全段食管癌调强放射治疗7 野与8 野对称式布野的效果研究

戴 翔，韩高华，杨 艳，吕圣兰

食管癌主要发生于饮食条件较差的地区，并具有发生率偏高、死亡率较高、易转移、易复发等特点[1]，是严重威胁中国人民生命的疾病之一。中国又以江苏苏中泰州等地为高爆发地区，泰州市各大医院收治的食管癌放射治疗（简称“放疗”）患者均占总放疗人数的60%以上。 近年来，随着机器的改良、软件系统[放疗计划系统（treatment planning system，TPS）]的升级、定位方式的大幅改进及锥形束CT （cone bean computed tomography，CBCT）等图像引导技术的投入使用，使调强放疗 （intensity-modulated radiation therapy，IMRT）正在逐渐成为食管癌放疗的主流放疗手段[2，3]。 食管癌IMRT 与以往的普通X 射线放射及三维适形放疗（3-dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）相比，具有更高的治疗增益比，尤其在危及器官的保护方面，可以更大程度地降低危及器官受量，使得等剂量线的分布在服从高斯分布的前提下，加快器官内下降梯度，延缓肌肉等耐受剂量很高的组织的下降梯度，从而得到更好的等剂量分布曲线[4]。笔者通过选择在泰州市人民医院2020 年3 月至2021 年5 月治疗的15 例全段食管癌放疗患者， 对其IMRT 分别进行7 野和8 野对称式布野两种设计思路，从而分析食管癌放疗中主要危及器官受量情况。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择2020 年3 月至2021 年5 月在泰州市人民医院收治的15 例全段食管癌放疗患者， 其中男性8例，女性7 例；年龄45 ～84 岁，平均年龄64.2 岁（标准差12.74 岁）；病灶直径（2.8 ± 1.3） cm；病灶长度（14.6±3.7）cm。 所有食管癌患者均有明确病理诊断并在胸部CT 检查后明确提示确诊为食管癌晚期伴多处淋巴结肿大。 所有病例均为首次接受放疗。 患者状态稳定，体型正常，无剧烈咳嗽或帕金森病等。

1.2 方法

对每一病例分别进行7 野、8 野对称式布野两种计划设计，危及器官和靶区要求均照常，不考虑姑息性照射。

1.2.1 体位固定和CT 扫描

所有患者均采用仰卧位，双手平放，使用颈胸一体式热塑体膜固定体位，均使用西门子大孔径增强螺旋CT 模拟定位。

1.2.2 靶区勾画

在Eclipse 计划系统中勾画出计划靶区（planned target volume，PTV），PTV 中包含锁骨上区及胃左淋巴引流区，处方剂量为50 Gy/25 f。

1.2.3 危及器官界定

食管癌放疗的主要危及器官为与病灶位置相邻且对射线耐受量较低的肺、心脏、脊髓等。

1.2.4 放疗计划设计

计划设计中7 野对称式布野计划设计方向为220°、290°、330°、0°、30°、70°、140°野， 其中290°和70°野锁钨门照锁骨上及颈部，30°野将Y1方向钨门上拉至心脏以上，140°与220°野锁钨门照食管中下段（图1A）。8野对称式布野计划设计方向为7 野对称式布野方向的前提下增加180°野，180°野的Y2钨门下拉至肺尖向下2 cm 处（图1B）。 设野方向在具体的IMRT 运算中需根据靶区与心脏的位置关系、心脏的体积大小及靶区与脊髓的靠近程度进行±5°的调整， 以防止心脏、脊髓超量或肺受量过高，危及器官均离耐受剂量有余量时需进一步压低肺受量，优先进一步保护肺组织。

图1 两种计划布野角度分布Fig.1 Images of angle distribution of 2 symmetrical arrangements

1.2.5 观察指标

以95%PTV 体积达到处方剂量进行剂量归一，归一后要求所有剂量热点不得高于处方剂量的110%（即5 500 cGy）同时高量点需控制在靶区内，从剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH）查看并比较肺V5和V20、心脏V30和V40、脊髓D1%受量[5]。 比较靶区剂量均匀性指数 （homogeneity indices，HI）。 HI =（D2%-D98%）/D50%，其中：D2%为2%靶区体积对应的靶区剂量；D98%为98 % PTV 对应的靶区剂量；D50%为50%PTV 对应的靶区剂量[6]。 靶区HI 越接近0，说明靶区均匀性越好。

1.3 统计学方法

使用SPSS 21.0 软件进行统计学分析。 将两组5种物理学参数进行统计学比较， 采用配对t 检验，数据以均数±标准差表示。 检测标准α=0.05，P ＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种对称式布野方法靶区均匀性指数比较

由于靶区剂量归一均按照95%PTV 达到100%的处方剂量， 故7 野、8 野对称式布野的计划设计结果均能满足临床治疗的需要。 经分析，靶区HI，7 野对称式布野与8 野对称式布野差异无统计学意义（0.55±0.01 vs 0.56±0.01。 t=-2.092，P ＞0.05）。

2.2 两种对称式布野方法的危及器官受量比较

8 野对称式布野计划设计的肺部受量V20明显好于7 野对称式布野计划设计，二者差异有统计学意义（P ＜0.05）。 两者相比，心脏受量V30和V40及脊髓最大剂量D1%差异无统计学意义（P ＞0.05），但脊髓V1%均低于40 Gy。 见表1。

表1 两种对称式布野计划设计的危及器官的受量比较Tab.1 Comparison of organ at risk doses between 2 symmetrical arrangements

3 讨论

食管癌是目前中国发病率及死亡率偏高的癌症，在江苏苏中泰州等地尤为高发。现代食管癌放疗中使用IMRT 优于以往的传统普通放疗方法。但是临床治疗中不同的IMRT 计划对靶区的控制和对危及器官的保护有着不同的影响[7]。 适形度指数和HI 高了，肿瘤控制率会提高，肿瘤复发率会降低[8]，危及器官受量低了，放疗并发症发生率就会降低[9]。

胸部肿瘤放疗较常见的是肺损伤和心肌损伤，其中又以放射性肺炎最为多发且难救治，以至于危及患者生命。 随着放射剂量的增加，放射性肺炎发生率也会增高。 有研究表明，在肺V20的体积超过28%的情况下，肺受量增加会带来更快、更高概率的放射性肺炎发生情况[10]。杨波等[11]研究发现肺V5的体积也是肺部并发症的重要因素。 心脏V30与心包积液发生率相关。心脏V40过高则会诱发多种心脏疾病。近年来，由于计算机技术的发展和放疗硬件尤其是多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC） 的引进及升级， 使3DCRT 和IMRT 尤其是动态多叶光栅调强放疗（dynamic multi-leave collimators-intensity modulated radiotherapy，DMLC-IMRT）已经逐渐成为食管恶性肿瘤的主要治疗手段之一[12]。IMRT 是近10 年发展起来的先进放疗手段，在食管癌放疗方面，与3D-CRT 相比，拥有更低的器官受量和更好的靶区剂量分布；与容积调强弧形放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）相比，拥有更多的人为可控性操作[13]。 食管癌由于其靶区位置的特殊性，为了保护周围的易损组织尤其是肺，可以适当放宽食管中下段靶区的适形度要求。 而根据高斯定律，处方剂量固定的情况下以靶区（处方剂量区）为中心区域的周围闭合曲面包含的等剂量线包裹区体积与其区域内部平均剂量密度的乘积即辐射能通量为定值。故其剂量线分布不可能在保持较低热点的前提下，靶区周围全都以较快的剂量下降梯度进行剂量衰减。 因此，保护肺、心、脊髓组织的要点在于加快这些组织上的剂量下降梯度的同时减缓竖脊肌及前肋等区域的剂量下降梯度。食管全段本身致死剂量是在60 Gy 左右，但是由于PTV 体积过大，加上其中的肿瘤区（gross tumor volume，GTV）相对更需要保证足剂量，医生会偏向于先将PTV 照50 Gy，再缩野做第二进程补GTV 的量， 因此笔者在计划中不可直接将器官做到非常接近最大受量限值， 必须尽量多留余量使得第二进程结束后器官总受量仍低于最大限值。

笔者通过对经典的食管癌放疗设野方法进行研究并作少量改变， 保留一定的前后对穿设野机制，但将后野的上钨门（Y2）适当下拉，避免对上段食管的前后方向造成设野对穿。这样的做法有利于计算机在调强运算中利用竖脊肌的角度区域进一步对靶区进行补量，从而减少了前后斜野的给量压力。 由于部分剂量从后方以小子野的方式补足，前后斜野照射的总量会有所降低，从而使得肺受量有所下降。 在笔者试验中，HI 方面，两种照射方法的结果无显著差别；重要危及器官肺的受量方面，8 野对称式布野计划设计的V20肺量为（21.56±3.26）%，7 野对称式布野计划设计的V20肺量为（25.72 ± 1.65） %，二者相比，8 野对称式布野计划设计的肺部V20平均约降低3%。 研究表明，这样的改变会使得放射性肺炎的发生率和等级有所降低[14]。 笔者研究病例的计划设计比对结果显示，在全段食管癌（全纵隔）的放疗计划设野中使用8野对称式布野的肺受量体积可以低于7 野对称式布野，从而在保证靶区足剂量的前提下降低主要危及器官肺的并发症（主要是放射性肺炎）的风险。

综上所述，食管癌全纵隔放疗计划设计中使用8野对称式布野计划设计更加有利于保护肺组织、降低临床放射副反应的风险，值得临床参考借鉴。