cm；计划靶体积（planning target volume, PTV）为CTV前后上下外扩1.0 cm，左右外扩0.5 cm，区域淋巴结外扩0.5 cm。③计划设计：使用医科达公司Monaco计划系统，分别设计IMRT与VMAT两种放疗计划。VMAT计划设计顺时针 3个分段弧（180°～240°、300°～60°、120°～180°）旋转治疗，剂量率600 mu/min；IMRT计划应用共面5野非均分照射。PTV处方剂量均为60 Gy/30 F，每周5次的常规分割的治疗方式。

1.3 计划评估及验证

①经剂量体积直方图（dose-volume histogram,DVH）对比IMRT与VMAT两种计划PTV受照的适形指数（conformity index, CI）和均匀性指数（heterogeneity index, HI）；CI值越接近 1靶区适形度越好，HI值越接近1靶区均匀性越好[2]。②对双肺V5、V10、V20，心脏Dmean及脊髓Dmax等正常组织进行评价。③在医科达公司Versa HD直线加速器下，利用PTW公司Octavius 4D和Detector 1 500电离室矩阵剂量验证系统对食管癌患者的两种调强计划进行剂量验证，采用Gamma对测量结果进行分析，按3 mm/3%误差标准分析数据[3]。④比较两种计划的有效治疗时间（treatment time, TT）和总机器跳数（monitor unit,MU），单次治疗加速器的出束时间为有效治疗时间。

1.4 统计学方法

统计软件包SPSS 23.0处理数据，正态分布的数据资料采用配对t检验，非正态分布的数据资料采用配对Wilcoxon符号检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 适形指数和均匀性指数

两种计划的靶区覆盖率相似，在此前提下，VMAT计划PTV的CI优于IMRT计划（P＜0.05）；与IMRT计划相比，VMAT计划PTV的HI更接近1（P ＞0.05）。见表 1。

表1 两种计划CI和HI对比 （±s）

表1 两种计划CI和HI对比 （±s）

治疗计划 CI HI VMAT 0.965±0.068 0.979±0.067 IMRT 1.106±0.033 1.001±0.039 t值 7.91 1.20 P值 0.000 0.237

2.2 危及器官剂量学比较

IMRT与VMAT计划的各危及器官均符合临床要求，VMAT计划与IMRT计划相比较，IMRT计划双肺的V5、V10略低于VMAT计划（P＞0.05）；但V20明显增高（P＜0.05）；VMAT计划的心脏Dmean（Gy）和脊髓Dmax（Gy）均明显低于IMRT计划（P＜0.05）。

2.3 Gamma通过率

IMRT与VMAT两种放疗计划的平均Gamma通过率均＞97%；IMRT的Gamma通过率平均值为97.46%，VMAT的Gamma通过率平均值为97.34%，对比差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.4 总机器跳数与有效治疗时间

VMAT计划的MU平均为458.56，IMRT计划的MU平均为519.84，两种计划相比MU减少达11.79%，对比差异有统计学意义（P＜0.05）。VMAT的 TT为 136.2 s，IMRT的 TT为 282.8 s，两种计划相比TT缩短达51.84%，对比差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

在各种肿瘤疾病的治疗中，IMRT一直是放射治疗的重要技术；而在食管癌的放疗中，IMRT的应用也十分广泛。但IMRT的治疗时间长、机器跳数多，容易增加患者的不适感及诸多不确定因素，一定程度上对疾病的治疗效果产生不良影响。VMAT是基于旋转照射的动态容积IMRT技术，已有报道指出[4]，在前列腺癌、颅脑头颈部肿瘤的治疗中，VMAT的剂量分布不亚于IMRT，且在缩短治疗时间方面具有显著优势。由于IMRT采用共面非均分5野照射，受限于角度优化的不足，只有在增加射野数的情况下才能确保靶区的适形性有效提高，但这会进一步延长治疗时间。VMAT正好可以解决IMRT存在的角度优化问题，该技术可以360°单弧或多弧设定的任何角度进行旋转照射，故剂量分布理想，靶区适形度及均匀性更佳。文献报道[5]，VMAT与IMRT用于食管癌的治疗，在靶区剂量分布上的差异不明显，二者均能较好满足临床计划的精度要求。本研究通过对比发现，VMAT计划靶区的CI明显优于IMRT计划（P＜0.05），且PTV的HI更接近1，提示VMAT可以提高靶区的适形性和均匀性。VMAT计划双肺的V5、V10略高于IMRT计划（P＞0.05）但V20体积较IMRT明显降低（P＜0.05），与相关研究报道[6-7]的结果基本一致。此外，相比于IMRT，缩短治疗时间是VMAT的最大优势。缩短治疗时间，有助于提升设备的利用率，一方面，可以缓解紧张的医疗资源状态；一方面，也会减少不自主运动及器官运动带来的靶区移位，亦可降低治疗时患者出现的不适感。与此同时，缩短治疗时间，还能增加肿瘤组织的相对生物剂量，这在提升疗效方面有着巨大潜能。有研究报道[8]，在肛管癌治疗的过程中，VMAT较IMRT的MU减少达64%～70%，TT缩短达72%～88%。而本研究VMAT的MU较IMRT减少达11.79%，TT较IMRT缩短达51.84%，与上述研究的报道有相似之处，也存在一定差距。分析原因，可能与计划系统及其加速器的不同有关，VMAT的技术相对比较复杂，治疗计划系统、设备、参数的不同均可能对计划优化结果及执行情况产生一定影响。

综上所述，VMAT在提高靶区CI和HI、减少MU、缩短TT及明显地降低心脏和脊髓受照剂量方面较IMRT更具优势，故VMAT技术用于食管癌的放疗有很好的可行性。