食管癌放疗过程中食管移动度分析

张云波，李 敬，郑丽萍，李锦秋，张建光，于会明

食管癌为常见恶性肿瘤之一，发病率和死亡率分别占全部肿瘤的第七位和第六位[1]。放疗是食管癌主要治疗手段之一[2]。颈段食管癌以放疗作为首选治疗手段，胸段食管癌除cT1b/T2N0低危的患者可以直接采用食管癌切除术，其余cT1b-4a、N0-N+无远处转移食管癌采用新辅助放化疗联合根治术[3-5]。随着放疗技术的提高，放疗要求也越来越精准。器官运动是产生误差的一个主要方面。目前CBCT(cone-beam CT)广泛应用于放射治疗过程中目标验证、治疗计划修改和图像引导，对器官运动和摆位误差监测也更加方便[6-7]。确定器官运动范围为临床医师靶区勾画提供了重要参考。目前可采用各种办法控制因呼吸运动导致的器官运动，如肺脏和肝脏放疗中采用了呼吸门控、4D-CT(four-dimensional computed tomography)及腹部压板等技术来控制呼吸对器官运动的影响。而对食管癌放疗中食管的活动度研究较少。食管容易受到呼吸运动、心脏运动、消化道生理运动及进食影响而发生位置改变。本研究通过测量食管位置来分析食管在左右方向和前后方向的活动度，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料选择我院2020年1月至2020年4月接受放疗的食管癌患者17例，其中男性10例，女性7例；年龄48～75(63.5±8.42)岁；病理类型均为鳞癌。见表1。

表1 17例食管癌患者临床特点

1.2 体位固定和治疗方法应用CT模拟定位，全部患者定位前禁饮食6 h以上，采用仰卧位，热塑膜固定。CT平扫和增强扫描，扫描层厚为3～5 mm。必要情况下应用MRI和/或PET-CT扫描与定位CT进行图像融合。患者采用IMRT(intensity-modulated radiotherapy)或VMAT(volumetric modulated arc therapy)治疗，每周应用CBCT进行位置验证。

1.3 测量方法观察食管两个维度的变化，即左右维度和前后维度，通过两个维度的变化模拟食管的各向动度。以隆突层面作为基准层面，以脊柱正中线与脊柱前缘水平线垂直点为零刻度点。在脊柱前缘水平线方向测量食管与零刻度点距离，测得两组数据。一组位于左侧为正值，另一组位于右侧为负值。通过脊柱正中线测量食管与零刻度点距离。测得另两组数据，一组位于前方为正值，另一组位于后方为负值。见图1。根据定位图像及CBCT图像测量食管位置，每位患者记录4次测量数据。

图1 测量示意图

1.4 统计学分析应用SPSS 25软件进行统计分析，对左右两侧值和前后两侧值分别进行比较。对两组差值进行正态性检验。若符合正态分布应用配对t检验，如不符合正态分布应用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

通过测量，左右方向最大值为2.61 cm，最小值为-1.51 cm，最大差值为2.53 cm，最小差值为0.3 cm。食管位于最左侧均值为1.40 cm，最右侧均值为0.34 cm。通过对两组差值进行Shapiro-Wilk检验P=0.18，符合正态分布。对食管位置比较进行配对t检验，两组比较差值为(1.069±0.577)cm，95%CI为0.771～1.365 cm，t=7.630，P<0.001。见图2。

图2 食管左右方向运动

在前后方向最大值为1.93 cm，最小值为-0.63 cm，最大差值为1.22 cm，最小差值为0 cm。食管位于最前侧均值为0.98 cm，最后侧均值为0.57 cm。通过对两组差值进行Shapiro-Wilk检验P=0.05，根据Q-Q图像判断认为符合正态分布。对食管位置比较，两组比较差值为(0.414±0.278)cm，95%CI为0.271～0.557 cm，t=6.153，P<0.001。见图3。

图3 食管前后方向运动

3 讨论

图像引导的放疗(image-guided radiation therapy,IGRT)在食管癌治疗中应用非常普遍。目前通常用千伏级(kV)CBCT或二维透视骨性标记对治疗计划进行验证[8]。精准放疗技术，如IMRT和VMAT可提供更好的剂量分布和降低正常危及器官受量，同时治疗过程中肿瘤位置的变化和肿瘤体积的缩小会对靶区产生影响[9]。提高肿瘤定位的准确性，可减少放射对周围正常组织的影响。然而，呼吸导致的肿瘤运动给靶区定位带来挑战[10-12]。

食管活动可由蠕动、呼吸运动和心脏跳动引起，主要是由呼吸运动导致[2,13]。Lone Hoffmann等对食管运动受呼吸运动和心脏跳动的影响进行了研究，通过CBCT来收集运动范围，总体平均移动范围左右方向2.9 mm，头脚方向8.8 mm和前后方向4.1 mm；呼吸运动导致食管平均移动位置左右方向为2.7 mm，头脚方向为8.4 mm，前后方向为3.5 mm；心脏跳动导致食管平均移动位置左右方向为1.0 mm，头脚方向为1.5 mm，前后方向为1.4 mm[14]。可见呼吸运动对食管移动影响较大，特别是在头脚方向。国外有研究食管移动度在侧方、头脚方向和前后方向分别为(3.5±1.8)mm、(8.3±3.8)mm和(4.0±2.6)mm[13]。唐源等对食管胃结合部腺癌通过钛夹标记测量肿瘤分次内移动度在左右、腹背、头脚方向上分别为(0.92±0.95)mm、(2.27±2.73)mm和(9.95±5.48)mm，肿瘤分次间移动度在左右、腹背、头脚方向上分别为(6.56±4.19)mm、(5.69±3.29)mm和(6.49±4.37)mm[15]。有研究比较了自由呼吸和屏气状态下的食管移动，发现屏气技术在食管癌放疗中可减少位置移动[16]。

本研究对食管左右和前后方向进行测量，在隆突层面食管位置多位于左侧脊柱前方，少数情况位于右侧，仅有1例患者在一次测量中位于脊柱前缘后方。在本研究中食管左右方向的移动较前后方向明显，考虑食管后方为脊柱，限制了在前后方向的移动，在不同测量层面也会导致研究结果的差异。有研究基于隆突和基于骨性解剖定位验证的比较，与骨性标记相比，基于隆突的定位验证靶区覆盖降低了8%。肿瘤完全局限于胸中段时，隆突定位验证可能稍微有利[17]。准确勾画放疗靶区可以提高肿瘤控制和降低毒性反应[18-19]。通过测量食管动度对勾画靶区有重要意义，勾画靶区时需要考虑器官的运动情况。根据国际辐射单位和计量委员会(International Commission Radiological Units,ICRU)第62号和第83号报告，内靶体积(internal target volume,ITV)是指由于人体内部器官运动所形成的体积和形状的变化范围[20-21]。ITV须将所有呼吸因素考虑进去，包括呼吸运动中肿瘤变形。在食管癌放疗中很少勾画ITV，所以在靶区勾画时应当考虑到食管的运动。食管癌应该有两个ITV，包括GTV外扩的ITV和CTV(clinical target volume)外扩的ITV。食管癌的运动不像肺癌运动存在规律性，本研究采取的4个时间节点也不能代表食管运动的最大范围。在调强放疗中，GTV给量时应当考虑食管运动情况，防止脱靶。

本研究中测量食管在左右和前后方向上的位置移动，用定位图像和CBCT图像难以测量在头脚方向移动。食管在头脚方向也存在移动，有研究者通过置入定位标记进行三维方向测量食管移动。食管癌大体肿瘤近端和远端的94%的亚临床病灶在3 cm以内，97%的亚临床病灶在5 cm之内[3，22]。CTV勾画在头脚方向会适当外扩，这也会降低头脚方向移动带来的影响。随着放疗技术提高，靶区的准确性越来越受到重视，应尽量通过提高靶区准确性来提高肿瘤控制，减少正常组织受量。