上段食管癌不同放射治疗计划的剂量学研究

(江苏省苏北人民医院放化疗科,江苏扬州,225001)

放射治疗是上段食管癌(包括颈段、上胸段)的主要治疗手段之一。临床上通常采用先大野照射,再缩野对肿瘤局部加量的治疗技术。但由于受脊髓耐受剂量的制约,无论是常规治疗技术还是三维适形放射治疗技术(3 DCRT)都很难进一步提高治疗剂量。调强适形放射治疗(IMRT)可对射野内各点的输出剂量按要求进行调制,从而使靶区三维剂量分布更加适形,显著改善靶区剂量均匀性同时减少周围器官的照射,有望进一步减少并发症,提高生活质量[1-2]。作者应用三维治疗计划系统比较上段食管癌放射治疗中3 DCRT与IMRT的剂量学差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本院放疗科2008年开展的上段食管癌放射治疗 22例。其中女9例,男 13例,中位年龄51(44～67),均为首程放疗。

1.2 体位固定和CT扫描

患者取仰卧位,双臂下垂至身体两侧,采用头颈肩模固定。在GE 16排、70 cm孔径CT下进行自由平静呼吸CT无间断扫描,层厚5mm,扫描范围全颈部和胸部,获得CT图像后通过专用网络传输到三维放射治疗计划系统。

1.3 靶区、危及器官定义

应用VARIAN Eclipse治疗计划系统在CT影像上勾画出临床靶区(CTV),包括可见的肿瘤原发灶并在其上下外放2～3 cm,左右、前后外放1.5 cm;计划靶区(PTV)包绕CTV及颈段食管旁淋巴结、颈深淋巴结、锁骨上淋巴结、上胸食管旁淋巴结,上界达到环甲膜。定义脊髓和双侧肺为患者的危及器官(OARs)。

1.4 放射治疗计划设计

CTV剂量使用VARIAN Eclipse治疗计划系统设计治疗计划。瘤床局部加量至6 500 cGy。3 DCRT:首先对PTV采用4野等中心照射,尽量避开脊髓,200 cGy/次,总剂量5 000 cGy,1次/d,5 d/周,共25次。然后用3野等中心或两前野加滤板方式单独对 CTV加量 1 600 cGy,200 cGy/次。如此,CTV照射共32次。

IMRT:采用6MV X线照射,5野均分(0°、72°、144°、216°、288°)布野方式进行逆向动态优化设计。PTV为180 cGy/次,总剂量5 040 cGy;CTV为230 cGy/次,总剂量6440 cGy,1次/d,5 d/周,共28次。剂量-体积约束条件为:PTV、CTV内最大剂量≤105%的处方剂量,最小剂量≥95%的处方剂量;脊髓1%体积接受照射的最大剂量D01≤4 000 cGy,双侧肺接受20 Gy的体积百分比V20≤20%。各约束条件的优化权重大小顺序为:CTV>PTV>脊髓>双侧肺。

1.5 评估指标

①PTV、CTV:最大剂量(Dmax)、最小剂量(Dmin)和平均剂量(Dmean);以及至少接受相应处方剂量水平照射的体积百分比V 95%、V 100%、V105%;

靶区剂量不均匀性指数(H I)[3]:

H I=D5%/D95%

其中D5%和D95%分别是5%和95%靶区所受的照射剂量。HI值越大(越远离1)说明该计划的脊梁分布均匀性越差。

靶区适合度指数(CI)[4-5]:

其中VT为靶体积,VT.ref为参考等剂量线面所包绕的靶区的体积,Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积。CI取值在0～1,越靠近1说明靶区适合度越好。

②OARs:脊髓1%体积接受照射的最大剂量D01;双肺接受20Gy的体积百分比V 20和双肺的平均剂量Dmean。

2 结 果

2.1 靶区剂量学比较

由表1可见2种计划的靶区覆盖率V95%,差异有统计学意义(P<0.05),IMRT的靶区覆盖率明显优于 3 DCRT;就PTV、CTV的Dmax而言,3DCRT与IMRT间差异无统计学意义(P>0.05);而其 PTV、CTV 的Dmean和 Dmin之间差异有统计学意义(P<0.05),IMRT的PTV、CTV对应的Dmean和Dmin更接近处方剂量,3 DCRT的PTV最小剂量不到处方剂量的50%。

由表2可见与3 DCRT相比,IMRT的CI、H I均更接近1,说明其靶区适合度和靶区剂量均匀性相对更好;此外,就 PTV、CTV而言,PTV的CI较CTV接近1,而H I却相反,说明PTV的靶区适合度较好,而靶区剂量均匀性不如CTV。

2.2 OARs剂量学比较

由表3可见,IMRT与3DCRT相比脊髓D01明显降低,双肺 Dmean、V 20略有增高,差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 2种计划的靶区和危及器官的剂量学比较

表2 2种计划的CI和HI比较

表3 2种计划的OARs剂量学比较

3 讨 论

3DCRT和IMRT在食管癌放射治疗中被广泛应用,在肿瘤得到高剂量照射的同时,能减少周围正常组织和危及器官的照射剂量[6-7],降低放疗引起的毒副反应。但因颈段、胸廓入口处及上胸段食管由于其所在身体部位的厚度差异大,食管的位置距体表的距离在纵轴方向自上而下变化很大,而其靶区常常与脊髓的关系密切,对发生在上述部位的食管癌进行放射治疗时,应用照射野强度均匀的3DCRT技术难以达到靶区剂量均匀性的要求,并且时常因为避免脊髓最大受量超过4 500 cGy,刻意牺牲一部分靶区,导致靶区覆盖率也急剧降低。此外,对上段食管癌采用先前后野照射至3 600 cGy,再用电子线补量,最后对肿瘤原发灶区X线加量的方法,经笔者计算脊髓受量往往会超过4 500 cGy,达5 000 cGy以上。而IMRT应用在上段食管癌时,因其独特的优势,可以在保证在脊髓受量尽可能低的情况下,靶区均匀性和靶区适合度均优于3 DCRT,使靶区接受高剂量的照射,与3 DCRT相比其最大值较小,最小值较大,平均剂量更接近处方剂量,这与本文所得出的靶区剂量不均匀性指数的趋势是一致的。虽然采用IMRT技术时,由于布野方式的原因导致双肺Dmean、V20略高于3DCRT,分别为(799.43±22.25)cGy、(16.89±0.60)%,但仍低于双肺耐受剂量V20≤20%、Dmean<1 300 cGy的要求。

IMRT治疗采用与3 DCRT不同的分次治疗剂量,两者达到相同的生物效应时,分别需要多少照射次数和总剂量,可以用LQ公式来计算。根据已知条件,采用IMRT时,PTV为180 cGy/次,总剂量5 040 cGy;CTV 为 230 cGy/次,总剂量6 440 cGy,1次/d,5 d/周,共28次,计算得到其生物效应相当于采用3 DCRT时,对PTV进行23次照射,总剂量4 600 cGy,对CTV进行35次照射,总剂量7 000 cGy。可见在IMRT可以使肿瘤原发灶获得更高的生物等效剂量,并且能够缩短治疗时间,原发灶和预防照射区的照射同时开始、结束、减少摆位误差,避免不必要的冷点和热点。

总之,使用IMRT技术对上段食管癌进行治疗时,采用共面、等角度布野,计划设计过程简单,效率也高,可以同时使原发灶和预防区得到满意的剂量分布,靶区剂量均匀性和适合度得到很大改善。原发灶可以获得比3 DCRT更高的等效剂量,有利于提高肿瘤控制率。

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