食管癌肿瘤部位对调强放疗肺剂量体积参数的影响

福建医科大学附属第一医院放疗科 （福建 福州 350005）

内容提要：目的：探究调强放射治疗（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）中不同的食管癌肿瘤部位对肺剂量体积参数的影响。方法：基于102例食管癌IMRT治疗病例，将食管癌肿瘤分为中上段，中下段与中段。计算不同组别全肺V5、V10、V20和V30，使用ANOVA检验和非参数Kruskal-Wallis H检验进行分析。结果：对于全肺V5，中上段肿瘤均值（51.67）显著区别于中下段（59.93）与中段（58.03）肿瘤。对于全肺V10、V20和V30，三者之间没有统计学差异（P=0.196，0.311，0.202）。结论：中下段和中段肿瘤的肺剂量体积V5更高，在IMRT计划设计时需要更多关注肺V5的剂量体积限制，以期减少放射性肺炎等肺部损伤的发生。

食管癌作为世界八大癌症之一，每年有超过40万的人因此死亡。放射治疗作为食管癌综合治疗的一部分，其目的是提高治疗的安全性并尽可能减少心肺等重要器官的毒性与术后并发症[1,2]。IMRT技术在放射治疗中相比于标准的3DCRT方法更能够提高靶区与重要器官的剂量适形度，从而在保持肿瘤区域剂量的同时降低危及器官的剂量[3,4]。尽管IMRT能够在一定程度上得到更佳的剂量分布，然而由于食管与肺在解剖学结构上紧密相连，因此在放射治疗中不可避免将对肺部产生一定的放射性损伤。为了精准预测并预防放射性肺炎，需要根据放疗后肺部接受的放射性剂量进行统计与分析。目前肺部的剂量体积参数是研究预测放射性肺炎的主要参数指标，包括正常肺组织接受高于5Gy，10Gy，20Gy和30Gy照射的体积百分比等[5]，分别记为V5，V10，V20和V30。尽管许多研究都表明肺剂量体积参数是预防保护肺部组织的关键因素之一，然而国内外对于食管癌中肿瘤部位对肺剂量体积参数影响的报道较少。本研究通过回顾性分析食管癌病例中不同肿瘤部位对肺剂量体积参数的影响，以期为放射治疗临床计划工作提供参考与指导，减少肺部并发症的发生。

1.资料与方法

1.1 临床资料

以2010年11月～2019年8月在福建医科大学附属第一医院放疗科行IMRT治疗的食管癌患者为研究对象。入组标准：经病理确诊的食管癌患者，采用IMRT放射治疗，病例资料及放射治疗计划资料完整，无严重肺部基础病。符合入组条件102例。

1.2 CT扫描与定位

使用西门子大孔径CT模拟定位机对患者进行CT扫描定位。所有患者均采用仰卧姿势，双手屈曲置于体侧，使用颈胸部热塑膜进行体位固定。CT扫描的层厚均为3～5mm，扫描范围上界为第一颈椎上缘，下界为肝下缘。

1.3 靶区设置

采用RayStation放射治疗计划系统（V4.7.5），由同一名医生进行靶区以及正常组织器官勾画，并经由另一名高资质医生对勾画结果进行审核与确认。大体肿瘤区（Gross Tumor Volume，GTV）为CT图像上可见的原发病灶，阳性淋巴结（GTV-nd）为CT/MR检出的最大短径≥1cm的淋巴结。临床靶区包括CTV（Clinical Target Volume）和CTV-nd，为亚临床病灶范围。计划靶区包括PTV（Planning Target Volume）和PTV-nd，是在CTV基础上外放运动及摆位误差的实际治疗计划靶区。

1.4 计划设计

所有病例均由同一名物理师在Raystation上进行IMRT治疗计划设计，光子能量为6MV，剂量计算网格为3mm，射野方向选择216°，288°，0°，72°和144°五个方向。处方剂量为PTV-G:60Gy/30次，PTV-nd：60Gy/30次，PTV-C:54Gy/30次。放疗计划的相关参数设置按照ICRU83号报告及实践指南，要求95%以上体积的PTV达到处方剂量。

1.5 分组标准

肿瘤部位界定：根据肿瘤中心层面在CT横断位的位置进行界定，设奇静脉弓下缘以上区域为中上段肿瘤；奇静脉弓下缘以下，下肺静脉下缘以上区域为中段肿瘤；下肺静脉下缘以下区域为中下段肿瘤。

1.6 统计参数与分析方法

（1）不同肿瘤部位PTV体积差异与肺体积差异

不同的PTV体积与全肺体积可能对剂量体积参数产生影响，首先需要分析不同肿瘤部位之间PTV体积与全肺体积是否存在统计学区别。基于SPSS 19统计学软件，采用ANOVA检验方法检验三组肿瘤部位之间PTV体积、全肺体积和PTV/全肺体积比是否具有统计学差别。

（2）不同肿瘤部位剂量体积参数差异

分别对三组肿瘤部位全肺的V5，V10，V20和V30四个剂量体积参数进行数据统计。采用ANOVA检验方法和非参数Kruskal-Wallis H检验方法验证不同肿瘤部位下各剂量体积参数的统计学差异。

2.结果

2.1 不同肿瘤部位PTV体积差异与全肺体积差异

采用ANOVA检验方法计算了不同食管癌肿瘤部位PTV体积、全肺体积、PTV/全肺体积比差异，结果如表1所示。结果显示不同部位PTV体积、全肺体积与PTV/全肺体积比方差齐性检验值分别为0.146、0.356和0.971，均＞0.05，表明统计数据具有方差齐性，因此ANOVA检验具有意义。三组体积数据差异性参数分别为0.204、0.319和0.888，均＞0.05，说明不同肿瘤部位之间PTV体积、全肺体积和PTV/全肺体积比无统计学差异。通过事后多重检验分析也可以得出相同结论（P值均＞0.05）。

表1.ANOVA检验不同食管癌肿瘤部位PTV体积与全肺体积的统计学差异

2.2 肺剂量体积参数随食管癌肿瘤部位变化趋势

根据不同的食管癌肿瘤部位，分别对全肺剂量体积参数（V5，V10，V20，V30）进行统计。表2展示了三种食管癌肿瘤部位各剂量体积参数的平均值与标准差。图1显示了全肺的剂量体积参数与不同食管癌肿瘤部位的高低统计图。对于全肺V5和V10，中上段肿瘤相比于中下段和中段肿瘤具有更低的剂量体积，其均值与上下界限值均低于后两者。对于全肺V20和全肺V30，三者的均值和标准差没有明显的高低趋势。

表2.不同食管癌肿瘤部位与全肺剂量体积参数统计±s

表2.不同食管癌肿瘤部位与全肺剂量体积参数统计±s

剂量体积参数 中上段 中下段 中段全肺V5(%) 51.67±11.48 59.93±11.54 58.03±8.75全肺V10(%) 37.98±8.02 42.14±9.36 41.87±6.43全肺V20(%) 19.27±4.62 18.25±4.10 18.51±3.25全肺V30(%) 9.69±3.57 7.94±3.28 8.54±3.40

图1.全肺剂量体积参数与不同食管癌肿瘤部位的高低统计图

2.3 不同食管癌肿瘤部位对全肺剂量体积参数统计学分析

首先对三种肿瘤部位的全肺剂量体积参数进行方差齐性检验，结果表明全肺V5、V20和V30具有方差齐性，可以采用ANOVA检验方法。对于V10不满足方差齐性，采用非参数Kruskal-Wallis H检验方法。表3为ANOVA检验不同食管癌肿瘤部位对肺剂量体积参数V5、V20和V30的统计学差异。表中全肺V5的差异性指数为0.012，表明中上段、中下段和中段肿瘤之间至少有两者具有统计学差异。对三者进行事后多重检验分析，中上段肿瘤区别于中下段肿瘤与中段肿瘤，而后两者之间没有统计学差异。对于全肺V20和全肺V30，三种肿瘤部位的差异性指数分别为0.612和0.162，均＞0.05，表明中上段肿瘤，中下段肿瘤和中段肿瘤之间无统计学差异。

表4为非参数Kruskal-Wallis H检验不同食管癌肿瘤部位对全肺剂量体积参数的统计学差异。表中V5的渐进显著性＜0.05，具有统计学差异，V20和V30的渐进显著性均＞0.05，不具有统计学差异，这一结论与ANOVA检验相同。对于V10，其渐进显著性同样＞0.05，表明三种肿瘤部位之间对全肺V10的影响没有显著区别。

表3.ANOVA检验不同食管癌肿瘤部位对全肺V5、V20和V30的统计学差异

表4.非参数Kruskal-Wallis H检验不同食管癌肿瘤部位对全肺剂量体积参数的统计学差异

3.讨论

国内外许多研究均报道了肺剂量体积参数（如V5，V10，V20和V30等）是预防放射性肺炎的重要因素。Katsui等人回顾性分析了放疗后肺部剂量体积参数对于放射性肺炎的预测结果，表明了不同的肺剂量体积参数在肺炎预测中均起到了重要作用[6]。本研究基于不同食管癌肿瘤部位对肺剂量体积参数进行分析，以期预防放射性肺炎损伤。由于不同的PTV体积与全肺体积可能对肺剂量体积参数产生影响，因此首先需要分析二者在不同肿瘤部位之间的统计学差异。表2显示了中上段肿瘤、中下段肿瘤和中段肿瘤之间PTV体积、全肺体积和PTV/全肺体积比的统计学检验结果（差异性P=0.146，0.356，0.971），表明了本研究中对于不同的肿瘤部位，不同的体积参数具有相似的数据分布性，可以认为PTV体积与全肺体积参数对后续检验结果没有统计学影响。

表3、表4展示了三组肿瘤部位之间全肺剂量体积参数（V5，V10，V20和V30）的统计检验结果。研究发现中上段肿瘤全肺V5低于中下段肿瘤与中段肿瘤，对比结果具有统计学意义。许群英等人发现肺V5与患者发生二级及以上放射性肺炎有关[7]。本研究统计了不同肿瘤部位肺V5的均值，分别为51.67%（中上段肿瘤）、59.93%（中下段肿瘤）和58.03%（中段肿瘤）。尽管三者肺V5的统计均值都在60%以内，然而后两者已十分逼近剂量体积限值，因此在中下段肿瘤和中段肿瘤食管癌的临床放疗计划设计过程中，应该注意肺V5的剂量体积，防止发生急性肺炎的概率增大。

尽管本研究结果显示三种食管癌肿瘤部位之间对全肺V10、V20和V30的统计没有显著差异，然而还应该对具体数值进行进一步分析。Katsui等人研究发现当肺V20超过28%时，患者在6个月后发生二级及以上放射性肺炎的累积概率显著上升[8]。本研究中三组肿瘤部位肺V20剂量体积均小于文献中给出的剂量体积阈值，因此在食管癌IMRT治疗中不同肿瘤部位不仅对肺V20的影响不大，患者发生二级及以上放射性肺炎的累积概率没有显著升高。对于肺V30本研究结果显示中上段肿瘤、中下段肿瘤和中段肿瘤的肺V30统计均值分别为9.69%、7.94%和8.54%，均远＜20%，因此可以认为不同食管癌肿瘤部位对于发生急性放射性肺炎的概率影响不大。

在食管癌IMRT治疗当中容易对肺造成放射性损伤，本研究回顾性分析了102例食管癌病例，根据不同肿瘤部位分为了中上段、中下段和中段三组。采用SPSS 19软件进行统计分析，基于ANOVA检验方法和非参数Kruskal-Wallis H检验方法对三组数据进行分析。结果发现当不同肿瘤部位的PTV体积与全肺体积相近时，中下段与中段肿瘤的全肺剂量体积参数V5更高，治疗后造成放射性肺炎的概率增大，因此在临床计划设计时需要更多关注肺V5的剂量体积限制，以期减少放射性肺炎等肺部损伤的发生。同时本研究也存在有研究病例数较少的问题，需要后续扩大统计病例数进行进一步研究分析。