胸中段食管癌有无均整器模式下的固定野调强与容积旋转调强放疗剂量学比较

赖沛宝 管世王 王丹丹 王继宇 孟凡军 林志雄

1揭阳市人民医院放疗科，广东 522000；2汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科，广东 515031

放疗是食管癌一种非常重要的治疗手段［1］。目前食管癌放疗常用的技术包括固定野调强放疗（ssIMRT）及容积旋转调强放疗（VMAT）。2种技术各有其特点，其中ssIMRT可按要求对射野内各点的输出剂量进行调制，从而获得较好的剂量分布。VMAT在适形指数（CI）、机器跳数（MU）以及治疗时间方面更有优势。但在危及器官（OAR）保护方面目前尚未得到明确结论［2-3］。因此食管癌患者更适合采用何种调强技术仍需进一步研究。放疗技术的大幅发展有赖于均整器（FF）的应用，均整器可使靶区剂量均匀分布，但同时会降低剂量率、增加出束时间（DT）［4］及射野外的放射剂量。无均整器模式（FFF）可在一定程度上避免上述缺点［5-6］，目前已在肺癌、前列腺癌、头颈部肿瘤等的放射治疗中得到验证［7-9］。目前关于食管癌FFF放疗方面的研究比较少，本文就食管癌靶区分别应用ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF这4种技术制作的靶区进行剂量学比较及讨论。

1 资料与方法

1.1 本研究所用仪器设备定位扫描：西门子SOMATOM Definition AS open大孔径CT。计划系统：美国瓦里安Eclipse 15.5版本的计划系统。加速器：美国瓦里安Trilogy医用直线加速器。

1.2 病例选取选取2018年10月至2019年9月在揭阳市人民医院就诊并行根治性放疗的胸中段食管癌患者20例，其中男15例，女5例；年龄范围为43～80岁，平均年龄63.5岁；均为病理确诊的食管鳞癌；根据美国癌症联合会（AJCC）第8版区域淋巴结和远处转移（TNM）分期，T2～T4，N0～N3，M0。

1.3 体位固定及CT扫描患者仰卧位，双臂自然下垂至身体两侧，使用真空袋固定，西门子大孔径CT进行定位扫描，层厚及层间距均为5 mm。扫描范围上界至颅底，下界至第2腰椎下缘，然后将获得的CT图像传输至美国瓦里安Eclipse 15.5版本的计划系统。

1.4 靶区勾画大体肿瘤区（GTV）包括胸部CT或正电子发射计算机断层显像（PET-CT）、胃镜、食管造影、定位CT等影像参考的食管原发肿物以及PET-CT摄取增高或直径＞1 cm的食管旁淋巴结。临床肿瘤区（CTV）包括高危临床肿瘤区CTV1及低危临床肿瘤区CTV2；CTV1包括GTV轴向外扩5～10 mm及纵向外扩10 mm的食管及食管旁组织，不包括区域淋巴结；CTV2包括CTV1纵向外扩20～40 mm及纵膈2、4、7区淋巴引流区和双侧锁骨上淋巴结引流区，CTV根据椎体及血管等结构适当调整。计划靶区（PTV）在各CTV基础上立体均匀外扩5 mm。OAR包括脊髓、双肺（除外CTV部分）及心脏。

1.5 靶区处方要求食管癌靶区处方剂量：CTV1的计划靶区（PCTV1）总剂量6 000 cGy/28 F，CTV2的计划靶区（PCTV2）总剂量5 400 cGy/28 F。PTV＞95%的体积接受≥100%处方剂量，＜1%的体积接受≥107%处方剂量。OAR剂量限制：双肺V5≤65%，V20≤30%，V30≤20%；心脏D40≤60%；脊髓最大剂量（Dmax）＜40 Gy，脊髓计划区Dmax＜45 Gy。

1.6 计划设计所有放疗计划均由2位中级以上的物理师共同完成。计划基于美国瓦里安Trilogy直线加速器模型设计，能量有2种（6 MV和6 FFF），Dmax率分别为600 MU/min和1 400 MU/min。该类型的加速器配有60对多叶光栅（MLC），中间40对叶片厚度为5 mm，外侧20对叶片厚度为10 mm。放射治疗计划采用了ssIMRT及VMAT分别使用了FF和FFF 2种模式，每位患者共设计了4个放射治疗计划（ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF）。

ssIMRT计划均采用各向异性分析算法（AAA），计算网格大小为2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm；采用固定机架角动态滑窗法实现，设计5个共面野，布野角度为120°、40°、320°、230°，剂量率为600 MU/min。VMAT计划均采用三弧照射（其中2个断弧照射整个靶区，360°避开角度为60°、-120°、300°、-240°，1个360°全弧，只照射颈部）。Dmax率为600 MU/min，机架角度间隔为2，机架旋转速率为4.8 deg/s。

1.7 计划评估指标CI＝（TVpi/TV）×（TVpi/Vpi），其中，TVpi为处方剂量线面包绕的靶区体积，TV为靶区体积，Vpi为处方剂量线面所包绕的所有区域的体积。均匀性指数（HI）＝D5%/D95%，其中，D5%为5%的靶区体积的最高剂量，D95%为95%体积的最低剂量。

1.8 统计学处理采用SPSS 22.0统计软件，按照数据是否为正态分布分为两类，符合正态分布的数据用均数±标准 差（）表 示，采 用 方 差 分 析 法 对ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF这4种计划的剂量学参数进行比较，P＜0.05为差异有统计学意义；差异有统计学意义的参数运用方差分析方法中的最小显著差数法（LSD）进行两两比较，P＜0.05为差异有统计学意义。非正态分布的数据采用中位数（四分位间距）［M（QR）］形式表示，采用非参数秩和检验对4种计划的剂量学参数进行比较，P＜0.05为差异有统计学意义；差异有统计学意义的参数运用非参数检验中的独立样本检验进行两两比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

胸中段食管癌患者4种计划靶区的剂量学参数比较见表1。（1）靶 区 剂 量 参 数：ssIMRT-FF、ssIMRT-FFF、VMAT-FF、VMAT-FFF 4种计划均可满足临床需求。在靶区剂量分布方面，4种计划的PTV Dmax、平均剂量（Dmean）、CI、HI均未见明显区别。（2）OAR剂量：4种计划的脊髓Dmax、心脏（Dmean、V10、V20、V40）以及双肺（Dmean、V5、V20、V30）均未见明显差异。（3）MU及DT：4种计划中VMAT-FF MU最低［572.00（82.00）］，且差异有统计学意义（Z＝33.65，P＜0.05）。而DT则是VMAT-FFF最短［（37.08±17.32）s］，且差异有统计学意义（F＝15.04，P＜0.05）。计划间比较发现VMAT技术相比于ssIMRT技术有更低的MU及更短的DT（ssIMRT-FF＞VMAT-FF，ssIMRT-FFF＞VMAT-FFF，均P＜0.05）；FFF模式相比于FF模式的DT更短 但MU更 高（ssIMRT-FFF＞ssIMRT-FF，VMAT-FFF＞VMAT-FF，均P＜0.05）。

表1 20例胸中段食管癌患者4种计划靶区的剂量学参数比较

3 讨 论

食管癌在我国一种常见的恶性肿瘤，居恶性肿瘤的第7位，发病率可达14.9/10万［10］。放疗是食管癌的重要治疗手段，随着技术的进步，放疗技术从常规放疗发展至三维适形放疗再到ssIMRT及VMAT，靶区适形性及周围器官保护都有极大的提升［11-12］。而近年来，关于FFF模式下的放疗也日益兴起，FFF模式与FF模式在物理学上的差异主要表现为剂量率高、空气中输出因子（机头散射因子/准直器散射因子）较低、射线质软、小面积射野产生更高的表面剂量、大面积射野产生相当或更低表面剂量、半影较小、射野外剂量（外围剂量）较小［13］。

本研究就胸中段食管癌调强方式以及有无均整器模式展开研究，发现ssIMRT与VMAT技术无论是在FF模式还是FFF模式下均可满足靶区覆盖要求，并且在PTV Dmax、Dmean、HI、CI及OAR方面均未见明显差异。但本研究中发现，4种计划的DT差异有统计学意义，其中VMAT-FFF的DT最短［37.08±17.32）s］，差异有统计学意义（P＜0.05）。4种计划两两比较发现，无论是FF还是FFF模式，VMAT的DT均小于ssIMRT，且差异均有统计学意义（均P＜0.05）。2种技术出束方式的区别导致上述差异，这点在既往研究中也被证实，全段食管癌的研究中，VMAT相比于ssIMRT所需的加速器跳数更低，因此执行时间可缩短近一半［14］；在鼻咽癌的研究中两者的治疗时间甚至相差70%［15］。另外，发现VMAT-FFF的DT明显小于VMAT-FF模式，且差异有统计学意义（P＜0.05）。考虑原因为FF降低剂量率，导致DT延长［4］。既往在肺癌立体定向放疗FFF的研究中也有类似结论，相比于FF，FFF可大幅缩短治疗时间，且靶区的剂量相当，正常组织的受量也没有增加［16-17］。DT是影响治疗时间的主要因素，治疗时间是评估放疗技术优劣的重要参数。减少治疗时间可以降低患者体位改变的概率进而提高治疗的精度。治疗时间的延长或可导致目标靶区在治疗过程中移位从而导致脱靶，且对于一些特殊固定体位的患者，减少治疗时间可大大减少治疗不适感，提高患者的顺应性［18］。

同时本研究还发现4种计划的MU有明显差异，其中VMAT-FF的MU最低，且经过两两比较发现FFF的MU增高，差异有统计学意义（P＜0.05）。原因考虑为FFF移除了FF更换成薄铜片导致射线软化，使得FFF的6MV-X射线质更接近4MV-X射线质，因此在相同剂量下FFF需要输出更多MU以满足深部区域处的靶区剂量［13］。众所周知，MU的增加会增加患者身上的散射辐射剂量，加大了诱发第二原发癌的风险性。但既往也有研究表明FF的运用会导致机头的漏射辐射和散射辐射增加，及增加其治疗射野外的放射剂量［19］。但本研究并未就FFF及FF进行辐射散射方面的研究，因此暂不能得出FFF与FF在辐射散射方面的差异，这也是本研究的不足之一。

综上所述，食管癌放疗中，上述4种放疗技术均可满足临床需求，且在PTV Dmax、Dmean、HI及CI方面均未见明显差异。VMAT-FFF在DT上更有优势；而VMAT-FF MU最低。在临床上可根据具体情况选择合适的放疗技术。

利益冲突：作者已申明文章无相关利益冲突。