食管癌三维适形与束流调强放射治疗的研究  学位论文  

1．食管癌三维适形／束流调强放射治疗摆位误差的研究 目的：三维适形放疗(3-Dimensional Conformal Radiotherapy，3D-CRT)与束流调强放疗(Intensity-Modulated Radiotherapy，IMRT)的优势在于更好的给予肿瘤部位适形的照射，同时使靶区周围脏器的保护成为可能。对于食管癌的放疗需要确定CTV到PTV的边界问题。本研究试图了解在目前放疗硬件和软件的支持下，我院的食管癌具体治疗现状，进行食管癌摆位误差的具体数据的分析与评估，为靶区勾画过程中PTV范围的确定提供资料与依据。 材料与方法：入组患者均为病理证实的首次接受治疗的原发性食管癌患者，行3D-CRT或IMRT。治疗射线为6MV-X线，于Elekta Synergy 5954直线加速器治疗。制作并采集2个正交野的数字重建图像(Digital Reconstructive Radiographs，DRRs)。患者在每次放疗开始前摄正交野电子射野片(Electronic Portal Images，EPIs)2张，每周摄片一次。图像比较使用iView GT软件，采用双曝光技术。由二位放疗科医生共同确认勾画解剖结构并进行EPI与DRR比对，计算三维方向位置移动的平均值，系统误差及随机误差。所有医学统计均使用SPSS 11.5统计软件，在95％可信区间范围内进行统计分析，取显著性水平为0.05。 结果：2005年4月～2005年11月期间于我院放疗科收治的入组患者共53例，其中男性44例，女性9例。中位年龄为59岁(38～7 岁)。颈段及上胸段食管癌17例(32％)，中胸段33例(62％)，下胸段3例(6％)。临床分期为ⅡA～ⅣB期。共拍摄可供研究的EPIs正位片226张，侧位片182张。左右方向摆位误差平均值为2.9±2.3mm，前后方向为3.1±2.8mm，头脚方向为2.0±1.8mm。 左右方向摆位误差的系统误差为0.6±2.7mm，随机误差为2.4±1.7mm；前后方向的系统误差为0.8±3.3mm，随机误差为2.4±1.7mm；头脚方向的系统误差为-0.4±1.4mm，随机误差为2.2±2.2mm。 相关性分析发现性别、年龄、肿瘤部位以及不同体位固定装置的使用分别与摆位误差之间存在一定的正相关性，即女性与老年患者，下胸段食管癌以及使用真空垫固定体位的患者相对有治疗过程中位置移动较多的倾向。结论：本研究对行3D-CRT以及IMRT的食管癌患者进行治疗EPIs与DRRs比对，进行了摆位误差的研究。三维方向摆位误差的平均值以及系统误差与摆位误差均与文献报道相似，在可接受范围内；摆位误差主要由随机误差产生。 女性与老年患者，下胸段食管癌以及使用真空垫固定体位的患者可能相对有治疗过程中位置移动较多的倾向。2．食管癌束流调强放射治疗过程中靶区及各相关正常组织变化的研究 目的：当前的食管癌IMRT治疗现状多为制作一个IMRT计划至全程放疗结束。当放疗过程中肿瘤靶区逐渐缩小、移位，受肿瘤牵拉的正常组织在治疗过程中恢复原解剖位置等都可能造成新的靶区与正常组织形态、位置与治疗前的CT图像不再符合。本研究针对食管癌IMRT患者进行治疗过程中靶区与其他相关正常组织解剖位置改变的研究，了解其变化情况以及剂量重分布情况。 材料与方法：首次治疗的经病理证实的原发性食管癌患者，末发现远处脏器的转移，行IMRT治疗。靶区勾画后经主诊医生确认给予常规分割IMRT计划要求：靶区95％PTV体积剂量为66Gy／33Fx，99％PTV体积剂量为62.7Gy／33Fx；双肺V20(剂量≥20Gy的肺体积占全肺体积的百分比)≤25％；心脏平均剂量Dmean≤30Gy；脊髓最大剂量Dmax＜45Gy。剂量计算使用不均质组织校正。患者治疗至20Gy，40Gy及60Gy作为3个剂量点与治疗前的定位CT比较进行研究。患者按照放疗体位重新行定位CT，扫描的范围、层厚、激光标记点的位置均与治疗前的定位CT相同。以激光标记点作参考，由2名放疗科医生共同人工进行图像的融合，重新勾画新的靶区GTV、PTV，正常组织如肺、心脏、脊髓等重要器官。将原IMRT计划导入，重新计算靶区剂量及正常组织受量。评价指标包括根据不同时期的CT所勾画的靶区和正常组织的体积；95％等剂量线包括GTV体积百分比(GTV V95)，95％等剂量线包括PTV体积百分比(PTV V95)，适形指数(Conformity Index，CI)的计算，肺V20、肺V25、肺V30、全肺平均剂量(Mean Lung Dose，MLD)、心脏平均剂量Dmean，脊髓最大剂量Dmax。所有医学统计使用SPSS 11.5统计软件，在95％可信区间范围内进行统计分析，取显著性水平为0.05。 结果：2005年4月～2005年10月入组患者共21例，其中男性18例(86％)，女性3例(14％)。中位年龄为60岁(38～79岁)。颈段及上胸段食管癌4例(19％)，中胸段食管癌15例(71％)，下胸段食管癌2例(10％)。入组患者临床分期为ⅡA～ⅣA期。患者在治疗过程中平均体重变化-0.8±2.2Kg(-5～5Kg)，GTV体积的变化具有显著性差异(P=0.045)，PTV体积的变化具有一定的差异(P=0.051)，均随着治疗过程的进行靶区逐渐缩小。患者治疗过程中不同时期的适形指数CI有显著性差异(P＜0.001)，患者治疗过程中不同时期的肺的受量各评价指标，心脏Dmean与脊髓Dmax均无显著性差异(P＞0.05)。但在CT20Gy和CT40Gy的时间点脊髓Dmax超过安全范围45Gy。患者治疗过程中不同时期的CI与患者不同时期的PTV占原始PTV体积的百分比呈正相关，即肿瘤退缩明显，PTV体积变化大者有CI值变差的倾向。患者治疗过程中不同时期的PTV占原始PTV体积的百分比与患者正常肺受量及脊髓Dmax均呈负相关，即PTV体积变化大者，肺受量与脊髓Dmax可能有变高的倾向。 结论：本研究结果提示食管癌患者在IMRT治疗过程中随着治疗的进行，肿瘤本身与PTV都有进行性的退缩，且其变化具有统计学意义。在治疗过程至20Gy、40Gy和60Gy时，患者靶区的CI随放疗过程进行性的下降，且其具有显著性差异。在治疗过程中患者的PTV占原始PTV的百分比与患者靶区的适形性、肺受量及脊髓Dmax相关，即肿瘤退缩明显，PTV体积变化大者，CI可能有变差的倾向，而肺及脊髓的受量则可能变高。具体的靶区及正常组织变化的量化的界限与指标以及何时宜重新行新的定位CT与制作新的IMRT计划尚待进一步更大病例数的研究确认。3．食管癌束流调强与三维适形放疗计划剂量学比较的研究 目的：本研究为IMRT与3D-CRT计划比较的剂量学研究，通过这一包括肿瘤不同部位与类型的研究，初步建立食管癌的3D-CRT／IMRT治疗的优选方案，为未来进一步设计前瞻性临床课题奠定基础与依据。 材料与方法：于我院放疗科首次治疗的原发性食管癌患者，无胸部外科手术历史，无明显的胸廓畸形，所有计划均在Pinnacle3 7.4b放疗软件下制作。放疗计划IMRT制作要求如下：靶区95％PTV体积剂量为66Gy／33Fx，99％PTV体积剂量为62.7Gy／33Fx。双肺V20≤25％，心脏平均剂量Dmean≤30Gy，脊髓最大剂量Dmax≤45Gy。3D-CRT计划制作时尽可能接近以上要求。均使用不均质组织校正。3D-CRT计划共制作4个，分别为3野，4野，5野，6野；IMRT计划共制作5个，分别为4野，5野，7野，9野，11野。每例患者分别制作9个放疗计划。评价指标包括GTV V95，PTV V95，适形指数CI，肺V20，肺V25，肺V30，全肺平均剂量MLD，心脏Dmean，脊髓Dmax。所有医学统计均使用SPSS 11.5统计软件，在95％可信区间范围内进行统计分析，取显著性水平为0.05。 结果：入组患者共9例，均为男性。中位年龄为58岁(38～79岁)。3例为颈段及上胸段食管癌，3例中胸段食管癌，3例下胸段食管癌。各不同部位的3例患者按肿瘤类型各分为病变较小1例，病变较宽1例，病变较长1例。所有计划均为共面设计，共制作81组计划。各计划组之间CI值有显著性差异(P＜0.001)，IMRT11(CI=0.725)、IMRT7(CI=0.722)最佳，CRT3最差(CI=0.520)。各计划组之间肺V20，V25，V30有显著性差异(P均＜0.001)，以IMRT11、IMRT9最低，CRT3，CRT5最高。各计划组之间MLD有显著性差异(P=0.013)，IMRT4、IMRT 7最低，CRT 5最高。各计划组之间PTV V95，GTV V95，心脏Dmean，脊髓Dmax均无显著性差异(P＞0.05)。 颈段及上胸段食管癌不同计划CI值有显著性差异(P＜0.001)，以IMRT 5(CI=0.719)、IMRT 9(CI=0.718)最佳，CRT 3(CI=0.524)最差。PTV V95，GTV V95，肺V20，肺V25，心脏Dmean，脊髓Dmax于颈段及上胸段计划中均无显著性差异(P＞0.05)。但3D-CRT计划的脊髓Dmax均＞45Gy。中胸段食管癌不同计划CI值有显著性差异(P＜0.001)，IMRT 11(CI=0.772)、IMRT 9(CI=0.762)最佳，CRT 3(CI=0.540)最差。各计划肺V20(P=0.002)与肺V25(P=0.024)有显著性差异，均以IMRT11、IMRT9最低，CRT5、CRT6最高。各计划脊髓Dmax有显著性差异(P＜0.001)，IMRT11、IMRT9最低，适形计划除CRT5外，脊髓Dmax均≥45Gy，并以CRT6最高。PTV V95，GTVV95，MLD，心脏Dmean于中胸段食管癌计划中均无显著性差异(P＞0.05)。 下胸段食管癌不同计划CI值有显著性差异(P=0.006)，以IMRT7(CI=0.706)、IMRT5(CI=0.698)最佳，CRT4(CI=0.483)、CRT3(CI=0.484)最差。各计划肺V25(P=0.034)与肺V30(P=0.015)有显著性差异，均以IMRT9、IMRT11最低，CRT5、CRT3最高。PTV V95，GTV V95，MLD，心脏Dmean，脊髓Dmax于下胸段食管癌计划中均无显著性差异(P＞0.05)。但3D-CRT计划的心脏Dmean均＞30Gy。 结论：本研究结果发现，无论食管癌的病变位于颈上胸段、中胸段还是下胸段，IMRT计划均较计划在靶区的适形性及正常组织(尤其是肺)的保护方面更具优势。各段病变不同IMRT／3D-CRT计划的CI值均有显著性差异。颈上胸段食管癌3D-CRT计划的脊髓Dmax均＞45Gy。中胸段食管癌不同IMRT／3D-CRT计划肺V20与肺V25以及脊髓Dmax有显著性差异。下胸段食管癌不同IMRT／3D-CRT计划肺V25与肺V30有显著性差异，同时，3D-CRT计划的心脏Dmean均＞30Gy。初步建议对食管癌使用IMRT5野或IMRT7野照射方案。