胸中段食管癌容积调强与螺旋断层放疗的剂量学比较

安义均，赵 彪，赵玉涛，和丽秋，汤可维，杨 毅

昆明医科大学第三附属医院 云南省肿瘤医院 放疗中心，云南昆明 650118

目前对于食管癌的主要治疗方法包括手术、放疗、化疗等，由于食管癌恶性程度高、早期无特异性临床症状，预后较差，5年总体生存率仍不到30%[1]。大部分食管癌患者在诊断时已为进展期，失去手术机会，而同步放化疗是无法手术或不愿手术患者的标准治疗方案[2]。目前对于食管癌常用的放疗技术包括常规普通放疗、三维适形放疗、调强放疗等，技术的进步不仅使肿瘤复发率有所降低，同时也明显减轻了放疗的不良反应[3]。容积调强放疗和螺旋断层放疗是目前最先进的放疗技术，但螺旋断层放疗用于食管癌的研究报道相对较少，两者对于胸中段食管癌放疗的靶区覆盖与危及器官剂量学比较尚无明确定论。本研究通过分析这两种技术在胸中段食管癌放疗中各自的剂量学特点与优势，为临床选择提供剂量学参考。

资料和方法

1 资料 选取2015 - 2017年就诊于本院的胸中段食管癌患者19例，均为男性，中位年龄62(38 ～77)岁。均为病理确诊的鳞状细胞癌，根据AJCC第7版分期，Ⅱ期4例，Ⅲ期13例，Ⅳ期2例。相关检查完善，无放疗禁忌证。

2 定位扫描 所有患者在热塑体膜固定下行大孔径定位CT增强扫描，扫描范围为环甲膜水平至左肾静脉水平，扫描层厚为0.5 cm，扫描间距为0.5 cm。将扫描图像传至Oncentra放疗计划系统进行靶区及危及器官勾画。

3 靶区及危及器官勾画 由放疗医师参照国际辐射单位与测量委员会(International Commissionon Radiation Units and Measurements，ICRU)62号及83号报告、北美放射肿瘤协作组(Radiation Therapy Oncology Group，RTOG)胸部肿瘤危及器官勾画指南进行靶区及危及器官勾画[4-5]，主要结合患者既往食管镜、食管钡剂等检查资料。GTVt定义为食管癌原发病灶，GTVn为转移淋巴结，GTV为GTVt+GTVn，CTV为GTV上下外扩3 cm、周围外扩0.5 ～ 1 cm形成，并尽量避让血管、椎体等解剖学屏障，PTV为CTV均匀外扩0.5 cm形成。另外需勾画脊髓、心脏、左右肺及双肺等危及器官。将勾画完成的靶区及危及器官图像资料分别传至Pinnacle 39.1和 Helical tomotherapy (TOMO HD)放疗计划系统。

4 放疗计划设计 采用同步加量技术进行计划设计。靶区处方剂量：GTV为66 Gy/30 F，2.2 Gy/F，5 F/W；PTV为54 Gy/30 F，1.8 Gy/F，5 F/W。分别设定VMAT计划和TOMO计划：1)在Pinnacle39.1计划系统进行VMAT计划设计，采用6MV-X线单弧全弧等中心照射，最大剂量率为600 MU/min，最小弧度单位为4，最大控制点数设为120，smartArc算法计算；2)在TOMO计划系统进行TOMO计划设计，铅门宽度设为2.512 cm，调制因子设为2，螺距值为0.43。

5 计划评估参数 根据ICRU 83号报告进行靶区及危及器官地评估。用D2、D50、D98评估靶区GTV和PTV相应体积所接受的吸收剂量，适形性(conformity index，CI)和靶区均匀性(heterogeneity index，HI)分别评估靶区GTV和PTV的适形性与均匀性。左右肺及双肺采用V5、V20、V30、Dmean，心脏采用V30、V40、Dmean，脊髓采用D2对相应危及器官受照体积或剂量进行评估。

6 统计学分析 应用IBM SPSS 24.0软件进行统计学分析，数据以-x±s表示，采用配对t检验进行组间比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 靶区剂量学比较 GTV：两种计划D2、D50、CI、HI差异均有统计学意义(P＜0.05)，D98两种计划差异无统计学意义(P＞0.05)。PTV：两种计划在D2、D50、CI、HI差异均有统计学意义(P＜0.05)，D98差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

表1 VMAT与TOMO的GTV、PTV比较结果Tab. 1 Comparison of GTV and PTV between VMAT and TOMO (n=19)

表2 VMAT与TOMO的危及器官比较Tab. 2 Comparison of OAR dose between VMAT and TOMO (-n=19)

2 危及器官比较 左右肺及双肺：左右肺及全肺V5、V30和Dmean两种计划差异有统计学意义(P＜0.05)，而V20在左右肺及双肺均无统计学差异(P＞0.05)。心脏：心脏V30及V40两种计划有统计学差异(P＜0.05)，而Dmean无统计学差异(P＞0.05)。脊髓：脊髓D2两种计划差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 2。

讨 论

目前大部分放疗中心采取以三维适形及静态调强放疗为主的放疗技术进行食管癌放射治疗。容积调强放疗及螺旋断层放疗目前在鼻咽癌、乳腺癌、肺癌、淋巴瘤等的治疗中已被临床广泛应用[6-8]，且取得较好的治疗效果。但对食管癌的剂量学研究相对较少，特别是胸中段食管癌不仅靶区形态复杂，同时周围被多个危及器官环绕，需要更为先进的技术在确保肿瘤照射的同时尽可能减少危及器官的损伤，而容积调强放疗与螺旋断层放疗无疑是两种优选的放疗技术。

容积调强放疗是Yu[9]于1995年首先提出的一种基于调强放疗技术发展而来弧形照射技术。通过多野光栅运动速度、机器剂量率、机架旋转速度与弧度的精确计算与配合而实现靶区的精准照射，不仅在靶区的适形性与均匀性方面得到了提升，同时在治疗速度与效率上明显优于其他技术。而TOMO技术则是将CT与直线加速器融为一体，通过数千个子野对靶区进行环形围绕实现高度适形的照射。靶区覆盖方面两种技术在大部分肿瘤靶区都能很好地达到治疗要求，Wang等[10]对12例食管癌行同步推量放疗计划比较，结果显示无论是PTVH还是PTVL TOMO均可以提供更好的靶区覆盖，在靶区适形性与适形性方面均较VMAT计划更好。在本研究中也得到了相同的研究结果，TOMO计划较VMAT计划在靶区覆盖方面更优(P＜0.05)。TOMO放疗更加适形的放疗计划，可以使等剂量曲线仅围绕靶区，避免对周围危及器官的大剂量照射，减少放射损伤，降低放疗并发症。另外由于食管是一个薄壁的中空器官，应该避免单次大剂量照射及靶区高剂量区的存在，而TOMO计划的高度靶区均匀性可以从剂量学上减少放疗导致的食管穿孔、出血等并发症风险。

危及器官并发症一直是限制肿瘤照射剂量的重要因素，其发生率与照射技术、照射剂量、照射体积、肿瘤位置等密切相关[11]。放射性肺炎是食管癌放疗的常见并发症。有报道显示在食管癌放疗中V20与放射性肺炎具有相关性，当V20＞25%时放射性肺炎的发生率将增加[12]。另外也有学者认为V20＞15%、V30＞20%时将分别显著增加慢性和急性放射性肺炎的发生概率[13]。而最新的相关研究也发现肺的V5也与放射性肺炎的发生具有相关性[14]，当V5＞65%时放射性肺炎的发生率将明显增加[15]。TOMO技术的高度适形性可以减少周围正常组织的高剂量照射，在以往的剂量学研究中也证实TOMO在肺V20、V30、平均剂量方面优于VMAT[16]。本研究中显示TOMO的肺V30显著低于VMAT。VMAT与TOMO都是弧形照射技术，无论是TOMO还是VMAT都会明显增加低剂量区的照射体积，如肺的V5、V10等。在熊绮丽等[16]的研究中发现VMAT的肺V5明显高于TOMO，但是本研究结果却不尽相同，显示VMAT计划的肺的V5明显低于TOMO，这可能与两组患者病变位置不一致有关。另外本研究未发现两种计划在肺V20上的差异有统计学意义，甚至平均剂量上VMAT较TOMO计划更低，所以对于肺的保护上TOMO技术并非绝对有优势。

心脏同样是胸中段食管癌放疗过程中需要重点保护的危及器官。有研究发现在食管癌放疗发生症状性心包积液的患者中其心脏V5～ V55均明显高于未发生心包积液的患者[17]。两种计划既往在乳腺癌、肺癌等研究报道中对于心脏的保护TOMO要明显优于VMAT[18]。本研究中亦发现在心脏保护上TOMO总体优于VMAT。脊髓是串联器官，如果受到单次或总剂量超过耐受剂量的照射时将会导致相当严重的并发症，造成患者神经功能障碍。本研究提示TOMO计划可以更好地为脊髓提供保护。

综上所述，整体来讲在靶区覆盖方面TOMO计划要优于VMAT计划，能够为靶区提供更好的适形度与靶区均匀性，对肿瘤实施精准照射奠定剂量学基础，同时更优的靶区剂量均匀性使得食管穿孔等并发症概率可能减小。而危及器官保护方面总体上TOMO依然具有相对优势，可以明显降低包括肺、心脏、脊髓等危及器官等剂量，减少放疗并发症的发生。但肺V20及平均剂量TOMO计划并无优势，另外考虑到目前TOMO放疗相对昂贵，患者难以承受治疗费用等原因，对于胸中段食管癌放疗的技术选择应按照个体化原则制订。单从剂量学方面比较无论是靶区还是危及器官保护TOMO在胸中段食管癌放疗中均优于VMAT，实际临床结果尚需要更多的相关临床研究证据支持。

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