基于DMLC技术的不同布野方式治疗复杂食管癌的剂量学研究

花 蕾 孙 菁 张建英 肖 寒 郭根武

（复旦大学附属中山医院放疗科 上海 200032）

食管癌是我国的常见的消化道恶性肿瘤［1］，放疗是其主要治疗手段之一［2］，可供选择的技术有三维适形放疗（3-dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）、调强放疗（intensity modulated radiationtherapy，IMRT）和螺旋断层调强技术［3］。对于纯颈段、胸段食管癌，有研究表明旋转容积调强放疗（volumetric modulated arc radiotherapy，VMAT）优于固定野调强放疗，优于适形放疗［4］。但是面对全段食管癌和淋巴结众多的上中段食管癌，采用VMAT及 5～7野的静态调强（step-and-shoot IMRT，SS-IMRT）并不具有优势［5］，无法有效降低肺、心脏及脊髓的受量［6］。动态多叶光栅（dynamics multi-leave collimators，DMLC）虽然也是固定野调强，但相对于SS-IMRT有更高的调制力，相对于VMAT又限制了入射角度，因此在复杂食管癌的计划设计中有其独特优势。在2019版的《中国食管癌放射治疗指南》中，建议固定野采用5～7野6 MV的X线，尽量避开穿射双侧肩膀设野。虽然指南建议使用5～7野，但是对于复杂食管癌患者，基于DMLC技术的9野计划可能获得剂量学优势。本文通过比较基于DMLC技术的9野和7野计划的剂量学研究，讨论复杂食管癌9野方式的可行性。

资料和方法

选取2018—2019年复旦大学附属中山医院放疗科收治的13例全段食管癌及上中段食管癌患者，进行回顾性研究，患者均知情同意。入组标准：（1）具有食管肿瘤原发灶及转移性淋巴结，且包括两个及以上区域淋巴引流区；（2）靶区长度＞15 cm；（3）靶区最大横径大于10 cm，纵膈段靶区最大横径＞6 cm。入组病例中全段食管癌9例，上中段食管癌4例，均为晚期，有淋巴结转移，行同步化疗。患者的肿瘤靶区（gross target volume，GTV）、肿瘤转移淋巴结（gross target volume of nodes，GTVnd）和临床靶区（clinical target volume，CTV）均由本科食管癌组医师勾画，CTV包括GTV、GTVnd及相应的淋巴引流区：GTV平面外放0.8～1 cm，上下外放3～5 cm；GTVnd平面外放0.8～1 cm，上下外放1.5～2 cm，所有层面遇到自然解剖屏障时酌情调整收回。将各GTV、GTVnd及CTV三维均匀外扩0.5～1 cm获得计划肿瘤靶区（PGTV及PGTVnd）及计划临床靶区（PCTV）。PTV长度17.97～34.86 cm，中位长度27.13 cm，平均长度26.66 cm。PTV最大横径10.58～16.51 cm，平均值13.67 cm。PTV纵隔段最大横径6.26～8.73 cm，平均值 7.53 cm。PTV体积431.35～1 555.76 cm3，平均体积 892.79 cm3。

靶区勾画及计划设计 患者扫描定位后CT图像传至治疗计划系统进行靶区及正常组织勾画。采用常规分割，分30次，PGTV及PGTVnd分别给予处方剂量60及66 Gy，PCTV给予处方剂量45～54 Gy。

两种布野方式均采用避开双侧臂膀上下布野，7野计划 Gantry角度为 180°、150°、45°、15°、345°、315°及210°；9野计划上野权衡避肺及Gantry使用效率，结合临床经验，边侧射野角度以最多切约1/3单侧肺为限，下野避开脊髓均分。Gantry角度为168°、143°、50°、25°、0°、335°、310°、217°及 192°，Colli角度均为45°。两种方式保持等中心一致，最大控制点数为60，最小子野宽度为0.6 cm，剂量优化模式采用约束优化，优化函数保持不变，评价标准保持一致。

计划评估 通过体积剂量直方图（dose volume histograms，DVH）进行数据统计，用PTV内的最大剂量来评估靶区热点，靶区的均匀度及适形度采用均匀性指数（heterogeneity index，HI）及适形指数（conformity index，CI）进行评价。CI=Vrx2/TV×Vri，其中TV为PTV体积；Vrx为感兴趣剂量曲线所覆盖的PTV体积；Vri为感兴趣剂量曲线所覆盖的总体积，CI越接近1越好。HI=D5%/D95%，其中D5%是指5%PTV体积所受的照射剂量，D95%是指95%PTV体积所受的照射剂量，HI越接近1越好。双肺评估至少受到5、10、20和30 Gy的体积（V 5、V 10、V 20和 V 30）及双肺平 均 剂 量（mean dose，Dmean）。心脏评估至少受到40 Gy的体积（V 40）及Dmean。脊髓评估最大剂量（maximum dose，Dmax）和 脊 髓 外 扩 5 mm（planning risk volume of 5 mm，PRV 5）最大剂量。用控制点数（control point，CP）评价加速器使用效率，用机器跳数（monitor unit，MU）评价射线的使用效率。

统计学处理 通过SPSS 18.0进行数据分析，对优化结果进行双侧配对t检验。结果用x±s表示，P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

9野计划PCTV的HI和PGTV的CI均优于7野计划，差异有统计学意义（P=0.030和0.003）；PGTVnd和PCTV的CI劣于7野计划，但差异无统计学意义（P=0.104和0.078）；PGTV和PGTVnd的HI及Dmax优于7野计划，但差异无统计学意义（P=0.799、0.389和 0.151，表 1）。

9 野 计 划 双 肺 V 20、V 30、Dmean，心 脏 V 40、Dmean，脊髓PRV 5 Dmax均优于7野计划，差异有统计学 意 义（P＜0.001、＜0.001、P=0.009、0.017、0.022和 0.018）；双肺V 5、V 10劣于 7野计划，差异有统计学意义（P=0.003和0.042）；脊髓Dmax优于7野计划，但差异无统计学意义（P=0.087，表2～3）。

9野计划CP及MU均高于7野计划，差异有统计学意义（P均＜0.001，表3）。

表1 不同布野方式HI、CI及Dmax的差异比较Tab 1 Comparison of differences in HI，CI and Dmax of different field design plans （）

表1 不同布野方式HI、CI及Dmax的差异比较Tab 1 Comparison of differences in HI，CI and Dmax of different field design plans （）

HI：Heterogeneity index；CI：Conformity index；Dmax：Maximum dose.Paired t-test，df=12.

Plan Dmax（%）110.99±2.29 111.79±1.88-1.535 0.151 PGTV HI 1.07±0.01 1.07±0.02-0.261 0.799 B9 B7 t P CI 0.79±0.07 0.76±0.09 3.731 0.003 PGTVnd HI 1.07±0.01 1.07±0.02-0.894 0.389 CI 0.00±0.00 0.01±0.01-1.758 0.104 PCTV HI 1.32±0.06 1.34±0.07-2.459 0.030 CI 0.37±0.08 0.38±0.08-1.927 0.078

表2 不同布野方式下双肺受量的差异比较Tab 2 Comparison of differences in the volumes of lungs with different field design plans （）

表2 不同布野方式下双肺受量的差异比较Tab 2 Comparison of differences in the volumes of lungs with different field design plans （）

Plan B9 B7 t P V 5（%）71.06±7.22 67.56±7.60 3.781 0.003 V 10（%）50.64±6.68 48.64±5.58 2.270 0.042 V 20（%）23.72±5.34 27.81±4.48-5.461＜0.001 V 30（%）10.64±3.98 12.19±4.21-5.510＜0.001 Dmean（Gy）1 383.09±185.26 1 418.95±184.67-3.088 0.009

表3 不同布野方式下心脏、脊髓受量及机械参数的差异比较Tab 3 Comparison of differences in the volumesof heart and spinal，and mechanical parameters with different field design plans（）

表3 不同布野方式下心脏、脊髓受量及机械参数的差异比较Tab 3 Comparison of differences in the volumesof heart and spinal，and mechanical parameters with different field design plans（）

CP：Control point；MU：Monitor unit；SC：Spine cord；PRV 5：Planning risk volume of 5 mm.

Heart Plan SC MU 1 025.37±232.58 915.96±191.38 4.753＜0.001 B9 B7 V 40（%）15.25±7.16 16.02±7.72-2.767 0.017 t P Dmean（Gy）2 761.89±431.29 2 835.17±429.99-2.619 0.022 Dmax（Gy）3 976.95±513.15 4 059.23±462.77-1.860 0.087 Dmax of PRV 5（Gy）4 564.65±613.36 4 646.44±626.00-2.725 0.018 Mechanical parameters CP 395.15±49.18 344.77±33.00 5.247＜0.001

讨论研究显示，除了PGTVnd和PCTV的CI劣于7野计划（无统计学差异），DMLC技术9野计划的HI、CI及热点控制均优于7野计划。这是由于PGTVnd照射剂量较高，优化心肺高剂量区对其影响较大；而PCTV内包含多个靶区的剂量梯度，内部各GTV的优化降低了整体的适形度。从整体上来说，还是由于患者计划靶区很大且极不规则，在计划调制中考虑优先保护危及器官挤压了HI及CI的优化空间。

9野计划显著降低了心脏及脊髓的受量，对于心脏功能较弱的患者及有心脏疾病患者可提供更好的获益。而在脊髓的保护上，9野计划中的脊髓及PRV 5的Dmax均低于7野计划，根据ICRU 83号报告［7］，串联器官的评价指标为D2%用以代替最大剂量，9野计划脊髓V 45及脊髓PRV 5 V 50均满足此指标，7野中则有3例无法达到。所以对于靶区多层抵近脊髓的复杂食管癌患者，9野计划可以为脊髓提供更好的保护，降低呼吸运动及摆位不确定性带来的风险。

对于双肺的保护，9野计划增加了V 5、V 10，降低了V 20、V 30及Dmean。这是由于9野计划扩大了射线的入射范围，进而增加了双肺低剂量区域的照射体积。有研究表明V 5及V 10是放射性肺炎的发生风险因素之一［8］，而V 20及Dmean不仅是放射性肺炎发生的危险因素，且与其严重程度相关［9］，Tsujino等［10］研究了71例同步化疗的肺癌患者：V 20为20%～30%时，放射性肺炎发生率为38%；V 20＞30%时，放射性肺炎发生率为56%。9野计划只有1例V 20＞30%，而7野计划有4例。9野计划有效降低了双肺V 20、V 30及Dmean，在一定程度上降低了放射性肺炎的发生率及其危险程度。

9野计划CP及MU均高于7野计划，表明前者增加了治疗时间，降低了射线的使用效率。食管癌患者一般预后较差，生存率较低［11］。而复杂的食管癌患者往往处于病理晚期，增加治疗时间导致的主观不良体验感及MU增加导致的第二原发肿瘤风险可以适当忽略。

综上所述，对于复杂食管癌患者，基于DMLC技术的9野计划具有剂量学优势，可以减少正常组织的高剂量照射区域，使患者获益。建议根据患者实际情况，将9野计划作为优选方案之一。

作者贡献声明花蕾 论文构思、撰写和修订，数据统计和分析。孙菁 提供病例，靶区及正常组织勾画。张建英 论文构思和修订。肖寒，郭根武收集病例，完成患者知情同意工作。

利益冲突声明所有作者均声明不存在利益冲突。