Jaw tracking技术在食管癌调强放射治疗中的临床应用

侯永利，曹泓立，汪志，裴曦

（安徽医科大学第一附属医院 肿瘤放疗科，安徽 合肥 230022）

食道癌的放射治疗由于其副反应小，疗效好，适应范围广等特点，成为治疗食道癌的主要手段之一，考虑到病变位置紧邻肺部、心脏、脊髓等重要器官［1-3］，所以主要采用调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）。本研究通过对25 例食道癌患者进行铅门锁定和铅门跟随的IMRT 计划设计，分别从靶区剂量分布和周围危及器官的受量等方面分析比较，研究Jaw tracking 技术对食道癌IMRT 放疗靶和危及器官受照剂量影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

从2018 年12 月至2019 年10 月收治的食道癌患者中随机抽取25 例，按临床要求对病灶长度、部位和靶区体积进行确认，将第一疗程分别采用铅门锁定和铅门跟随进行IMRT 计划设计并进行剂量学评估。本研究经伦理委员会审批同意，研究对象已签署知情同意书。

1.2 放射治疗计划系统与方法

利用ECLIPSE 13.6 治疗计划系统（美国瓦里安公司） 中的各向异性分析算法（anisotropic analytical algorithm，AAA）和外照射光子剂量算法（acuros external beam algorithm，AXB）［4-7］，AAA算法为三维上笔形束卷积叠加算法，考虑了准直器的散射线；AXB 算法是基于网格的迭代求解线性玻尔兹曼运输方程的剂量计算方法。Jaw tracking 方式是指在多叶准直器叶片运行的同时，X、Y 方向铅门根据子野大小自动调整照射范围，这一方式为瓦里安VitalBeam 平台新技术，C 系列加速器无此功能。

1.3 CT 定位和靶区勾画

患者选取仰卧位，真空体袋固定，CT 扫描的层厚0.5 cm。扫描完成后将CT 扫描图像导入Eclipse 治疗计划系统（TPS）工作站中，临床医师根据三维图像的重建，同时依据ICRU 62 号报告原则勾画肿瘤靶体积（GTV）、临床靶区（CTV）及肺，心脏，脊髓等危及器官（OAR）。

1.4 实验统计学方法

在瓦里安加速器VitalBeam 上进行照射，采用6 MV X 光子线，处方剂量设定为2 Gy×25 f 共50 Gy，利用Eclipse TPS 计划输出的等剂量曲线分布和受照射剂量体积直方图对铅门锁定（JF）和铅门跟随（JT）的两种IMRT 计划进行剂量学的比较。肿瘤计划靶区（PTV）所接受处方剂量的95%占PTV 总体积的百分比作为PTV 受照剂量的评估参数。对于危及器官，脊髓作为并行组织，需要限制最大受照射剂量，左肺、右肺、心脏作为串行组织，把受照射剂量达到5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy 的体积占肺的总体积的百分数V5、V10、V20、V30作为左肺、右肺受照射剂量的评估参数，把受照射剂量达到30 Gy、40 Gy 的体积占肺的总体积的百分数V30、V40作为心脏受照射剂量的、评估参数。同时适行度指数（CI）、均匀性指数（HI）作为计划的评估参数。参考ICRU 83 号报告，HI=（D2%－D98%）/D50%，其中D2%、D50%和D98%分别为2%、50% 和95% 靶区体积所接受的剂量，HI 越接近0，均匀性越好。CI=Vt.ref/Vt×Vt.ref/Vref，其中Vt.ref 为参考等剂量线所覆盖的靶体积，Vt为靶体积，Vref 为参考等剂量线所覆盖的总体积，CI 值越接近1，表示适形度越高。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0 软件对靶区、危及器官的组间数据进行配对t检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PTV 的剂量分布

计划靶区PTV 受照剂量均达到处方剂量的95%，符合临床要求。

2.2 危及器官受照射剂量的比较

25 例AAA 算法的JT 与JF 危及器官均值比较直方图见图1，AXB 算法的JT 与JF 危及器官均值比较直方图见图2。

图1 AAA 算法的JT 与JF 危及器官均值比较直方图

图2 AXB 算法的JT 与JF 危及器官均值比较直方图

由图1、2 和表1 可知25 例计划中AAA 算法中JF 计划中危及器官的剂量高于JT 计划，AAA算法中，AAAJF 左肺（V5、V10、V20、V30）剂量高于AAAJT 肺（V5、V10、V20、V30） 剂 量8.4%，5.7%，4.9%，4.6%；AAAJF 脊髓MAX 均值高于AAAJT 脊髓MAX 均值1.68%；AAAJF 心脏V30高于AAAJT 心脏V30剂量1.15 cGy，心脏V40剂量高0.42 cGy；同时，AXB 算法中JF 计划中危及器官的剂量均高于JT 计划。AXB 算法中，AXBJF 左肺（V5、V10、V20、V30）剂量高于AXBJT 肺（V5、V10、V20、V30）剂量8.4%，5.3%，5.2%，4.8%；AXBJF脊髓MAX 均值高于AAAJT 脊髓MAX 均值1.34%；AXBJF 心脏V30高于AXBJT 心脏V30剂量3.5%，心脏V40剂量高2.2%。

表1 不同计划的计量学参数统计结果

2.3 不同计划的CI、HI、MU 参数比较

AAA 计划中JT 的HI 值（0.13±0.038）略小于JF 的HI 值（0.13±0.040），同时，AXB 计划中JT 的HI 值（0.14±0.044） 小 于JF 的HI 值（0.15±0.046）。AAA 计划中JT 的CI 值（0.73±0.074）略大于JF 的CI 值（0.73±0.072），同时，AXB 计划中JT 的CI 值（0.73±0.086）大于JF 的CI 值（0.72±0.084）。AAA 计划中JT 的MU 高于JF 的MU 3.9%，AXB 计划中JT 的MU 高于JF 的MU 3.8%。

2.4 P 值的差异性分析

P1表示AAA 算法中，JF 和JT 之间t检验的P值；P2表示AXB 算法中，JF 和JT 之间t检验的P值。

P1值结果显示：在AAA 算法中JF 和JT 之间左肺V5的P=0.007 和右肺V5的P=0.022（P＜0.05），差异有统计学意义。同时，P2值结果显示：在AXB 算法中JF 和JT 之间左肺V5的P=0.006 和右肺V5的P=0.033（P＜0.05），差异有统计学意义。

3 讨论

对于食管癌靶区及危及器官的位置，Jaw tracking 的动态调强计划，受叶片间和闭合断面的漏射线影响更小，危及器官的受量更低。如图1、2 及表1 中发现在AAA 和AXB 的JF 计划中危及器官的剂量均高于JT 计划，在危及器官剂量的比较中，JT 计划中脊髓最大值得到一定程度的降低，肺、心脏剂量得到下降保护，这是因为二级准直器进行优化，使OAR 时能自动跟随进行遮挡，减少叶片间和闭合断面产生的漏射，进而减少了治疗过程中的辐射带来的不良反应。表1 显示，适行度指数和均匀性指数均值的变化幅度均不大；MU 明显增加，是因为剂量运算过程中降低了叶片漏射对通量图的剂量贡献，因此需要增加原射线的照射量以满足靶区的剂量需求。通过表1，可知无论在AAA 算法中还是在AXB 算法中JF 和JT 之间的左肺V5和右肺V5比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。国内外许多学者［8-17］在食管癌，鼻咽癌，肺癌，乳腺癌，直肠癌放疗计划设计中研究发现Jaw tracking 技术可以保护危机器官，使靶区的适形度更好。另在AAA 算法和AXB 算法的计划的数据中比较发现，同时在JT 计划中AAA 算法除去左肺V5和右肺V5以外危及器官的剂量均值低于AXB 算法危及器官的剂量均值。不难理解，这是说明AAA 算法能更好地降低危及器官的剂量。

综上所述，铅门跟随技术比铅门锁定可以更好地降低危及器官的低剂量分布；AAA 算法比AXB 算法能更好地降低危及器官的低剂量分布。