中国辐射卫生  2022, Vol. 31 Issue (2): 210-213, 218  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.02.014

引用本文 

袁成, 刘明锐, 施林心, 邵卫仙, 王强, 杜傲男, 张文, 孙建伟, 苗慧. 胸段食管癌累及野放疗与扩大野放疗对危及器官的辐射剂量学分析[J]. 中国辐射卫生, 2022, 31(2): 210-213, 218. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.02.014.
YUAN Cheng, LIU Mingrui, SHI Linxin, SHAO Weixian, WANG Qiang, DU Aonan, ZHANG Wen, SUN Jianwei, MIAO Hui. Dosimetry of organs at risk between involved field radiation and extended field radiation in patients with thoracic esophageal cancer[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2022, 31(2): 210-213, 218. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.02.014.

基金项目

徐州市科技局社会发展后补助项目(KC16SH035);徐州市科技局课题(KC19186);徐州市科技计划项目(KC19183)

通讯作者

苗慧,E-mail:13615105270@163.com

文章历史

收稿日期:2021-08-07
胸段食管癌累及野放疗与扩大野放疗对危及器官的辐射剂量学分析
袁成 1, 刘明锐 2, 施林心 1, 邵卫仙 1, 王强 1, 杜傲男 1, 张文 1, 孙建伟 1, 苗慧 1     
1. 徐州市肿瘤医院,江苏 徐州 221005;
2. 南通大学医学院,江苏 南通 226001
摘要目的 研究胸段食管癌逆向调强放射治疗(IMRT)中累及野照射与扩大野照射对危及器官(OAR)受照剂量的影响。方法 40例胸段食管癌患者分别行累及野靶区勾画和扩大野靶区勾画并勾画危及器官,制定IMRT计划,评估2个计划的靶区适形指数(CI)和均匀性指数(HI)及危及器官的剂量学参数,剂量学参数比较采用配对t检验。结果 2种计划的PTV均能满足处方剂量要求,PTV在CIHI上相近(P= 0.317、0.130)。两组间平均肺剂量、两肺V5、两肺V20、两肺V30、脊髓Dmean、心脏Dmean、心脏Dmax、心脏V30、心脏V40、心脏V60差异均存在统计学意义(P< 0.01)。结论 胸段食管癌患者行累及野照射与扩大野比较,可降低正常器官的受照剂量,从而降低放射性损伤风险。
关键词胸段食管癌    调强放射治疗    累及野    扩大野    危及器官    
Dosimetry of organs at risk between involved field radiation and extended field radiation in patients with thoracic esophageal cancer
YUAN Cheng 1, LIU Mingrui 2, SHI Linxin 1, SHAO Weixian 1, WANG Qiang 1, DU Aonan 1, ZHANG Wen 1, SUN Jianwei 1, MIAO Hui 1     
1. Xuzhou Cancer Hospital, Xuzhou 221005 China;
2. Medical College of Nantong University, Nantong 226001 China
Abstract: Objective To study the irradiation dose of organs at risk (OAR) in involved field radiation and extended field radiation in patients with thoracic esophageal cancer who received intensity modulated radiotherapy (IMRT). Methods A total of 40 patients with thoracic esophageal cancer were treated with IMRT. The involved field, extended field, and OAR were outlined to generate IMRT plans. The conformity index (CI) and homogeneity index (HI) of planning target volume (PTV) and the irradiation parameters of OAR were evaluated for the two plans. Paired t-test was used for comparison of irradiation parameters. Results The PTV of both plans received the prescribed dose. There were no significant differences in CI and HIof PTV between the two groups (P = 0.317, 0.130). There were significant differences in average lung dose, lung V5, lung V20, lung V30, spinal cord Dmean, heart Dmean, heart Dmax, heart V30, heart V40, and heart V60 between the two groups (P < 0.01). Conclusion Compared with the extended field, the involved field can reduce the irradiation dose of ORA in patients with thoracic esophageal cancer, thus reducing the risk of radiation.
Key words: Thoracic esophageal cancer    Intensity modulated radiotherapy    Involved field radiation    Extended field radiation    Organs at risk    

在我国,食管癌是高发且预后差的消化道肿瘤,发病率和死亡率占全球的50%[1]。目前,放疗是局部晚期食管癌主要治疗手段,而调强放射治疗能够最大限度减少正常组织受照剂量,满足不规则肿瘤靶区治疗需求,在临床上得以广泛应用。有研究报道,食管癌累及野照射(involved field radiation)和扩大野照射(extended field radiation)对肿瘤局部控制疗效无差异,但累及野照射能有效降低正常组织受照射剂量,减轻放射损伤[2]。本文主要研究胸段食管癌IMRT中累及野照射与扩大野照射对危及器官受照剂量的影响。

1 资料与方法 1.1 临床资料

选取2014年06月—2018年12月本院放疗科诊疗组收治的非手术胸段食管癌患者40例。男28例,女12例,年龄44~88岁,中位年龄75岁,胸上段13例,胸中段23例,胸下段4例,病变长度(6.36 ± 1.94) cm,见表1

表 1 临床病理资料特点 Table 1 Patient information
1.2 纳入标准

初治患者;胃镜病理明确食管癌诊断;完整影像学资料,包括食管钡餐、胸腹部CT等;均行调强放射治疗。

1.3 方法 1.3.1 CT模拟定位

患者仰卧位,双手抱肘置于头顶,热塑体模体位固定。予碘普罗胺60 mL静脉注射后,行CT扫描,扫描范围上自下颌骨水平,下至右肾上极水平,层厚5 mm,图像传输至应用Ecplise放疗计划系统(TPS)。

1.3.2 靶区勾画

对胸段食管癌患者40例均行累及野靶区勾画和扩大野靶区勾画。1)累及野靶区勾画(见图1):大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV):以食管钡餐确定肿瘤长度,以CT确定肿瘤大小,包括食管原发瘤及转移淋巴结(若转移淋巴结与原发病变相距较远,则单独勾画GTVnd)。临床靶体积(clinical target volume,CTV):在GTV和GTVnd基础上左右前后方向均外放0.6~0.8 cm,在GTV上下方向均外放3~5 cm和GTVnd上下外放1.0~1.5 cm,根据解剖屏障适当修改。计划靶体积(planning target volume,PTV):在CTV基础上各外放0.5 cm。2)扩大野靶区勾画(见图2):GTV勾画同累及野靶区勾画。CTV:在累及野靶区CTV基础上,增加相应淋巴引流区域,胸上段包及锁骨上淋巴引流区、食管旁、1区、2区、4区、7区的淋巴引流区;胸中段包及气管食管沟、食管旁、1区、2区、4区、7区、8区的淋巴引流区;胸下段包及食管旁、4区、7区、8区和胃左、贲门周围的淋巴引流区。PTV:在CTV基础上各外放0.5 cm[3]

图 1 累及野放疗靶区 Figure 1 PTV of involved field radiation

图 2 扩大野放疗靶区 Figure 2 PTV of extended field radiation
1.3.3 放疗计划设计

计划均为5野IMRT计划,射野能量为6 MV X射线,95%PTV处方剂量60 Gy,分30 次,单次2.0 Gy,OAR限量:平均肺剂量≤15~17 Gy,两肺V20≤30%,两肺V30≤20%,脊髓平均剂量9~21 Gy,脊髓最大剂量≤45 Gy[3];心脏(heart)V30≤40%,V40≤30%,见图3

图 3 累及野与扩大野放疗剂量体积直方图(DVH)比较 Figure 3 Dose-volume histogram of involved field radiation and extended field radiation
1.4 观察指标

靶区评价参数:靶区适形指数(CI)和均匀性指数(HI)。CI = VT, ref / TV,VT,ref指接受剂量等于或大于参考剂量的靶区体积,TV指靶区体积,CI范围为0~1,越接近1提示靶区适形度越好[4]HI = D5%/D95%D5%D95%分别为受照射剂量最高的5%和95%的PTV中的最小剂量,HI理想值为1,并且随着计划不均匀而增大[5]。OAR评价参数:平均肺剂量(mean lung dose,MLD)及两肺V5V20V30,脊髓DmeanDmax,心脏DmeanDmaxV30V40V60

1.5 统计学方法

应用SPSS 16.0进行数据分析,计量资料以 ${\rm{\bar x}} \pm {\rm{s}} $ 表示,计数资料以例数和百分数表示,2种计划参数的比较采用配对t检验,检验水准α = 0.05。

2 结 果 2.1 累及野与扩大野放疗靶区剂量学比较

2种计划的PTV均能满足处方剂量要求,2组放疗计划的CIHI相近,差异无统计学意义(见表2)。

表 2 累及野与扩大野放疗IMRT计划的靶区剂量学比较 Table 2 Dosimetry of IMRT planning target volume between involved field radiation and extended field radiation
2.2 累及野与扩大野放疗危及器官受照剂量比较

扩大野放疗的PTV长度及PTV体积较累及野明显增大。除脊髓最大剂量外,2组间MLD、两肺V5、两肺V20、两肺V30、脊髓平均剂量、心脏平均剂量、心脏最大剂量、心脏V30、心脏V40、心脏V60均存在差异(见表3)。

表 3 累及野与扩大野放疗危及器官剂量学比较 Table 3 Dosimetry of OAR between involved field radiation and extended field radiation
3 讨 论

食管癌是消化道常见肿瘤,手术切除为早期食管癌的主要治疗手段。但食管癌患者出现临床症状就诊时,多数已是中晚期,失去手术治疗机会,放射治疗是最优的选择。放射治疗不仅可以有效的改善患者临床症状,提高生活质量,也可以延长患者的生存期。野内肿瘤未控或复发是导致食管癌放疗失败的主要原因[6-7],因此,提高局部放疗疗效是治疗关键。2005年Tachibana等[8]报道扩大淋巴结清扫范围能有效消除临床微转移灶,减少淋巴结复发,从而提高局部控制和总生存。扩大野放射治疗是否可以达到相同效果,近年相应研究结果多有报道,但胸段食管癌淋巴结引流区预防照射方面仍存争议[9-10]

放射性损伤通常与照射体积、剂量和剂量分割方式有密切关系[11],体积大、剂量高、分割剂量大损伤较重。本研究结果显示,扩大野与累及野放疗在靶区剂量覆盖及均匀性方面无显著差异,但在PTV长度及体积方面,扩大野显著大于累及野,相对应的在危及器官受照剂量方面均不同程度增加。

放射性肺损伤是胸部肿瘤放疗的限制因素。为降低放射性肺损伤的发生率,临床上应该严格控制肺组织受照剂量。肺作为并联组织,其耐受量与容积密切相关。1999年Graham等[12]描述了V20在预测放射性肺损伤的重要意义,肺V20≤22%,无放射性肺炎发生。2009年医科院肿瘤医院和Michigan大学联合研究中,提出MLD作为评估放射性肺损伤指标,MLD≥20 Gy的患者发生放射性肺损伤高达42.9%,而MLD < 20 Gy的患者发生放射性肺损伤仅17.4% [13]。低剂量照射的肺组织体积对放射性肺损伤的发生影响更大[14]V5≥60%后,放射性肺损伤发生率显著增高[15]。结合本研究,扩大野放疗较累及野放疗MLD、肺V5、肺V20均增高,放射性肺损伤风险也相应增加。

作为串联组织,脊髓耐受量与体积无关,而与最大剂量相关,一般情况下脊髓在常规分割剂量受照40 Gy时,放射性脊髓炎的发生率较低[16]。在本研究中,2种放疗方式的脊髓最大剂量进行比较,差异无统计学意义,显示行食管癌扩大野放射治疗未增加放射性脊髓损伤。

由于食管癌总生存较短,放射性心脏损伤的相关研究报道以急性损伤多见。根据何宏涛等[17]研究,心脏V60是影响急性放射性心脏损伤的独立因素,当V60≥5.04%时,其发生概率显著升高。心脏与胸中胸下段食管相邻,胸上段食管癌扩大野组靶区下界为纵隔7区淋巴引流区,相对心脏受照剂量较少。本研究中,经计划系统对心脏V30V40约束后,胸上段食管癌2种放疗方式心脏V60均不足5%,预估放射性心脏损伤发生率较低,胸中下段食管癌累及野照射较扩大野照射,可降低急性放射性心脏损伤发生率。

胸下段食管癌放疗较胸上中段,心脏受照体积更大,因此,在研究食管癌患者放射性心肌损伤时,仍需以胸下段食管癌为重点。本研究中胸下段食管癌样本量偏少(10%),下一步我们将在扩大样本量基础上对胸段食管癌按部位分组进一步分析危及器官剂量问题。

综上,胸段食管癌患者行累及野照射与扩大野比较,可降低正常器官的受照剂量,从而降低放射性损伤风险。

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