吉林大学学报(医学版)  2017, Vol. 43 Issue (02): 365-368

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孙小梅, 夏文明, 姜新, 陈祥, 李涛, 曲雅勤
SUN Xiaomei, XIA Wenming, JIANG Xin, CHEN Xiang, LI Tao, QU Yaqin
局部晚期胰腺癌容积旋转调强与五野调强放疗的剂量学比较
Comparison of dosimetry between RapidArc and 5F-IMRT in treatment of locally advanced pancreatic carcinoma
吉林大学学报(医学版), 2017, 43(02): 365-368
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2017, 43(02): 365-368
10.13481/j.1671-587x.20170230

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收稿日期: 2016-12-23
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孙小梅, 夏文明, 姜新, 陈祥, 李涛, 曲雅勤. 局部晚期胰腺癌容积旋转调强与五野调强放疗的剂量学比较[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(02): 365-368.
SUN Xiaomei, XIA Wenming, JIANG Xin, CHEN Xiang, LI Tao, QU Yaqin. Comparison of dosimetry between RapidArc and 5F-IMRT in treatment of locally advanced pancreatic carcinoma[J]. Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2017, 43(02): 365-368.
局部晚期胰腺癌容积旋转调强与五野调强放疗的剂量学比较
孙小梅, 夏文明, 姜新, 陈祥, 李涛, 曲雅勤     
吉林大学第一医院放疗科, 吉林 长春 130021
收稿日期: 2016-12-23
基金项目: 国家自然科学基金资助课题（81372929）
作者简介: 孙小梅 (1991-), 女, 山东省济宁市人, 在读医学硕士, 主要从事恶性肿瘤放射治疗增敏方面的研究。
通信作者: 曲雅勤, 教授, 博士研究生导师 (Tel:0431-88782488, E-mail:quyaqin52@163.com)
[摘要]: 目的: 探讨容积旋转调强放射治疗（RapidArc）与五野调强放射治疗（5F-IMRT）在局部晚期胰腺癌治疗中剂量分布特点，为临床选择合适的照射技术提供参考。 方法: 选择局部晚期胰腺癌患者10例，行CT模拟定位，并勾画靶区及危及器官。分别对每例患者设计RapidArc计划和5F-IMRT计划，评估靶区及危及器官的剂量学差异。 结果: RapidArc计划的靶区适形指数（CI）优于5F-IMRT计划（P=0.01），其靶区均匀性指数（HI）比较差异无统计学意义（P>0.05）；RapidArc计划中脊髓最大剂量（Dmax）低于5F-IMRT计划（P=0.005）；RapidArc计划中胃平均剂量（Dmean）低于5F-IMRT计划（P=0.019）；5F-IMRT计划中肾脏V20低于RapidArc计划（P=0.043）；RapidArc计划中小肠平均剂量（Dmean）低于5F-IMRT计划（P=0.011）；RapidArc计划中小肠V10低于5F-IMRT计划（P=0.015）；RapidArc计划中小肠V20低于5F-IMRT计划（P=0.14）；RapidArc计划较5F-IMRT计划的平均机器跳数（MU）减少了18.0%，治疗时间缩短了70.3%。RapidArc计划肝脏和肾脏等危及器官受量接近或略小于5F-IMRT计划。 结论: RapidArc计划的主要优势为靶区适形度高，可减少MU和缩短治疗时间，能更好地降低危及器官受量。临床上建议设计RapidArc计划。
关键词: 胰腺肿瘤    容积旋转调强放射治疗    五野调强放射治疗    适形指数    
Comparison of dosimetry between RapidArc and 5F-IMRT in treatment of locally advanced pancreatic carcinoma
SUN Xiaomei, XIA Wenming, JIANG Xin, CHEN Xiang, LI Tao, QU Yaqin     
Department of Radiotherapy, First Hospital, Jilin University, Changchun 130021, China
[Abstract]: Objective: To explore the dose distribution characteristics between RapidArc and five-field intensity modulated radiotherapy (5F-IMRT) plans in the treatment of locally advanced pancreatic carcinoma, and to provide reference for selecting the appropriate radiation technique in clinic. Methods: Ten patients with locally advanced pancreatic carcinoma were selected.The patients were scanned by simulation CT, and the targets and organs at risk were contoured. RapidArc plan and 5F-IMRT plan were designed respectively. The treatment time and the differences of dose distribution in the targets and organs at risk of RapidArc and 5F-IMRT plans were compared. Results: The conformal index (CI) of RapidArc plan was superior than that of 5F-IMRT plan (P=0.01).The homogeneity index (HI) of targets were similar between two plans (P>0.05). RapidArc plan decreased the maximum dose (Dmax) of the spinal cord (P=0.005); RapidArc plan decreased the mean dose (Dmean) of stomach (P=0.019); 5F-IMRT plan decreased the V20 of kidney (P=0.043);RapidArc plan decreased the mean dose (Dmean) of small intestine (P=0.011).The small intestine V10 and V20 of RapidArc plan were lower than those of 5F-IMRT plan (P=0.015, P=0.14); the monitor unit (MU) of RapidArc plan was significantly lower than that of 5F-IMRT plan, with a 18% reduction from the MU level of the latter one, and the treatment time was reduced by 70.3%. RapidArc plan had the smaller doses at liver and kidney compared with 5F-IMRT plan. Conclusion: For the patients with locally advanced pancreatic carcinoma, RapidArc plan has higher CI. RapidArc plan shows the advantages in the protection of organs. Compared with 5F-IMRT, RapidArc plan has less treatment time and significantly improves the curative efficiency.In clinic, the RapidArc plan is recommended.
Key words: pancreatic neoplasms     RapidArc     five-field intensity modulated radiotherapy     conformal index    

胰腺癌恶性程度高、预后差，各期胰腺癌总体5年生存率仅为8%[1], 放射治疗 (放疗) 是胰腺癌的重要治疗手段，适合于各期胰腺癌[2]。

容积旋转调强放射治疗 (RapidArc) 通过改变剂量率和机架旋转速度实现剂量的叠加和调整[3]。与传统固定野调强放疗 (IMRT) 相比，具有靶区适形度高、靶区分布均匀性好以及治疗时间短等优点。近年来RapidArc技术已得到越来越广泛的应用。目前，国内外关于局部晚期胰腺癌的RapidArc和IMRT这2种计划比较的研究较少。王伟平等[4]认为：RapidArc技术在靶区剂量学分布上比IMRT技术有优势。Eppinga等[5]研究表明：RapidArc在胰腺癌放疗靶区覆盖、减少危及器官受量等方面与IMRT比较有优势。本研究通过比较RapidArc与IMRT2种放疗技术在局部晚期胰腺癌的剂量学差异，评估不同放疗技术的优缺点，为其临床应用提供参考。

1 资料与方法 1.1 临床资料

回顾性分析2013年5月—2015年5月在吉林大学第一医院接受放疗的10例局部晚期胰腺癌患者的临床资料。其中，男性7例，女性3例。所有患者均经CT和MRI检查，结合典型症状及实验室检查糖链抗原 (carbohydrate antigen，CA)、癌胚抗原 (carcino-embryonic antigen, CEA) 作出临床诊断并分期；经外科会诊不能手术切除；无严重内科疾病；卡氏评分 (Karnofsky, KPS)≥60分。根据2002年美国肿瘤研究联合会 (American Joint Committee on Cancer, AJCC) 胰腺癌临床分期均为Ⅲ期。

1.2 放疗靶区及危及器官勾画

应用德国西门子公司Somatom Sensation Open CT模拟机行放疗前定位，扫描范围上界为膈肌顶，下界为髂嵴水平，层厚5mm。用Eclipse治疗计划系统进行靶区勾画及计划制定，靶区及危及器官的勾画均参照ICRU50及ICRU62号文件报告[6-7]，包括肿瘤靶区 (gross tumor volume, GTV) 和临床靶区 (clinical target volume, CTV), 在CTV的基础上前后、左右方向上均外扩6mm，头脚方向外扩8mm，形成计划靶区 (planning target volume, PTV)。同时，勾画小肠、肾脏、肝脏、胃和脊髓等危及器官。

1.3 治疗计划设计

为每位患者分别设计RapidArc计划和五野调强放射治疗 (five-field intensity modulated radiotherapy, 5F-IMRT) 计划，2种放疗计划均采用6 MV X射线进行设计。5F-IMRT计划角度均分的共面5野动态调强，机架角度分别为30°、90°(正负5°)、180°(正负10°)、270°(正负5°) 和330°，其中180°、90°和270°均是为了减少肾脏在照射野的体积；RapidArc计划均为共面双弧，分别沿顺时针及逆时针方向旋转360°。为便于比较，每个计划均以PTV为参考体积，95%的PTV处方剂量达到60Gy，同时给予危及器官同一剂量限制。

1.4 剂量评估

比较2种放疗计划靶区的适形指数 (conformal index, CI) 和均匀性指数 (homogeneity index, HI)。靶区CI=(VT, ref/VT)×(VT, ref/Vref)，其中VT，ref为等剂量曲面所包绕靶区的体积，VT为靶区体积，Vref为能参考等剂量曲面包绕的所有区域的体积。CI越接近1，代表靶区适形度越好。靶区HI=D5%/D95%, 其中D5%和D95%分别为5%和95%靶体积所受到的照射剂量, 其值越大靶区剂量分布越不均匀, HI越接近1，靶区剂量分布越均匀。分别对10例患者设计2种计划，比较2种治疗计划中小肠、肾脏、肝脏的平均剂量 (mean dose, Dmean)、V10、V20和V30，比较2种计划胃的Dmean、V10和V20，以及脊髓的最大剂量 (maximum dose, Dmax)。

1.5 机器跳数 (monitor unit，MU) 和治疗时间比较

记录2种治疗计划所有射野的跳数之和以及完成治疗所需时间，进行比对。

1.6 统计学分析

应用SPSS 19.0统计软件进行统计学分析。靶区剂量参数和危及器官剂量参数以x±s表示，组间比较采用t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 RapidArc和5F-IMRT计划靶区HI和CI

RapidArc和5F-IMRT计划的剂量分布均能够满足靶区处方剂量要求，RapidArc计划的CI优于5F-IMRT计划, 差异有统计学意义 (P=0.01)；2种计划的HI相近，组间比较差异无统计学意义 (P>0.05)。见表 1。

表 1 不同治疗计划靶区剂量参数 Table 1 Parameters of target doses of different treatment plans
(n=10, x±s)
Group CI HI
RapidArc 0.90±0.04 1.05±0.02
5F-IMRT 0.88±0.04 1.04±0.00
P 0.01 0.197
表选项
2.2 RapidArc和5F-IMRT计划危及器官剂量分布

2种计划均可满足所有危及器官剂量要求。RapidArc计划中脊髓的Dmax明显低于5F-IMRT计划 (P=0.005)；RapidArc计划中胃Dmean明显低于5F-IMRT计划 (P=0.019)；5F-IMRT计划中肾脏V20低于RapidArc计划 (P=0.043)；RapidArc计划中小肠Dmean、V10及V20均明显低于5F-IMRT计划 (P=0.011，P=0.015，P=0.014)。见表 2。

表 2 不同治疗计划危及器官剂量参数 Table 2 Dose parameters of organs at risk of different treatment plans
(n=10, x±s)
Group Small intestine Kidney Liver Kidney Spinal cord
Dmean V10 V20 V30 Dmean V10 V20 V30 Dmean V10 V20 V30 Dmean V10 V22 Dmax
RapidArc 16.45±3.21 0.67±0.15 0.32±0.11 0.16±0.09 9.31±2.84 0.41±0.15 0.10±0.10 0.03±0.05 7.98±4.15 0.22±0.12 0.07±0.06 0.03±0.04 12.21±5.94 0.42±0.22 0.27±0.18 27.04±9.81
5F-IMRT 17.95±4.14 0.57±0.09 0.42±0.07 0.19±0.11 8.29±2.79 0.29±0.18 0.06±0.06 0.02±0.04 10.50±5.81 0.29±0.14 0.19±0.14 0.10±0.12 13.31±6.70 0.41±0.21 0.30±0.18 34.56±10.87
P 0.011 0.015 0.014 0.145 0.160 0.062 0.043 0.449 0.358 0.259 0.060 0.154 0.019 0.175 0.242 0.005
表选项
2.3 RapidArc和5F-IMRT计划MU和治疗时间

RapidArc计划的平均MU为513.63±34.67，治疗所需平均时间为 (174.38±2.39) s；IMRT平均MU为626.38±80.54，治疗所需平均时间为 (587.63±3.93) s。RapidArc较IMRT平均MU减少18 %，治疗所需平均时间缩短70.3%。

3 讨论

近年来随着放疗技术的不断发展，放疗的精准性逐渐提高，能在保护周围正常组织的前提下提高肿瘤局部放疗剂量[9]。文献[10-11]报道：与传统三维适形放疗技术 (3D-CRT) 相比，调强放疗在胰腺癌放疗中能明显降低周围危及器官受量。IMRT作为高度适形的精确放疗技术已广泛应用于临床，但IMRT治疗计划一般需要5~9个固定野，其治疗时间长，可降低生物学效应，影响疗效，同时增加了治疗期间的种种误差[12]。而RapidArc在保证靶区剂量充足的同时，可有效地减少危及器官及周围正常组织受量[3]，与固定野调强技术相比，明显减少了治疗时间和MU，同时还能减轻患者不适感，减少患者分次内位移，从而提高治疗精度，显著提高治疗效率[13]。

本研究将RapidArc和5F-IMRT 2种放疗技术在晚期胰腺癌放疗的剂量学进行比较，结果显示：2种放疗技术所设计的治疗计划均能满足临床靶区覆盖的要求，RapidArc计划的CI明显优于5F-IMRT计划，同时RapidArc计划中胃和小肠的Dmean均明显低于5F-IMRT计划, 这一结果与Eppinga等[5]研究结果一致。本研究中脊髓Dmax明显低于5F-IMRT计划，说明RapidArc计划在保护脊髓方面更占优势。

胰腺的解剖位置较深，周围有肝、肾、胃、脊髓和小肠等重要器官，特别是胃和小肠，当受照剂量高于50Gy时容易造成溃疡、穿孔等严重晚期反应。而胰腺癌的靶区常紧邻2种器官，同时胰腺癌的放射敏感性较低，因此在保证靶区剂量的同时，将胃和小肠的受量限制在剂量限值以下是提高胰腺癌放疗疗效和患者生存质量的关键[14]。本研究中RapidArc计划在小肠和胃受量方面较5F-IMRT计划有优势。对于胰腺癌这种周围正常组织分布多、正常组织剂量耐受低的疾病，RapidArc计划可以在不增加正常组织受量前提下提高靶区剂量，由此展现了其放射物理的优势。

本研究中最有意义的差别是MU不同，RapidArc计划比5F-IMRT计划MU下降了18%，缩短了治疗时间，不但可以提高效率，在单位时间内治疗更多的患者，还可以减少患者的不适感，减少肿瘤或患者移动的风险[15-17]。

综上所述，在局部晚期胰腺癌治疗中，与5F-IMRT计划比较，RapidArc计划在靶区剂量分布方面有一定的优势，能更好地降低危及器官受量。RapidArc计划降低了MU，减少了机器磨损，缩短治疗时间，提高了工作效率。

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