食管癌是我国发病率较高的恶性肿瘤，尤其以河北、河南等太行山区发病率最高。手术是早期食管癌首选的治疗手段，但早期食管癌无明显症状、体征，多数食管癌患者就诊时已失去手术治疗机会，因此放射治疗成为食管癌治疗的主要安全有效手段之一^[1]。食管周围被肺、心脏和脊髓等重要器官包围，三维适形放疗（three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT）因其剂量分布的缺陷及危及器官受量限制，计划已经很难满足临床的要求。近年来，随着电子直线加速器设备和影像技术的发展，容积旋转调强（volumetric modulate arc therapy, VMAT）放疗实现了食管癌的精确定位、精确计划和精确治疗。VMAT治疗特点是在机架旋转过程中出束，因此大大减少了治疗时间，同时VMAT计划的剂量学方面较常规调强放射治疗（intensity-modulated radiation therapy, IMRT）具有明显优势，可以降低危及器官受量，提高放射治疗的生物学效应^[2-3]。本文比较了不同拉弧范围的VMAT，即全弧VMAT和分段弧VMAT计划的剂量学比较，以分析分段弧VMAT临床应用的可行性。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2015年4月—2017年1月期间在我院接受VMAT治疗的11例胸中段食管癌病例，其中男性6例，女性5例，年龄54～81岁。按照AJCC第7版TNM分期标准，5例为Ⅱ期，1例Ⅲ期，5例Ⅳa期。11例患者均经食管镜咬检病理证实为鳞状细胞癌。本研究已获得医院伦理委员会的审批，并且患者均签署了知情同意书。

1.2 计划设计

患者常规CT定位，定位影像传输至计划系统。放射肿瘤医师勾画靶区(planning target volume, PTV)和危及器官（双肺、脊髓、心脏）。使用飞利浦公司的Pinnacle 9.10版本治疗计划系统制定放射治疗计划，放射治疗实施采用Elekta Synergy电子直线加速器6MV X射线治疗。每个病例分别应用VMAT全弧和VMAT分段弧技术设计放射治疗计划。处方剂量为60 Gy/30次，剂量归一到靶区的平均剂量处，95%剂量线包绕100% PTV体积，脊髓最大剂量 ≤ 45 Gy，双肺V₅ ≤ 55%，V₂₀ ≤ 28%，心脏V₃₀ ≤ 40%。全弧VMAT设计方法（图1A）：双弧（顺时针：182°～178°，逆时针：178°～182°），子野间隔为4°，最大剂量率600 MU/min；分段弧VMAT设计方法(图1B)：1弧（顺时针：180°～220°，逆时针：220°～180°），2弧（顺时针：315°～45°，逆时针：45°～315°），3弧（顺时针：140°～180°，逆时针：180°～140°），子野间隔为4°，最大剂量率600 MU/min。

1.3 评价指标

应用剂量体积直方图（dose-volume histograms, DVH）统计PTV和危及器官剂量学参数。PTV：最小点剂量（D_min）、平均剂量（D_mean）、D₂(2%体积的PTV所接受的剂量)、D₅、D₅₀、D₉₅、D₉₈，靶区适形度指数（Conformal index, CI）和均匀性指数（Homogeneity index, HI），参考ICRU 83号报告定义：CI = V_t,ref/V_t × V_t,ref/V_ref（V_t,ref表示参考等剂量线包绕的靶区体积，V_t为靶区体积，V_ref为参考等剂量线包绕的所有体积），CI值位于0～1之间，值越小，计划的适形性越差。HI = （D₂−D₉₈） / D₅₀ (D₂表示2%靶体积接受的剂量，近似于靶区最大剂量；D₉₈表示98%靶体积接受的剂量，近似于靶区最小剂量；D₅₀表示50%靶体积接受的剂量，近似于靶区平均剂量)，HI越接近0，计划的均匀性越好。危及器官评价指标：脊髓最大剂量（D_max），双肺D_mean、V₅、V₁₀、V₂₀（分别表示5 Gy、10 Gy、20 Gy照射的体积占双肺的总体积百分比），心脏V₃₀。机器总跳数（MU）。

1.4 统计学方法

用SPSS 17.0对两组计划数据进行配对t检验，P < 0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 两组计划靶区剂量学参数及MU比较

见表1，两组计划均能够满足临床靶区和危及器官的限量要求。全弧VMAT计划靶区的剂量学明显优于分段弧VMAT计划，并且全弧的靶区均匀性指数小于分段弧的，说明全弧VMAT计划剂量均匀度优于分段弧VMAT计划；两种治疗技术MU的比较没有统计学差异。

2.2 两组计划危及器官剂量学参数比较

见表2，分段弧VMAT计划双肺D_mean、V₅低于全弧VMAT计划，且比较具有显著性差异，但双肺V₁₀、V₂₀两者比较差异均无统计学意义；全弧VMAT计划心脏的V₃₀明显低于分段弧VMAT计划，差异具有统计学意义；脊髓最大点剂量（D_max）全弧计划低于分段弧计划，差异有统计学意义，但均未超过45 Gy限量值。

3 讨论

食管癌患者在我国放疗患者中占据了较大的百分比^[4]，放射治疗是食管癌治疗的主要手段之一。近几年，随着放疗技术的发展，食管癌经历了普通放疗、三维适形放疗、调强放疗以及现在的旋转容积调强，并且研究^[5]已证明新技术应用改善了靶区剂量分布，进一步降低了正常组织受量，降低放射治疗副反应发生率。VMAT技术具有“快、准、优”的特点，治疗过程中同时伴有大机架角度、多叶光栅位置、剂量率的变化，因此大大缩短了治疗时间，减少了患者治疗中体位移动造成的摆位误差^[6]，并提高了肿瘤的生物学效应。目前，国内、外有多位学者^{[5, 7-9]}研究了食管癌在VMAT技术和固定野IMRT技术的剂量学比较，结论一致认为VMAT技术相对于IMRT技术可以明显降低危及器官如双肺受量，减少总MU及总治疗时间；还有学者^[10]比较了基于瓦里安Clinical 23IX和医科达Synergy两种加速器设计的食管癌容积旋转调强计划比较，由于瓦里安机器在射野中心叶片宽度为0.5 cm小于医科达Synergy机型的1 cm，所以在计划靶区适形性方面，瓦里安的容积旋转调强计划更具有优势；但瓦里安加速器不变的剂量率和固定的机架旋转速度，一定程度上限制了计划对射野权重的优化，因此增加了治疗MU和低剂量的受照范围，而医科达加速器采用可变的剂量率和机架旋转速度能有效减少总MU及正常组织低剂量受照范围。目前，多数学者^{[5, 7, 9-11]}在VMAT计划设计拉弧范围时，多采用360°范围的单弧或双弧。双弧VMAT技术带来的不利后果是明显增加了低剂量区范围，增加了放射性肺炎及二次致癌风险。笔者采用了分段弧技术，减少拉弧范围，且考虑了食管癌计划蝶形剂量区域分布特点，设计了食管癌分段弧VMAT计划，通过比较两者剂量学差异，探讨分段弧VMAT临床应用可能性。

结果显示本研究的两种VMAT技术均能够很好的满足靶区剂量覆盖，其中全弧VMAT在控制靶区的热点和均匀性等方面相对于分段弧VMAT具有一定优势，这与全弧VMAT 360°范围内分布控制点多、剂量调制空间大直接相关，但这种差异在绝对值方面优势并不是十分明显，分段弧VMAT完全可以满足临床靶区剂量需要。在危及器官方面，分段弧VMAT可以明显降低双肺的平均剂量和V₅受量（t = −4.048, P = 0.002），减少肺的低剂量照射范围；两计划肺的V₂₀比较不具有统计学差异。对于肺的V₅受照体积，有研究^[12-13]指出肺组织接受5 Gy受照剂量的体积是预测放射性肺炎的一个重要因素，因此，降低肺组织的低剂量照射范围非常重要。分段弧VMAT相对于全弧VMAT在一定程度上增加了心脏V₃₀的受量以及脊髓最大点剂量，但这种增加的剂量均在临床接受范围。分析上述肺和心脏受量发现，分段弧由于照射范围小从而降低了双肺V₅的受量，剂量可调制空间小使得心脏接受30 Gy的体积增大，而全弧计划与之相反。因此，这两种技术在危及器官保护方面各有利弊，所以在临床应用时，医师可以根据患者具体的心肺功能合理选择。

综上所述，对于胸中段的食管癌，分段弧VMAT和全弧VMAT均能够实现较好的靶区覆盖，分段弧VMAT可以明显降低肺的低剂量照射范围，可能降低放射性肺炎的发生概率，还需要临床进一步应用观察。