三维适型放疗与调强放疗在胸中段食管癌根治性放疗中的剂量学比较

许益芬

摘 要：目的 比较胸中段食管癌三维适型放疗与调强放疗对靶区和危及器官的剂量学影响，探讨两种放射治疗方法在胸中段食管癌根治性放疗中重要器官受保护的优劣，寻找食管癌放射治疗的理想计划模式。方法 15例经病理证实胸中段食管鳞癌患者，经体位固定、CT模拟定位扫描成像传输到治疗计划系统、勾画肿瘤体积、临床靶区体积和危及器官。15例病例均做三维适型和调强计划，60 Gy/30次，评估/优化后应用剂量体积直方图比较两种计划对靶区及危及器官的剂量学影响。结果 在相同靶区、相同剂量模式下，对胸中段食管癌患者的放射治疗中，调强放疗对靶区剂量的分布及对危及器官的保护均优于三维适形放疗。结论 胸中段食管鳞癌，长度4～18 cm放射治疗，三维适型/调强放疗对危及器官剂量学的影响有明显差异。同部位的肿瘤受到相同剂量照射情况下，调强放疗对危及器官的影响较三维适型放疗小，靶区剂量分布均匀度好。

关键词：食管癌；放射治疗；三维适型；调强放疗；剂量学

中图分类号：R735.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.13.021

文章编号：1006-1959（2018）13-0073-04

Abstract：Objective To compare the effects of three-dimensional radiotherapy and intensity-modulated radiotherapy on the target area and endangered organs in the middle thoracic esophageal carcinoma，and to explore the advantages and disadvantages of two radiotherapy methods in the protection of important organs in radical thoracic esophageal cancer radical radiotherapy looking for an ideal planning model for radiation therapy for esophageal carcinoma.Methods 15 cases of middle thoracic esophageal squamous cell carcinoma confirmed by pathology were transmitted to the treatment plan system，the volume of the tumor，the volume of the clinical target area and the endanger organ by the position fixation and CT simulation.15 cases were subjected to three-dimensional conformal and intensity-modulated plans，60 Gy/30 times.After evaluation/optimization，dose-volume histograms were used to compare the dosimetric effects of the two plans on the target area and the organs at risk.Results In the same target area and the same dose mode， in the radiotherapy of patients with middle thoracic esophageal cancer，intensity-modulated radiotherapy was better than three-dimensional conformal radiotherapy for the distribution of target dose and protection of endangered organs.Conclusion In the middle thoracic esophageal squamous cell carcinoma，4 to 18 cm in length，the effect of three-dimensional conformal/intensity-modulated radiotherapy on the dosimetry of endangered organs was significantly different.When the tumors in the same site were irradiated by the same dose，the effect of intensity-modulated radiotherapy on the organs at risk was smaller than that of three-dimensional adaptive radiotherapy，and the uniformity of dose distribution in the target area was good.

Key words：Esophageal carcinoma；Radiotherapy；Three-dimensional conformal；Intensity-modulated radiotherapy；Dosimetric

食管癌（esophageal carcinoma）是人類常见的恶性肿瘤，放射治疗是食管癌的重要治疗方法之一。在食管癌常规根治性放疗中，由于临近靶区周围的正常组织无法耐受高剂量，靶区剂量也常常难以达到治疗要求剂量。食管癌常规根治性放疗5年生存率在10%左右，分析其相关影响因素主要是局部复发[1]。随着计算机技术的进步，在食管癌根治性放疗中，常规放疗技术已逐渐被三维适型及调强放疗替代。在中段食管癌病例中，由于病灶距离脊髓比较近，靶区剂量与危及器官剂量互相制约。三维适型放疗（three-dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）在凹形靶区时剂量分布不足，脊髓等危及器官剂量控制更难。有研究证实，在鼻咽癌、食管癌、前列腺癌放疗中，调强放疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）可以在降低危及器官剂量的同时保证靶区剂量[2]。本次研究通过对比三维适型放疗与调强放疗在胸中段食管癌根治性放疗中对靶区、脊髓、肺、心脏组织中的剂量分布情况，现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择宜兴市肿瘤医院2016年1月～12月，经病理学证实的根治性放疗胸中段食管癌患者共15例，病理为中-低分化鳞癌，其中男性10例，女性5例，年龄53～86岁，平均年龄（68.47±5.25）岁，病程1～6月，平均病程（1.95±0.18）月。

1.2方法

1.2.1体位固定 患者仰卧于碳纤维底板上，手臂抱肘上举搁于前额，利用红外激光线摆正体架及身体，并用热塑型体膜固定，根据激光点贴定位小球，Somatom definition AS多层螺旋CT进行定位扫描，扫描范围自环甲膜至第二腰椎下缘，增强后螺旋扫描，CT图像传输至monaco 5.1 TPS，由副主任医师进行靶区勾画及确认，物理师进行危及器官勾画。

1.2.2靶区勾画 靶区勾画由副高以上医师确认。肿瘤区（gross tumor，GTV）：包括食管癌原发病灶和食管旁肿大淋巴结；临床靶区（clinical target volume，CTV）：CTV1即在GTV基础上左右及前各外放8 mm，近脊髓处外放6 mm，沿食管长轴上下外放30 mm；CTV2在CTV1基础上外放5 mm，包括食管旁组织及区域淋巴结；计划靶区（planning target volume，PTV）：CTV外放5 mm。勾画脊髓、左右肺及心脏，作为患者的危及器官。

1.2.3放射治疗计划设计 对每例患者分别设计三维适型计划和调强计划。三维适型计划：根据病灶不同采用5野同中心照射，遮挡部分危及器官，调整各个照射野权重，尽量减少危及器官剂量的同时使靶区适形度更好。PTV200 cGY/次，总剂量6000 cGY。调强计划：人为设置射线入射角度、设定函数条件，采用动态调强技术，5野同中心照射，同步推量整合计划。CTV1200 cGY/次，总剂量6000 cGY，95%CTV1≥6000 cGY；CTV25000 cGY，95%CTV2≥5000 cGY。脊髓1%体积接受照射的最大剂量≤4500 cGY；双肺接受V5的体积百分比≤60%、V20的体积百分比≤30%、V30的体积百分比≤20%；心脏40%体积接受剂量≤50%。

1.3计划评价

1.3.1靶区评价指标 同一患者分别设计三维适形放疗及调强放疗计划，主要应用剂量体积直方图（DVH）进行评价。评价参数：靶区最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）、95%等剂量线包绕体积（V95%）、等剂量分布等，计算靶区剂量适形度指数（Conformity index，CI）。

1.3.2危及器官评价 脊髓，两肺V5，V20，V30，心脏V40。危机器官限制剂量如下：肺V5<60%、V20<30%、V30< 20%，脊髓最大剂量不超过4500 cGY，心脏V40<50% 。

1.4統计学方法 本次研究数据采用SPSS16.0统计软件分析，计量资料以（x±s）表示，比较采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1两种治疗计划PTV靶区剂量比较 IMRT计划评价指标优于3DCRT，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2两种治疗计划危及器官受量比较 IMRT计划脊髓和双肺受照剂量低于3DCRT计划，差异有统计学意义（P<0.05），心脏受量均在组织耐受量以下，见表2。

3 讨论

在食管癌根治性放射治疗技术中，常规放疗技术不能在保护正常组织的同时达到理想的处方剂量。国内外多个研究先后讨论了在食管癌放疗中，IMRT与3DCRT的剂量学差异（见表3），结果发现胸上段、胸中段食管癌和胸下段食管癌中，IMRT靶区适形度均要优于3DCRT，同时可以降低全肺V5、V20、V30剂量体积百分比，降低心脏V30剂量体积比，脊髓的最高剂量得到降低[8]。刘智华等[10]对20 例胸段食管癌3DCRT和IMRT计划比较发现IMRT计划中PTV50的最低剂量更接近处方剂量，从而可能提高局部控制率；同时降低了PTV50最大剂量，改善了靶区剂量的均匀性。在中国，食管癌以鳞癌多见，且多发中上段，因此该部位的治疗被临床重视[11]。本次研究通过对我院15例胸中段食管鳞癌患者在相同靶区、相同剂量模式下进行对照研究，比较两种计划优劣。

首先，观察靶区的剂量均匀性。对病灶范围大，尤其对脊髓形成半包裹的靶区，或有区域淋巴结转移病例，3DCRT技术难以达到在保护正常组织的同时提高靶区剂量均匀性的要求，易造成靶区剂量不足。IMRT能够进行同步推量计划设计，能对不同治疗区域达到不同剂量要求。本次研究显示，在95%PTV体积的剂量IMRT优于3DCRT，差异有统计学意义（P<0.05）。

其次，观察双肺受照射剂量体积。在食管癌放疗中，放射性肺炎是放疗中需要重视的放射副反应，尤其是年龄>70岁且长期吸烟的患者。在实际工作中主要的观察指标是左右肺V5、V20、V30，尤其要重视双肺低剂量区域受照体积剂量比，既往的研究表明在接受胸部放疗的病例中，放射性肺炎的发生与肺的V5、V20、V30及全肺平均剂量显著相关，同时建议V5、V10、V20分别<60%、<45%、<30%及平均剂量不超过20Gy[12，13]。本次研究IMRT与3DCRT相比，在全肺低剂量受照射体积方面，未显出其优势，可能与调强放疗射野角度设计及函数设置有关，与计划设计者的经验有关。V30方面两者无统计学意义（P>0.05）。

虽然放疗导致的心血管并发症一般在放疗后10～20年才会发生，但近期副反应如心包积液、心肌缺血等是否有关尚无明确报道。在食管中段癌放射治疗中，加大对心脏的剂量限制条件，将导致肺剂量增加。随着食管癌患者治愈率的提高，工作中应该重视对心脏的保护。两种计划脊髓受量均在安全范围内，无明显差异。

本次研究还存在以下不足之处：①本次研究的病例数并不充足。②3DCRT与IMRT计划设计射野机架角度没有统一，使剂量数据存在偏移可能性。③物理师计划设计经验存在不足，计划优化结果没有统一标准，存在尚可继续优化的可能性，结论存在偏颇，尤其是IMRT中全肺V5体积明显增加。

工作中，我们不仅考虑肿瘤控制概率（tumor control probability，TCP），而更主要的是考虑正常组织并发症概率（normal tissue complication probality，NTCP）[14]。通过对15例食管中段癌患者的3DCRT与IMRT剂量学比较研究发现，IMRT可比3DCRT获得更好地靶区剂量分布，明显改善处方剂量95%以上的覆盖体积，同时可以很大程度降低正常组织受照体积及剂量，有提高食管癌患者放疗后5年生存率、降低放疗后毒副反应的可能性。

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[14]殷蔚伯，谷铣之，于子豪，等.肿瘤放射治疗学[M].第4版.北京：中国协和医科大学出版社，2012：6.

收稿日期：2018-3-14；修回日期：2018-3-24

编辑/李桦