容积旋转调强放疗技术在食管癌放射治疗中的应用

摘要

目的:应用容积旋转调强技术（volumetricmodulatedarctherapy,VMAT）治疗食管癌，比较VMAT与静态调强(intensitymodulatedradiotherapy,IMRT)两种放疗技术的剂量学差异，探索VMAT在食管癌放射治疗中的可行性及潜在优势。
　　 方法:2011年9月至2012年12月序贯入组的经病理证实首程放疗的食管癌患者30例，包括颈段5例，胸上段10例，胸中段10例，胸下段5例。所有患者均使用热塑膜固定，采用相同的治疗体位进行CT模拟定位，定位图像经局域网传送至治疗计划系统。应用医科达Oncentra4.1三维放射治疗计划系统，对入组患者分别设计逆时针358°(起始角度179°，终止角度181°)单弧VMAT计划和5野IMRT计划两套放射治疗计划，PTV处方剂量统一为60Gy/30F。利用剂量体积直方图(DVH)比较两种计划的靶区、重要危及器官（肺、心脏、脊髓、肝脏等）的受照剂量体积差异及总机器跳数(MU)和有效治疗时间(TT)。应用Elekta公司Synergy直线加速器进行计划的验证及执行。用三维剂量验证系统Delta4对放疗计划进行剂量学验证，采用Gamma值分析三维剂量测量结果，以3mm/3％(3mm距离和3％剂量)标准进行数据采集分析。利用机载KV级CBCT对9例应用VMAT计划治疗的入组患者行图像引导放射治疗(IGRT)。将CBCT图像与定位CT图像进行配准，获取分次治疗间及分次治疗内的摆位误差，在线纠正摆位误差（摆位纠正阈值3mm），提高摆位精度，分析摆位误差的分布规律，为正确设定计划靶体积(PTV)提供依据。采用SPSS13.0统计软件包进行统计分析。
　　 结果:(1)全组30例患者的VMAT计划和IMRT计划均能满足临床剂量学要求，在靶区覆盖率相似的前提下，VMAT计划的PTV适形指数(CI)优于IMRT计划，差异具有统计学意义(P=0.008)，均匀性指(HI)数略优于IMRT计划(0.768vs.0.742，P＞0.05);除靶区以外正常组织(BODY-PTV)受量方面，与IMRT计划比较VMAT计划的低剂量区V5、V10明显增高，而V20明显降低，(P＜0.05);两种计划双肺受量相似，差异无统计学意义;VMAT计划降低脊髓Dmax(4229.07cGyvs.4317.2cGy，P=0.032)对脊髓保护更佳。(2)颈段食管癌VMAT和IMRT两种计划的PTVD98(5877.05cGyvs.5860.54cGy)、D50(6222.46cGyvs.6270.19cGy)差异有统计学意义(P＜0.05);VMAT计划肺V5～V30及MLD均较IMRT计划增高，其中V5、V10、V15低剂量区及MLD增高具有统计学意义（P＜0.05）。(3)胸上段食管癌两种计划的靶区剂量分布及双肺受量差异均无统计学意义;VMAT计划心脏V30及Dmean较IMRT计划明显增高(P＜0.05);脊髓Dmax较IMRT显著降低（4228.40cGyvs.4361.10cGy，P=0.006）。(4)胸中段食管癌两种计划靶区剂量分布差异无统计学意义;VMAT计划双肺V10、V15、V20较IMRT计划明显降低(P＜0.05）;与MRT计划比较VMAT计划有增加心脏V30、V40、Dmean受量的趋势，但差异无统计学意义(P＞0.05);VMAT计划的脊髓D2、V40较IMRT计划显著增高（P＜0.05），Dmax增高无统计学意义(P=0.394)。(5)胸下段食管癌在靶区剂量分布及危及器官受量方面两种计划无明显差异，VMAT计划表现出降低双肺V20、V30的趋势(P＞0.05)。(6)不同病变位置除靶区以外正常组织(BODY-PTV)受量:颈段和胸上段VMAT的低剂量区V5、V10较IMRT分别增高5.05％～5.11％、3.92％～6.41％(P≤0.016)，对于V20，胸上段VMAT计划较IMRT计划平均降低0.73％(z=-2.90，P=0.037);胸中段及胸下段VMAT计划也表现出低剂量区V5、V10受照体积增加，V20受照体积减少的趋势，但差异无统计学意义（P＞0.05）。(7)3mm/3％的Gamma通过率均值VMAT92.75％，IMRT92.98％(P=0.826)。(8)总机器跳数:VMAT组(460.66MU)较IMRT组(522.55MU)平均减少11.84％(t=-3.87，P=0.001);有效治疗时间:VMAT组(139.6s)较IMRT组(298.73s)平均缩短了53.27％(t=-16.943，P=0.000)。(9)治疗前摆位误差:X轴(0.387±0.357)cm，Y轴(0.568±0.418)cm，Z轴(0.360±0.250)cm，其中头脚方向误差最大，大于5mm的达47.78％;治疗后摆位误差:X轴(0.09±0.09)cm，Y轴(0.12±0.1)cm，Z轴(0.11±0.1)cm，各个方向摆位误差96.5％以上≤0.3cm。
　　 结论:VMAT可达到与IMRT相似的靶区剂量分布，降低部分危及器官受量，并能提高靶区的CI、HI;VMAT可作为一种安全有效的放疗技术应用于食管癌放射治疗中;对于不同病变位置的食管癌，VMAT和IMRT均可适用;VMAT需要较少的MU，可显著缩短治疗时间，提高计划执行效率，有潜在提高疗效的作用，并减少了治疗过程中的不确定性因素影响及患者不适感;VMAT和IMRT两种调强计划剂量验证的Gamma通过率相似，3mm/3％的平均通过率均＞90％;CBCT的应用可以提高食管癌放射治疗中的摆位精度，减少摆位的不确定性，提高放疗精度，减少不必要的照射，为正确设定PTV提供依据。

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附表

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参考文献

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