CT增强剂对食管癌三维适形放疗剂量分布的影响

朱鹭超 石丽婉 傅丽蓉 林 勤

食管癌是我国常见的恶性肿瘤之一，近年来，由于三维适形放疗(3-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)等技术的应用，原发灶靶区可得到更高的剂量,缩短了全程治疗时间，进一步提高了患者的生存率，生存质量也有了明显的改善[1，2]。3DCRT的靶区勾画对CT图像有较高的要求，因而引入了影像增强剂。增强剂的引入不可避免地会导致患者CT值的改变，而治疗计划系统(treament planning system,TPS)是通过电子密度(由CT值换算而来)对放疗剂量进行计算，患者在治疗时是没有注射增强剂的，这样就会导致放疗处方的误差。我们应用ICRU83号[3]报告评估CT增强对食管癌3DCRT的剂量影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择10例胸中段食管癌患者，男性6例，女性4例。年龄45～68岁，中位年龄54.5岁。病灶长度为6～10 cm，病理类型为鳞状细胞癌。无碘过敏史及用碘禁忌证,所有患者治疗前均签署知情同意书。

1.2 体位固定及CT定位

患者仰卧位，双手上举抱肘，真空垫固定，并在3个激光中心贴上铅豆。采用GE的CT模拟定位机(RT)扫描，扫描范围为第4颈椎上缘至第3腰椎下缘，扫描参数为120 kV，采用自动毫安技术，扫描时间1圈/ s,层厚5 mm,层间距5 mm,螺距1.75,床速17.5 mm /圈。同一体位下连续接受2次CT扫描,第1次为平扫,第2次为增强扫描。平扫后采用高压注射器注射欧乃派克80 ml，压力3.5 ml/s，延迟35 s扫描。扫描的2组CT图像通过局域网传至计划系统(Varian Eclipse exteral beam planning 6.5和Pinnacle 9.2)。以下CT平扫图像简称C-，CT增强图像简称C+。

1.3 靶区和正常器官勾画

根据ICRU 50、 62号报告的定义[4，5]由主管医生在C+上勾画靶区和正常器官，肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)为CT、食管钡片、内镜和CT-PET可见的肿瘤长度，1 cm以上肿大转移淋巴结为GTVnd，临床靶体积(clinical target volume,CTV)为GTV和GTVnd在横断面前后左右均放0.8 cm及上下均放3～5 cm，包括相应纵隔淋巴引流区(根据重要组织和器官做适当调整)。GTV和GTVnd四周及头脚方向外放1 cm形成计划靶区体积(planning target volume,PTV)[6～8]。勾画危及器官( organ at risk,OAR)：肺、心脏、脊髓。

1.4 治疗计划

每例患者在C+上分别设计： 6野3D-CRT:2 Gy/次，第1阶段50 Gy。正常器官剂量限制为：肺接受20 Gy剂量的体积≤28%，平均剂量≤13 Gy；脊髓剂量≤45 Gy，心脏接受40 Gy剂量的体积≤40%[7]。3D-CRT计划用前后及斜野或水平野照射，再加上小权重射野调整达到优化的剂量分布。待计划完成后,创建1个以该患者C-为原始图像的患者登记,并将增强CT计划中所有点( Points),感兴趣区( regions of interest,ROIs) 及计划参数(Trial) 复制到C-中,然后重新计算剂量。

1.5 评价指标

PTV：用剂量体积直方图(dose-volume histogram DVH)评估靶区剂量分布。采用ICRU83号[3]报告中提出的关于PTV的剂量参数进行比较。ICRU的83号报告指出：近似最低剂量D98%、D95%的体积所受到的剂量D95%、中位剂量D50%、近似最高剂量D2%均应报告。还有不均匀性指数(homogeneity index，HI)=(D2%-D98%)/D50%，适形度指数(conformal index,CI)=(PTV/Body95%)×(1-PTV～95%/Body95%)[9]，公式中PTV～95%是PTV中小于95%的剂量所包含的体积，Body95%[5]是身体中95%剂量所包含的体积，即治疗区；以及整个治疗计划的机器跳数(MU)。

ROIs：根据ICRU83号[3]，评价肺的V5，V20及平均剂量；心脏的V40及平均剂量；脊髓最大剂量不超过45 Gy，其中Vx表示正常组织接受X Gy剂量的体积。

为了评价患者C-和C+位置的一致性,分别记录2组图像中3个铅点形成坐标系的位移数据,同时为了评价C-和C+组织密度差异,记录2组图像PTV、Body及正常组织的平均CT值(HU)和平均物理密度(ρ)。

1.6 统计方法

采用SPSS 19软件包进行统计分析。治疗计划各项指标间的比较采用配对T检验(Paired Samples T Test)。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量评估

本研究结果显示，同样的PTV分别在C-和C+进行的治疗计划计算，两者在D2%、D50%、D95%、D98%、Body95%方面的差异无统计学意义；CI和HI两者之间也没有统计学差异 (P<0.05)，见表1。

表1 PTV的剂量分布、适形度指数、均匀性指数

2.2 正常组织受量的评估

危及器官的受量对比，肺的V5，V20及Dmean；心脏的V40及Dmean；脊髓最大剂量两者之间无统计学差异，见表2。

2.3 PTV和正常组织的HU和平均物理密度及位移的差别大小

增强后Body(人体组织)、PTV、肺、心脏的HU和物理密度都比平扫的时候要高，差异有统计学意义，见表3。C-和C+计划中坐标中心点的位移范围为0～0.3 mm,其差别中位数和平均值分别为0 mm和0.11 mm。

2.4 4个射野角度的MU和总MU的比较

0°、90°、270°的MU和总跳数C-低于C+，有统计学意义(P<0.05)；180°的MU差异没有统计学意义，见表4。

表2 危及器官剂量

表3 HU和物理密度

表4 机器跳数

3 讨论

胸部CT增强扫描可以更好地区分血管和其他软组织，且可根据病灶的强化区分肿瘤边界，在放疗方面更突出的是鉴别肿大淋巴结。食管位于气管后缘大血管旁，周围有大血管包绕，主要的淋巴结引流区也都在血管周围，平扫时病灶容易和血管混淆。增强CT扫描可以提高组织结构边界勾画的精确度，对食管癌的靶区勾画有了很大的帮助[10]。3DCRT治疗需要更精确的靶区勾画，进一步减少靶区勾画的不确定性带来的治疗误差。TPS对3DCRT的设计和优化是通过CT值转换成电子密度来完成的。增强剂的引入会改变CT值，从而影响剂量计算的准确性。

随着TPS的质量认证(quality approve，QA)日益得到重视，CT值的变化影响放射治疗计划剂量的问题也引起关注[11]。本研究对10例食管癌患者的C-和C+进行CT值和电子密度的测量，结果勾画的各个感兴趣器官和靶区都有不同程度的改变，特别是血流丰富的区域变化更为明显。电子密度的改变势必会影响到TPS剂量计算的精确性。之前也有不少的国内外文章提到这一点，但是结论并不统一[12～14]。

我们在同一体位下分别做了CT平扫和增强扫描，在TPS下进行配准，得到中心的位移为0～0.3 mm，这说明患者在平扫和增强扫描时体位高度一致，这意味着2组计划中的各个剂量数据有高度的可比性。根据ICRU83号报告提出的PTV所需要评估的各个参数，以及ROIs的评估，2组数据均没有统计学意义。也就是说两者之间在靶区的剂量分布和危及器官的受量方面没有差异。但在MU上两者存在差异，C-小于C+，C+比C-的照射量平均增加了1.30%±1.56%。这与杨焕军等[13]和Shibamoto等[14]的研究结果相近。国内外的文章大多认为1%～2%的剂量误差是大家可以接受的。从剂量曲线图上看，同样的照射野经过增强明显的区域可见等剂量曲线向内收。若射野穿过增强比较明显的区域如心脏和大血管时，这个野在没有增强时的跳数就会比较少，其他增强不明显的区域跳数基本没有变化。如我们所做的四野3DCRT，0°的照射野要经过心脏，在增强时跳数要比没有增强时要大；90°和270°也存在这个问题，但是由于这2个角度的大血管和心脏的区域相对0°小，所以变化也比较小；而180°没有什么增强比较明显的区域，2组计划的跳数在这一角度没有差别。所以C-和C+剂量上产生的误差是由人体组织吸收了造影剂所导致的。虽然误差是在可以接受的范围，但是治疗计划最好还是要在CT平扫下完成，这样才是患者治疗时候的真正状态。或是可以在治疗计划中，对增强比较明显区域的电子密度做出一定的修正，也可以进一步地精确计算的结果。

总之，食管癌C+条件下对剂量有一定影响，但影响很小。50 Gy可能增加机器跳数100 MU左右是大家都可以接受的。但是如果可以在C-上做计划或是对增强区域的电子密度做出修正则会使治疗计划更加精确，更能符合精确放疗的宗旨。

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[5] ICRU Report 62:Prescribing,recording,and reporting photon beam therapy ( supp lement to ICRU Report 50)〔J〕.Bethesda,MD:International Comm ission on Radiation Units and Measurements,1999.

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