食管癌患者放疗中容积旋转调强与静态调强对计划靶区及危及器官受照剂量的影响

邓益杰，张怀文，邓春涟

（1南昌市第一医院，南昌330029；2江西省肿瘤医院）

·临床研究·

食管癌患者放疗中容积旋转调强与静态调强对计划靶区及危及器官受照剂量的影响

邓益杰1，张怀文2，邓春涟2

（1南昌市第一医院，南昌330029；2江西省肿瘤医院）

目的 探讨胸段食管癌放疗中容积旋转调强（VMAT）和静态调强（IMRT）对计划靶区（PTV）及危及器官受照剂量的影响。方法 选取食管癌患者30例，每例患者分别设计360度双弧VMAT和5野固定角度IMRT两种不同的放疗计划，用剂量体积直方图测算PTV受照剂量、适形指数（CI）、剂量不均匀指数（HI），心肺受照剂量用Vx表示（接受X Gy照射的体积占整个器官照射体积的百分比），记录骨髓受照最大剂量（Dmax）、平均剂量（Dmean）、最小剂量（Dmin）。结果 VMAT与IMRT的CI比较差异有统计学意义（P＜0.05），HI及PTV最大、最小、平均剂量二者比较差异无统计学意义（P均＞0.05）。心脏受照剂量二者在V10、V15、V20、V30、V40、V50比较差异有统计学意义（P均＜0.05），肺受照剂量在V5方面IMRT优于VMAT（P＜0.05），但在高剂量区V25、V30、V40、V50IMRT均高于VMAT（P均＜0.05）。脊髓的Dmax、Dmean两者比较差异均无统计学意义（P均＞0.05），但DminVMAT明显优于IMRT（P＜0.05）。结论 在胸段食管癌放疗中，VMAT和IMRT的PTV照射剂量差异不大，对心肺、脊髓等重要危及器官的照射剂量VMAT少于IMRT。

食管肿瘤；容积旋转调强；静态调强；放射治疗；放疗剂量

食管癌发病率和病死率均居我国恶性肿瘤第4位，放疗是中晚期食管癌患者的标准治疗手段［1］。与常规放疗相比，静态调强（IMRT）放疗虽能提高靶区剂量均匀性，但治疗时间长、机器跳数多，易导致生物效应降低。容积旋转调强（VMAT）放疗在明显提高靶区覆盖，减少脊髓、肺和心脏等危及器官剂量的同时显著降低机器跳数和治疗时间［2，3］。我们采用Eclipse11.0三维放疗计划系统对30例食管癌患者分别设计常用的360度双弧VMAT计划和5野固定角度IMRT两种不同的调强照射方式，比较两种放疗计划的优缺点。

1　资料与方法

1.1临床资料 随机选取2014年7月～2015年7月江西省肿瘤医院收治的胸部中上段食管癌放疗患者30例，其中男20例、女10例，年龄51～86岁、中位年龄66岁。患者均经病理检查诊断为鳞癌，双肺均未见结核及肺病变。心肺功能基本正常，无放疗禁忌证。

1.2放疗方法 经Nucletron Simulix型模拟定位机固定体位，CT扫描下颌骨至第2腰椎水平，将CT模拟定位图像资料传输到Eclipse11.0三维放疗计划系统，进行三维重建。由同一位专业放疗医师勾画放疗靶区，包括原发肿瘤区、临床靶区、计划靶区（PTV），危及器官主要勾画心脏、双侧肺和脊髓。分别设计VMAT和IMRT两套放疗计划。VMAT计划弧Ⅰ起始角度179°，终止角度181°，准直器角度为10°；弧Ⅱ起始角度179°，终止角度181°，准直器角度为350°；两弧的治疗床角度均为0°，旋转治疗的最大剂量率为600 MU／min。IMRT计划5野射野角度分别为：0°、50°、165°、205°、310°。采用美国瓦里安公司Truebeam直线加速器的6 MV光子线进行计划设计。处方剂量统一设为6 Gy，分30次照射，每次2 Gy，每天1次，每周5次。两种计划均要求95%的PTV体积达到6 Gy的处方剂量；同时要求危及器官剂量限量：脊髓最大受照剂量＜45 Gy；全肺接受20 Gy的照射体积百分比V20＜25%；心脏接受30 Gy的照射体积百分比＜40%。两种计划的靶区剂量要求、物理优化参数条件设置均相同。

1.3指标评价 采用Eclipse11.0三维放疗计划系统剂量体积直方图。PTV评价参数：①靶区剂量：最大剂量（PTVmax）、最小剂量（PTVmin）和平均剂量（PTVmean）。②均匀性指数（HI）［4］：HI＝D5%／D95%，其中D5%、D95%分别表示5%、95%体积的靶区所接受照射的最低剂量，HI值越大表明PTV内部剂量分布越不均匀。③适形度指数（CI）［5］：CI＝Vt，refVt，ref／VtVref，Vt，ref为95%的处方剂量所覆盖的PTV体积，Vt为总的PTV体积，Vref为95%的剂量所覆盖的所有体积，CI值为0～1，CI值越接近1表示适形度越好。危及器官评价参数：心脏V5、V10、V15、V20、V30、V40、V50，肺V5、V10、V15、V20、V25、V30、V40、V45、V50，Vx表示接受X Gy照射的体积占整个器官照射体积的百分比，Vx越大受照剂量越大。记录脊髓的受照最大剂量（Dmax）、平均剂量（Dmean）、最小剂量（Dmin）。

1.4统计学方法 采用SPSS17.0统计软件。计量资料用±s表示，比较采用t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1两种调强方式对PTV受照剂量、HI、CI的影响见表1。

表1　两种调强方式对PTV受照剂量、HI、CI的影响（±s）

表1　两种调强方式对PTV受照剂量、HI、CI的影响（±s）

注：与IMRT比较，*P＜0.05。

调强方式PTVmax（Gy）PTVmin（Gy）PTVmean（Gy）HICI IMRT56.11±0.4042.74±0.9352.91±0.161.07±0.010.73±0.06 VMAT56.44±0.4742.68±0.1152.46±0.381.19±0.28*0.86±0.01

2.2两种调强方式对危及器官受照剂量的影响 见表2、3。

表2　两种调强方式对心、肺受照体积占其总体积百分比的影响（%，±s）

表2　两种调强方式对心、肺受照体积占其总体积百分比的影响（%，±s）

注：与IMRT比较，*P＜0.05。

调强方式肺受照体积占总体积的百分比V5V10V15V20V25V30V40V50 IMRT49.90±3.2139.44±1.9628.85±1.3422.09±1.1520.60±2.0016.10±1.069.38±1.483.06±0.15 VMAT61.76±6.63*47.53±6.56*30.34±2.6122.15±0.7515.37±0.44*10.95±0.43*4.62±0.66*1.65±0.36*调强方式心脏受照体积占总体积的百分比V5V10V15V20V30V40V50 IMRT91.81±4.6389.32±5.5169.65±2.9543.66±1.6434.02±1.5219.99±2.269.33±1.48 VMAT96.37±3.3986.72±4.50*75.05±3.79*48.82±2.74*23.23±1.04*13.00±0.37*7.15±0.45*

表3　两种调强方式对脊髓受照剂量的影响（Gy，±s）

表3　两种调强方式对脊髓受照剂量的影响（Gy，±s）

注：与IMRT比较，*P＜0.05。

调强方式脊髓受照剂量DmaxDminDmean IMRT38.95±2.8317.89±3.3528.31±9.21 VMAT35.72±2.486.57±4.92*21.01±6.42

3　讨论

由于胸中上段食管癌的解剖位置高、病变较长形状不规则、与脊髓等重要器官邻近且体表外轮廓曲线变化度大，手术切除难度大、风险高，因此放化疗综合治疗是颈和胸上段食管癌的主要治疗方式［6］。如何在提高肿瘤靶区照射剂量的同时又能更好地保护脊髓和肺等重要危及器官，长期以来成为胸中上段食管癌放疗的研究热点。国内外研究结果表明，对于胸段食管癌IMRT较3DCRT对正常组织有更好的保护能力［7］。但IMRT一方面容易增加危及器官和正常组织低剂量受照体积，另一方面由于机器跳数多、治疗时间长，容易增加患者分次治疗过程中的摆位误差，降低治疗精度，影响治疗效果。VMAT是一种兼有旋转照射优点的动态IMRT模式。研究证实，与IMRT相比，VMAT在头颈部肿瘤、前列腺癌治疗中既能提高靶区内剂量均匀性又能显著缩短治疗时间［8，9］。本研究通过分析比较食管癌放疗中常用的VMAT、IMRT的剂量学差异发现，在给定处方剂量60 Gy的前提下，两种计划的靶区平均剂量以及靶区HI差异无统计学意义，但由于VMAT对靶区的覆盖更理想，因此靶区的适形度VMAT明显好于IMRT。

食管癌常见的放疗并发症为放射性心脏损伤、放射性肺损伤等。本研究结果显示，在满足临床计划精度要求条件下，与IMRT相比，VMAT的肺V5明显较IMRT高，这与Benthuysen等［10］研究结果一致。VMAT的低剂量区从V5到V20稍高与其旋转布野方式有关，但均满足临床剂量学要求。由此可见VMAT对肺组织接受低剂量照射体积的保护并没有优势。在高剂量时V25、V30、V40、V50接受的受照体积VMAT要明显小于IMRT，差异有统计学意义。本研究中VMAT较IMRT在肺V25、V30、V40、V50明显降低，可推测VMAT较IMRT在一定程度上降低放射性肺损伤的发生率。

放射性心脏损伤的发生与心脏受照体积有关，并存在剂量-效应关系。Ishikura等［11］提出不论什么放疗照射技术，只要心脏的V30低于46%时心包积液的发生率则不会超过13%，当心脏接受大于40 Gy照射时将诱发心脏疾病，所以减少V40对于减少心脏的不良反应很重要。本研究中两者的V30均低于46%，VMAT的心脏在V10、V15、V20等低剂量照射区域接受的受照体积要略高于IMRT，但在V30、V40、V50等高剂量照射区域则明显低于IMRT，这说明在心脏保护上VMAT较IMRT具有优势，且VMAT对脊髓的Dmin小于IMRT。

综上所述，食管癌放疗时，VMAT与IMRT的靶区照射剂量相似，但是在对于危及器官的保护上，VMAT明显优于IMRT，并且可在一定程度上更好地保护脊髓。

［1］邰国梅，蔡晶，吴建亭，等.食管癌术后纵隔淋巴结转移容积旋转调强与静态调强放疗的剂量学对比研究［J］.徐州医学院学报，2014，34（12）：847-850.

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［3］Yin L，Wu H，Gong J，et al.Volumetric-modulated arc therapy vs.c-IMRT in esophageal cancer：a treatment planning comparison［J］.World J Gastroenterol，2012，18（37）：5266-5275.

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［6］谭兵，黄锣，吴府容，等.颈和胸上段食管癌三维适形与容积弧形调强放疗对比分析［J］.中华肿瘤防治杂志，2014，21（16）：1262-1265.

［7］孙军，张强，祝晨，等.胸中段食管癌调强放疗近期疗效观察［J］.肿瘤防治研究，2012，39（3）：318-320.

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10.3969／j.issn.1002-266X.2016.21.014

R735.1

B

1002-266X（2016）21-0038-03

江西省自然科学基金资助项目（20151BBG70135）。

（2016-01-06）