胸上段食管癌动态IMRT与3DCRT计划的剂量学对比研究

袁一枫，李 军，谭 飞，葛和平，茅冬俊

(苏北人民医院放疗科，江苏扬州225001)

调强放疗(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)与三维适形放疗(three-dimensional conformal radiation therapy，3DCRT)相比，在临床上有很多优势，首先能够优化配置照射野内各线束的权重，使剂量分布在三维空间上与临床靶区的实际形状相一致，并能使计划靶区内的剂量分布更加均匀，同时也使得计划靶区的边缘形成非常陡的剂量梯度。其次IMRT的效率更高，因为利用逆向算法使计算机对多叶光栅进行自动控制和调节，无需其他照射野形状进行修饰。对于上段(包括颈段、胸上段)食管癌的放疗临床上大多采用先普通野照射，然后再缩野对肿瘤局部加量的治疗技术。由于受危及器官(OARs)耐受剂量的限制，不管是常规放疗还是3DCRT都很难进一步提高靶区剂量，最终影响治疗效果。IMRT是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满足临床要求，这样就大大改善了靶区剂量的均匀性，减少周围正常组织的受照，并进一步减少并发症［1］。作者利用美国瓦里安公司的 Eclipse三维放疗计划系统对上段食管癌采用3DCRT、IMRT治疗的剂量学的差异进行比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2006年至2010年收治的86例经病理证实的上段食管癌患者，其中女性41例，男性45例;年龄40～75岁，中位年龄 53岁;均为首程放疗。

1.2 放疗体位固定和CT扫描 患者均取仰卧位，双臂自然下垂至身体两侧，采用头颈肩模固定。在GE八排、70 cm孔径CT下进行，自然平静呼吸，CT无间断扫描，层厚5 mm，扫描范围为全颈和全胸，获得CT图像后通过CT工作站网络传输到美国瓦里安公司E-clipse三维放疗计划系统。

1.3 靶区、OARs定义 靶区由本科资深放疗医生用美国瓦里安公司 Eclipse治疗计划系统和飞利浦pinncle3医生工作站在CT影像上勾画出临床靶区(CTV)，包括可见的肿瘤原发灶，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、锁骨上淋巴结和上胸食管旁淋巴结，上界达到环甲膜。将脊髓和双肺视为患者的OARs。

1.4 放疗计划设计 CTV剂量使用美国瓦里安公司的Eclipse三维放疗计划系统设计治疗计划。瘤床局部加量至65 Gy。这里1 Gy=100 cGy，以下同。1)3DCRT:首先对计划靶区PTV采用6 MV X线，4野等中心照射，两野避开脊髓，2 Gy/次，总剂量50 Gy，1次/d，5 d/周，共25次。然后用三野等中心或两前野加滤板方式单独对CTV加量16 Gy，2 Gy/次。如此，CTV照射共32次;2)IMRT:采用6 MV X线照射，五野均分(机架角度分别为 0、72、144、216、288 度)的布野方式进行逆向动态优化设计，多叶光栅运动方式为滑窗式。PTV 为 1.8 Gy/次，总剂量 50.4 Gy;CTV 为2.3 Gy/次，总剂量 64.4 Gy，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≤107%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≤42 Gy，双肺接受20 Gy的体积百分比V20≤25%。各约束条件的优化权重大小顺序为:CTV＞PTV＞脊髓＞双肺。

1.5 评估指标 1)PTV、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V95%、V100%、V107%;2)靶区剂量均匀性指数(homogeneity index，HI)［2］:HI值越接近1说明该计划的剂量分布均匀性越好;3)靶区适合度指数(conformity index，CI)［3－4］:CI取值在0～1，越靠近1说明靶区适合度越好;4)OARs:脊髓1%体积接受照射的最大剂量D01;双肺接受20 Gy的体积百分比V20和双肺的平均剂量Dmean。

1.6 统计学处理 采用SPSS 15.0统计软件进行统计学分析，两种治疗计划剂量学差异比较采用配对t检验，检测水准 α =0.05。

2 结果

2.1 靶区剂量学比较 在中心层面处IMRT计划比3DCRT计划要好。两种计划的靶区覆盖率V95%，比较差异有统计学意义(P＜0.05)，IMRT的靶区覆盖率明显好于3DCRT;PTV、CTV的Dmax，3DCRT与IMRT间比较差异无统计学意义(P＞0.05);而其PTV、CTV的Dmean和Dmin之间比较差异有统计学意义(P＜0.05)，IMRT的PTV、CTV 对应的Dmean和Dmin更接近于处方剂量，3DCRT的PTV最小剂量还不到处方剂量的50%。3DCRT和 IMRT相比较，IMRT的 CI、HI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;而就 PTV、CTV而言，IMRT的PTV的 CI较CTV接近1，而HI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。见表1、2，图1、2。

2.2 OARs剂量学比较 IMRT与3DCRT相比脊髓D01明显降低，双肺Dmean、V20略有增高，比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。见表3。

表1 两种计划下靶区和OARs的剂量学比较

表2 两种计划下CI和HI的比较

表3 两种治疗计划下OARs的剂量学比较

3 讨论

目前在食管癌放疗中广泛使用3DCRT和IMRT技术，不但使肿瘤得到了高剂量的照射，而且也减少了靶区周围正常组织和器官的照射剂量［5］。但在上段食管癌治疗中，由于因颈段、胸廓入口处及上胸段食管由于其所在身体部位的厚度、曲面、组织密度等差异较大，食管的位置距体表的距离在纵轴方向自上而下变化很大，而靶区通常与脊髓相距较近，对此类部位的食管癌进行放疗时，用传统的3DCRT技术难以达到靶区剂量均匀性的要求，并且为避免脊髓受量过高，常常不得不牺牲局部靶区，这就导致靶区覆盖率急剧降低。临床也有对上段食管癌采用先前后野照射至36 Gy，照完后再用电子束补量，最后对肿瘤原发灶区进行X线加量的照射方法，但经作者统计脊髓受量往往会超过42 Gy，甚至达到45 Gy以上。不过由于IMRT技术的出现，特别是五野IMRT在上段食管癌治疗时因其独特的技术优势，不但可以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好于3DCRT，而且在肿瘤靶区得到高剂量的照射时，与3DCRT相比其靶区内的最大剂量点相对较小，最小剂量点较大，即平均剂量更接近处方剂量，这说明靶区剂量分布更均匀。但采用IMRT技术照射时，由于布野方式［6］的原因导致双肺 Dmean、V20略高于 3DCRT，分别为(799.43 ±22.25)cGy和(16.89 ±0.60)%，但仍远远低于双肺耐受剂量V20≤25%、Dmean＜13 Gy的要求，因此对整个治疗影响不大。

由于IMRT治疗通常采用与3DCRT不同的分次剂量，两者为达到相同的生物效应，分别需要多少照射次数和总剂量，我们可以用公式来计算。根据已知条件，采用 IMRT 时，PTV 为1.8 Gy/次，总剂量50.4 Gy;CTV 为 2.3 Gy/次，总剂量 64.4 Gy，1 次/d，5 d/周，共28次，计算得到其生物效应相当于采用3DCRT时，对PTV进行23次照射，总剂量为46 Gy，对CTV进行35次照射，总剂量为70 Gy。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、热点［7］。总之，使用IMRT技术对上段食管癌进行放疗时，采用共面、等机架角度布野，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［8］。原发灶可以获得比3DCRT更高的等效剂量，有利于提高肿瘤控制率，减少患者的毒副反应，提高生活质量。

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［8］克利福德昭，阿皮萨勒申那拉克斯，厄兹伊其特.实用肿瘤调强放射治疗［M］.冯平柏译.南京:江苏科学技术出版社，2006:1－33.