离线自适应在食管癌放射治疗中的临床应用

顾静文，王　凡，权循凤，凡巧云，汪红艳

离线自适应在食管癌放射治疗中的临床应用

顾静文1，王凡1，权循凤1，凡巧云2，汪红艳1

收集未行手术的食管癌初治患者行自适应放射治疗，分别采集每位患者第1次放疗前、第8次放疗后和第16次放疗后的CT扫描图像勾画靶区，制定P1、P2、P3 3次治疗计划。通过比较3次计划间计划靶区（PTV）体积与剂量学差异、危及器官受照剂量学差异来观察并探讨自适应放疗在食管癌治疗上的临床价值。结果显示，3组计划中，靶区体积及靶区剂量差异无统计学意义，但平均剂量（Dmean）有逐渐增大并接近计划剂量64 Gy的趋势。靶区的剂量均匀性指数（HI）、靶区适形度指数（CI）差异均无统计学意义，但CI值有逐渐增大并接近1的趋势；心脏V40差异无统计学意义。双肺V5、V10、V20、V30差异无统计学意义。脊髓Dmax差异有统计学意义（P=0.013）。表明食管癌的离线自适应放疗对靶区剂量及体积影响不明显，但对危及器官脊髓保护较好。

食管癌；自适应放疗；剂量学

网络出版时间：2016-4-19 11：04：48 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160419.1104.066.html

放射治疗是食管癌的主要治疗手段之一，随着医学影像学、计算机技术及放射物理学的快速发展，放疗已经从常规放疗步入精确放疗时代。三维适行放疗（3D-CRT）、调强适行放疗（IMRT）、图像引导放疗（IGRT）等精确放疗技术较好地解决了静止状态下靶区的适行性和均匀性，但在临床放疗过程中随着患者体重、体位变化，数次摆位误差，肿瘤体积增缩及体内器官相对运动等因素造成了靶区及危及器官（organ at risk，OAR）照射剂量重新分布进而影响最终治疗效果。自适应放射治疗（adaptive radiation therapy，ART）技术是通过纠正患者摆位误差的同时测量剂量偏差，修正治疗计划制定个体化放疗方案［1］。在线ART需要时间长、对技术设备要求高难于在临床上实践，该研究利用离线ART应用于食管癌放疗来观察并探讨其临床价值。

1　材料与方法

1.1病例资料 随机选取2014年7月～2015年2月于安徽医科大学第一附属医院肿瘤放疗科行食管癌根治性放射治疗的未手术初治患者6例，其中男5例，女1例，年龄65～79岁，中位年龄69岁。经病理证实均为食管恶性肿瘤，治疗前各项检查资料完备，包括胸部CT或MRI或PET-CT，颈部和腹部超声检查等。食管病变长度≤10 cm，病变处狭窄不明显，能进食半流质食物，无穿孔征象，无出血等严重并发症，卡氏评分（KPS）≥80分。

1.2CT定位及扫描 患者均采取仰卧位平躺于热塑体膜，双上肢交叉抱肘放置前额，双下肢自然并拢，SIEMENS的Artiste系统滑轨大孔径CT扫描图像，范围为环状软骨下缘至肋膈角，层厚为5 mm，分别收集每位患者第1次放疗前、第8次放疗后、第16次放疗后CT扫描图像，共18次。利用局域网将图像上传至Philips的Pinnacle3 9.2治疗计划系统。

1.3靶区定义及勾画 根据ICRU62号报告及参考王笑良等［2］对各靶区及OAR定义如下：①肿瘤靶区（gross tumor volume，GTV）：包括GTV-ex和GTV-nd。GTV-ex为食管癌原发肿物。当食管壁在CT上厚度 ＞5 mm时包括在GTV-ex范围内（正常食管壁在CT上厚度≤3 mm，当＞5 mm被认为是异常［2］）。GTV-nd为阳性淋巴结，胸内淋巴结直径超过5 mm为阳性［3］。② 计划靶区（planning target volume，PTV）：包括PTV1和PTV2。国内外对PTV的研究报道较少，综合Hashimoto et al［4］、Zhao et al［5］的报道，PTV1为GTV四周外放1.5～2.0 cm+上、下各放3.0～5.0 cm。PTV2为PTV1四周外放0.5～1.0 cm+上、下外各放1.0～1.5 cm，有阳性淋巴结的层面再上、下放各放1.5～2.0 cm。③OAR：包括双肺、心脏、脊髓和皮肤。所有靶区勾画均由同一医师在同一主任医师指导和审核下完成。

1.4放疗计划制定与实施 根据每位患者在第1次放疗前、第8次放疗后、第16次放疗后的CT扫描图像勾画靶区，由同一物理师使用Philips的Pinna-cle3 9.2治疗计划系统制定放疗计划，分别定义为P1、P2、P3。PTV1剂量为63.9 Gy，每次2.13 Gy，共30次；PTV2剂量为55.8 Gy，每次1.86 Gy，共30次。靶区剂量限制：①95%的PTV体积达到总处方剂量；②PTV最大剂量＜107%处方剂量，最小剂量＞95%处方剂量。OAR剂量限制：①双肺V20≤27%，V30≤20%；② 脊髓最大剂量Dmax≤45 Gy。每次放疗计划均由同一主任医师审核并签字后在SIEMENS的Artiste医用电子直线加速器上实施。

1.5观察评估指标

1.5.1肿瘤靶区指标 ①剂量参数：PTV1、PTV2受照的最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）及平均剂量（mean dose，Dmean）；② 剂量均匀性指数（homogeneity index，HI），HI=（Dmax-Dmin）/Dmean，HI值越小说明靶区剂量均匀性越好；参照ICRU83号报告对数据进行修正，HI=（D2%-D98%）/D50%，D2%、D98%和D50%分别表示 2%、98%和50%体积的靶区受照射剂量；③ 靶区适形度指数（conformity index，CI），CI=（VT，ref/VT）×（VT，ref/Vref），CI值越接近1说明靶区适形度越好。VT为靶区体积，Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积，VT，ref为参考等剂量线所包绕的靶区体积；④体积参数：3次计划靶区体积分别为V1、V2和V3。

1.5.2OAR受照剂量 ①脊髓受照最大剂量（Dmax）和平均剂量（Dmean）；② 双肺受照剂量V5、V10、V20、V30，表示肺接受5、10、20、30 Gy剂量的体积占全肺体积百分比；③心脏受照剂量V40，表示心脏接受40 Gy以上剂量的体积占全心体积百分比。

1.6统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件进行分析，数据用¯x±s表示，定量资料统计学描述多组均数间差异采用单因素方差分析进行比较，3组间两两比较采用LSD-t检验。

2　结果

2.1靶区剂量学3次计划PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差异均无统计学意义。其中，Dmean有逐渐增大并接近计划剂量64 Gy的趋势；CI值有逐渐增大并接近1的趋势，见表1。

2.2靶区体积 患者第1次放疗前、第8次放疗后、第16次放疗后的靶区体积分别为（311.82± 112.95）、（323.46±150.31）、（313.91±125.77）cm3，差异无统计学意义（F=0.014，P=0.986）。

2.3OAR剂量学 心脏V40差异无统计学意义。双肺V5、V10、V20、V30及脊髓Dmean差异无统计学意义，Dmax差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

3　讨论

精确放疗的应用日趋成熟，随着对放疗中的误差控制、剂量均匀性、靶区适形性、OAR保护等的要求增高，自适应放疗开始应用于临床。Maria［6］利用食管癌患者首周的CBCT图像来修正PTV及设计自适应计划，结果显示PTV体积明显减少，肺和心脏的平均剂量也显著降低。在本研究中，3次计划PTV的Dmax、Dmin、Dmean、HI、CI的差异均无统计学意义。其中，3组计划 PTV的 Dmean分别为（6 265.38± 39.53）、（6 277.23±41.98）、（6 330.93±160.46）cGy，有逐渐增大并接近计划剂量64 Gy的趋势，提示修改计划后可能会更有利于靶区受照剂量达到计划剂量的要求；3组计划的CI值分别为（0.633 9± 0.556 6）、（0.650 4±0.695 3）、（0.662 7±0.625 1），有逐渐增大并接近1的趋势，提示修改计划后靶区适形度更好。肿瘤靶区体积差异无统计学意义，考虑可能为患者放疗过程中瘤体先增长后消退造成的。胸部肿瘤放疗可引起不同程度的心脏损伤，迟发性的心脏损伤发生率高达20%～68%［7］，本研究中心脏V40差异无统计学意义，但均在2 000 cGy安全剂量范围内。V20是唯一的放射性肺损伤的独立因子，当 V20＜20%时无放射性肺炎，V20在 22% ～31%时有8%的患者发生2级放射性肺炎，V20＞32%时有3级放射性肺炎发生［7］。本研究中3组计划双肺V20分别为（18.61±3.97）%、（19.65± 3.11）%、（19.10±3.78）%，均小于20%，达到无放射性肺炎发生标准。双肺V5、V10、V20、V30差异无统计学意义考虑可能与样本含量较小有关。虽然本研究得出脊髓Dmax差异有统计学意义，但临床意义不大，暂不作讨论。

表1　3种计划中　PTV的剂量情况（x¯±s）

表1　3种计划中　PTV的剂量情况（x¯±s）

评价指标　P1　P2　P3　F值　P值85　0.273　0.765 Dmin（cGy）　4 446.40±222.94　4 441.02±255.28　4 517.25±268.53　0.168　0.847 Dmean（cGy）　6 265.38±39.53　6 277.23±41.98　6 330.93±160.46　0.678　0.523 HI　0.216 6±0.177 5　0.217 1±0.190 6　0.210 3±0.206 6　0.193　0.827 CI　0.633 9±0.556 6　0.650 4±0.695 3　0.662 7±0.62 Dmax（cGy）　6 990.42±96.19　7 037.60±105.79　7 011.80±113. 5 1　0.317　0.733

表2　3种计划中脊髓的剂量情况

表2　3种计划中脊髓的剂量情况

与 P1比较：**P＜0.01

脊髓（cGy）　P1　P2　P3　F值　P值Dmax　4 463.43±69.68　4 407.83±48.38　4 336.43±72.12**0.954　0.407 5.884　0.013 Dmean　3 483.45±292.06　3 314.53±214.39　3 357.97±117.91**

综上所述，食管癌离线自适应放疗对靶区剂量及体积影响不大，通过2次修改计划后靶区照射剂量更能接近计划剂量，靶区的适形度变好，同时危及器官脊髓得到更好保护。比较P1和P2、P1和P3、P2和P3各项参数，在第16次放疗后修订计划对优化放疗方案可能有临床参考意义。但本研究仅是对食管癌离线自适应放疗的观察，在线自适应放疗在食管癌治疗中是否更有优势仍需要进一步临床验证。

［1］ Simone C B，Ly D，Dan TD，etal.Comparison of intensity-modulated radiotherapy，adaptive radiotherapy，proton radiotherapy，and adaptive proton radiotherapy for treatment of locally advanced head and neck cancer［J］.Radiother Oncol，2011，101（3）：376 -82.

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［6］ Maria A.Cone beam computed tomography derived adaptive radiotherapy for radical treatment of esophageal cancer［J］.Int JRadiat Oncol Biol Phys，2010，77（2）：378-83.

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The clinical application of off-line adaptive in esophageal carcinoma radiotherapy

Gu Jingwen，Wang Fan，Quan Xunfeng，et al
（Dept of Oncology，The First Affiliated Hospital of AnhuiMedical University，Hefei 230022）

This study had taken six esophageal cancer patients，without being treated by any surgery，but treated by the off-line adaptive radiotherapy as cases.According to the collected CT images of each patient before the first time radiotherapy，after the eighth time radiotherapy and after the sixteenth time radiotherapy，this study had drawn the target regions and made three groups therapy plans，respectively named P1，P2 and P3.Through comparing and observing the differences of volume and dosimetry of planning target volume（PTV），and the differences of dosimetry of organ at risk（OAR）in the three groups plans，this thesis had studied the clinical significance of the application of the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal cancer patients.In accordance with above results of the three groups plans，therewas no statistical significance between differences of volume and dosimetry of PTV，but the Dmeanshowed an increasing trend and approached to the dose of 64 Gy；there was no statistical significance in the HIand the CIaswell，but the figure of the CIhad an increasing tendency and approached to 1；therewas no statistical significance in V40of hearts；therewas also no statistical significance in V5，V110，V20and V30of bilateral lung.However，there was some statistical significance in Dmaxof spinal cords（P=0.013）.As the above research demonstrates，the off-line adaptive radiotherapy on the esophageal carcinoma patients has little effect on dosimetry and volume of PTV，but has good effect on the protection of the spinal cords.

esophageal cancer；adaptive radiotherapy；dosimetry

R 730.55

A

1000-1492（2016）05-0752-03

2016-02-04接收

安徽高校省级自然科学研究项目（编号：KJ2010A170）

1安徽医科大学第一附属医院肿瘤放疗科，合肥 230022

2安徽中医药大学第一附属医院肿瘤科，合肥 230022

顾静文，女，硕士研究生；

王 凡，男，教授，主任医师，博士生导师，责任作者，E-mail：wangfan1965@126.com