造影剂对上段食管癌VMAT放疗计划剂量的影响.pdf

临床研究91现代仪器与医疗2 0 2 4 年第30 卷第1期造影剂对上段食管癌VMAT放疗计划剂量的影响严维江周杰李明杨云云*马兆明马建华（南京医科大学康达学院附属连云港市第二人民医院放疗科，连云港2 2 2 0 2 3）【摘要】目的探讨上臂静脉到上腔静脉中残留的造影剂对上段食管癌VMAT放疗计划剂量影响。方法选取10 例上段食管癌患者，定位时对每例患者静脉注射造影剂并行CT模拟定位扫描，把图像传输至瓦里安Eclipse11.0计划系统，测量造影血管的CT值，然后将造影血管CT值用赋值方法改为4 0 OHU，采用在增强CT上做VMAT计划1,然后在增强CT上赋值修正，胶静脉至上腔静脉的大血管的CT值，做VMAT计划2。计算赋值前和赋值后的靶区PCTV和PTV的D，和Ds、适形度指数（CI）、均匀性指数（HI），以及正常器官肺、脊髓和肱骨头的剂量分布，并比较两种计划对加速器治疗跳数（MU）的影响。通过秩和检验来判断注射造影剂所造成的高CT值对靶区和危及器官剂量的影响。结果果对于靶区PTV的D，和PCTV的Ds差异具有统计学意义（P0.05）；适形度指数（CI和均匀性指数（H I)差异无统计学意义（P0.05）。对于危及器官肺的V，V o 和正常器官左、右肱骨头的平均剂量差异具有统计学意义（P0.05）。两种计划加速器治疗跳数（MU）具有统计学意义（P0.05）。结论上臂静脉到上腔静脉中残留的造影剂对上段食管癌VMAT计划的靶区剂量有一定的影响，但影响在可接受范围内。造影剂导致了肺的低剂量区V，和Vio增加，以及增加了肱骨头的平均剂量。同时，造影剂还导致了加速器治疗跳数增加（MU）。【关键词】食管癌；放射治疗；造影剂；CT值；适形度指数【中图分类号】TH77;R730.55【文献标志码】A【D O I 10.11876/mimt202401017The effect of contrast agents on the planned dose of VMATradiotherapy for upper esophageal cancerYan Weijiang,Zhou Jie,Li Ming,Yang Yunyun*,Ma Zhaoming,Ma Jianhua(Department of Radiotherapy,The Second Peoples Hospital of Lianyungang,Kangda College,Nanjing MedicalUniversity,Lianyungang222023,China)Corresponding author:Yang Yunyun,E-mail:119286796 Abstract Objective To explore the impact of residual contrast agent in the brachial vein to superior vena cava on VMATradiotherapy dose planning for upper esophageal cancer.Methods Ten patients with upper esophageal cancer were selected.Contrastagent was intravenously injected during positioning,and CT simulation scans were performed.The images were transferred to the VarianEclipse ll.O planning system.The CT values of the contrast-enhanced vessels were measured and then converted to 40HU using aassigning method.VMAT plan 1 was created on the enhanced CT,and then the CT values of the major vessels from the axillary vein tothe superior vena cava were assigned and corrected on the enhanced CT to create VMAT plan 2.The D,and Dos of the target areaPCTV and PTV,conformity index(CI),homogeneity index(HI),as well as the dose distribution of normal organs such as lung,spinal cord,and humeral heads were calculated before and after assignment,and the effects of the two plans on the number of acceleratortreatments(MU)were compared.The impact of high CT values caused by contrast agent injection on the dose of target area and organs基金项目：南京医科大学康达学院科研发展基金（KD2023KWJJ084）第一作者：严维江，男，本科，主管技师，研究方向：肿瘤放射治疗物理学研究及加速器维修，E=mail：119 2 8 6 7 9 6 q q.c o m通讯作者：杨云云，女，本科，主治医师，研究方向：各类肿瘤的发生机制、诊断方法、治疗策略和预防措施，E-mail：119 2 8 6 7 9 6 q q.c o m92Modern Instruments&Medical Treat.Vo1.30No.1at risk was assessed using rank sum test.ResultsThere were statistically significant differences in D,of PTV and Dos of PGTV(P0.05).There were no statisticallysignificant differences in conformity index(CI)and homogeneity index(HI)(P 0.05).Statistically significant differences wereobserved in V,and Vio of lung,as well as the average dose of the left and right humeral heads(P0.05).The number of accelerator treatments(MU)in both plans showed statisticallysignificant differences(P0.05).Conclusion Residual contrast agent from the brachial vein to the superior vena cava has a certainimpact on the target area dose of VMAT planning for upper esophageal cancer,but the impact is within an acceptable range.Contrastagent increases the low-dose regions V,and Vio of the lung and increases the average dose of humeral heads.Additionally,thecontrast agent leads to an increase in the number of accelerator treatments(MU).Key wordsEsophageal cancer;Radiotherapy;Contrast agent;CT value;Conformity index食管癌是原发于食管黏膜上皮的恶性肿瘤，也是最常见的消化道恶性肿瘤之一。中国是食管癌高发地区，根据国际癌症研究机构发布全球癌症负担最新数据，中国发病率最高，占了全球4 成以上。研究显示，2 0 2 2 年我国恶性肿瘤新发病例为482.47万，男性发病率高于女性。其中，食管癌发病人数2 2.4 万例排在第七位 2 。近来虽然中国食管癌的发病率及死亡率均呈下降趋势，但依旧是威胁我国居民健康的主要恶性肿瘤。目前食管癌的治疗方式有手术、放射治疗、化疗、免疫治疗等,放射治疗是其治疗的重要手段之一，特别是在食管癌中晚期患者的治疗过程中扮演重要角色随着放射治疗技术的不断发展，从传统的普通放射治疗到精准放射治疗，肿瘤靶区剂量的均匀性显著提高，危及器官的保护也有极大的提升，从而放疗过程中副反应也大大减少，治疗效果得到了显著提高。而在食管癌放射治疗中逆向调强也成为首选的治疗方式,其中容积旋转调强放射治疗（Volumet-ricModulated Arc radiotherapy，V MA T)在食管癌放射治疗的占比越来越高，特别在中老年患者的上段食管癌放疗中优势更加明显，随之而来需要考虑的是容积旋转治疗方式在各环节的精确度 3。笔者观察在上段食管癌患者做增强定位CT过程中，得到的增强CT图像中上肢静脉、腋静脉、锁骨下静脉、头臂静脉至上腔静脉显影明显，其HU值会异常增高。高HU值是否会影响容积调强放疗剂量计算的准确性。为此，观察上臂静脉到上腔静脉中造影剂对中上段食管癌VMAT剂量的影响，对临床治疗具有重要意义。1资料与方法1.11一般资料选取2 0 2 2 年2 月一2 0 2 2 年12 月在我院接受VMAT治疗的上段食管癌患者10 例,年龄53 6 7 岁，中位年龄6 3岁,其中男性6 例，女性4 例。1.2体位固定及CT扫描患者均采用仰卧位，头颈肩膜或真空垫加上定位底板固定体位，在身体两侧等中心水平位置处根据独立定位激光十字线放置2 mm直径的金属小球，利用高压注射器通过上肢静脉快速注射造影剂（碘克沙醇注射液）6 5ml，流速2 ml/s,30s后开始CT定位扫描，层距5mm。将CT增强图像通过瓦里安Aria网络系统传输到Ecilpse11.0治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)。1.3靶区勾画、OAR勾画靶区勾画由放疗医生参照中国食管癌放射治疗指南2019年版勾画出：肿瘤的靶体积（GrossTumorVol-ume,GTV），包括原发肿瘤（CTVp）及转移淋巴结（G T V）；勾临床靶体积（ClinicalTargetVolumeCTV）,C T V 定义为GTVp前后、左右方向均外放56mm，上下方向各外放30 mm，C T V 各方向均外放56mm（外放后将解剖屏障包括在内时需做调整）；计划靶区（PlanningTargetVolume，PT V），在CTV各方向外放5mm，再根据患者的解剖情况稍作调整；危及器官（OrganAtRisk，O A R）勾画，包括双肺、脊髓、心脏、肱骨头4 93现代仪器与医疗2 0 2 4 年第30 卷第1期1.4计划设计计划1：在患者的增强CT定位片上设定VMAT治疗。计划2：通过Ecilpse11.0治疗计划系统中功能，按正常血管CT值的标准修正上肢静脉到上腔静脉之间血管的CT值，不进行优化重新进行剂量计算。每个放射治疗计划均由两名物理师共同确认。1.5食管癌处方剂量以及OAR限量要求PTV95%处方剂量为50.4 0 Gy、1.8 G y/F,PG T V处方剂量59.36 Gy、2.12 G y/F，总照射次数2 8 次（5次/周），OAR限量：双肺V2028%、平均剂量(D）15G y，颈段脊髓最大剂量（Dmax）4 5G y。mea1.6计划评价将两个计划的处方剂量归一到9 5%的PTV体积，通过剂量体积直方图（DoseandVolumeHisto-gram，D V H)评估靶区和OAR的剂量分布，对计划1和计划2 进行分析和评价。（1）靶区分析指标包括最大剂量（Dg）、最小剂量（D,）、均匀性指数（HI）、适形度指数（CI）。靶区剂量HI参考ICRU83号报告定义为HI=（D 2%D98%）/D 50%，其中D2%、D 9 8%、D 50%分别为2%、9 8%和50%靶体积的剂量，HI值越小说明靶区剂量分布越均匀。（CI=VT.rer/Vr，V 为靶体积，VT.rer为处方等剂量包绕的靶体积CI越接近1说明适形度越好）。(2)OAR评价指标：双肺的V，、V 1o、V 2 0、V 3o 和脊髓的Dmax，左右肱骨头Dmeano（3）计划的总治疗跳数（MonitorUnit，MU）1.7统计学方法使用SPSS20.0软件进行统计学分析。将两个计划各项参数比较，不符合正态分析，数据采用秩和检验，均用（xs)表示，以计划1的各项评价参数为基础，与计划2 对应的参数结果进行秩和检验,P0.05为有差异具有统计学意义。2结果2.1造影剂对上臂静脉到上腔静脉之间CT值的影响患者CT增强影像过程中，选取的图像是动脉期的，靶区内相关组织CT值的改变见图1。观察区域血管内的CT值增大比较明显。X3071HU.Assigned40HU图1增强CT图像上赋值前后CT值比较2.2靶区剂量学和计划MU跳数的影响计划1和计划2 CI和HI两项参数差异无统计学意义（P=0.76、P=0.9 4），具体数值如图2。PTV的D，两者差异具有统计学意义（Z=-2.40、P=0.02）PT V 的Dg两者差异无统计学意义（Z=-0.2 5、P=0.7 9）;PG T V 的D,两者差异无统计学意义（Z=-1.78、P=0.0 7）;PG T V 的D两者差异具有统计学意义（Z=2.30、P=0.0 3）；两种VMAT计划MU差异具有统计学意义（Z=-2.80、P=0.01）。见表1。94Modern Instruments&Medical Tr.Vo1.30No.10.31.121.10.251.081.060.21.041.020.15CI-计划1HI-计划11CI-计划20.1HI-计划20.980.960.050.940.92012345 67891023456 78910图210例患者HI和CI大小的比较表1靶区剂量学和机器跳数MU比较（x土s）项目计划1计划2ZPPTV-CI1.04 0.021.04 0.01-0.300.76PTV-HI0.22 0.200.23 0.16-0.070.94PTVD26205.8771.826246.94 74.38-2.400.02PTVDo84996.27 42.394995.0242.58-0.260.81PGTVD,6225.8872.326212.3773.61-1.780.07PCTVD985905.42 26.205847.16 36.64-2.300.03MU479.40 37.02449.0039.85-2.800.012.3OAR器官剂量的比较利用秩和检验分析OAR肺V，、肺Vio、肺V20、肺V30、脊髓Dmax（最大点剂量）、肱骨头Dmean（平均受量）的差异。结果显示肺V，（Z=-2.6 0、P=0.03）、肺Vio（Z=-2.50、P=0.0 2）、骨头RDmean(Z=-2.11、P=0.0 1）、骨头LD(Z=mean-2.01、P=0.0 1)有统计学差异（P0.05）。见表2。表2患者危机器官正常组织在计划1和计划2 中的比较（xs)项目计划1计划2ZP肺V，38.86 13.0238.0212.51-2.600.03肺V1o30.92 11.0029.73 10.53-2.500.02肺V2012.30 3.7512.18 3.52-1.270.20肺V304.57 1.674.61 1.69-0.060.95脊髓Dmax3922.40195.503920.550148.45-0.960.33肽骨头RDmean716.00150.83652.245 167.27-2.100.01肱骨头LD703.99 156.09620.31 177.48-2.000.01mean3讨论食管肿瘤患者老年相对较多，首诊时大部分肿瘤期别已到中晚期，加上老年患者本身患有基础疾病，极大地提升了手术难度，对于患上段食管癌的老年患者，手术治疗的可行性更小，所以放射治疗成为老年上段食管癌治疗的最佳手段。随着精确放疗的95现代仪器与医疗2 0 2 4 年第30 卷第1期发展，VMAT以其动态旋转照射，总治疗时间短，治疗计划均匀性好，患者依从性高,在放射治疗中得到了广泛的应用。在上段食管癌中，采用VMAT技术，靶区剂量的适形度、均匀度优于IMRT,正常组织的保护上优于或与IMRT相当，其治疗时间显著缩短和治疗跳数明显减少，比IMRT优势明显 5。缩短治疗时间，更有利于减少老年患者在治疗时不自主移动造成的误差。CT图像是由表达组织密度的CT值重建后显示的图像，TPS中CT值则是以电子密度的形式表示出来 6 ,造影剂进入人体后，组织器官的CT值与人体组织器官的真实密度值不符 7 。以增强CT图像为基准做计划评估，造影剂对靶区剂量会不会产生影响以及对正常组织的评估是否准确，不同研究得到的结果有差异。Choih等 8 在静脉造影剂对头颈部肿瘤IMRT计划中剂量计算影响中发现：相同部位的平扫CT的计划靶区剂量均高于增强CT的计划靶区剂量，但其差异 1%。但解传滨 9 鼻咽癌螺旋断层治疗计划中造影剂的影响是除颈部血管的剂量差异为1.13%外，其他部位的剂量差异均 0.6%。李侦 10 1在CT造影剂对放射治疗计划剂量分布影响的研究中提到：在CRT与IMRT中，脑部、鼻咽部、颈部和腹部的造影剂引起的剂量误差小于 1%，而在胸部肿瘤中造影剂对剂量造成的差异在2%11%。在临床增强扫描定位中时间较长，平扫与增强扫描有时差，因患者的不自主移动以及器官运动造成的两套图像配准不精准的问题 。本文研究的对象是上段食管癌的老年患者，采用在增强CT上做VMAT计划1,然后在增强CT上赋值修正，腋静脉至上腔静脉的大血管的CT值，做VMAT计划2。对于靶区,增强CT与修正CT的PTVD，剂量差异具有统计学意义（P0.05）,PG T V D 的剂量差异具有统计学意义（P0.05）。这与王勇、闫婧、Liauw等 2-14 增强剂对靶区剂量有一定影响并且肿瘤边缘剂量比肿瘤中心剂量变化更明显的研究相一致。对于正常器官肺Vs、V i。以及左、右肱骨头Dmean的差异有统计学意义（P0.05）。在上段食管癌中，因为增强造影剂会使得腋静脉、锁骨下静脉、头臂静脉至上腔静脉的电子密度发生改变，计划系统里显示CT值可以达到30 7 1HU，而实际治疗过程中血管的CT值4 0 HU左右。大血管内增强剂的电子密度差异会导致增强CT的计划剂量与实际照射剂量有差别 15。王艳霞等16 在中上段食管癌的调强计划中提到在增强CT上计划得到的双肺Vs、V20、D me a n 与平扫CT剂量是有差异的。综上所述，上肢静脉至上腔静脉中造影剂在VMAT计划中对靶区及正常组织剂量分布是有一定影响的，特别是双侧肱骨头受量以及双肺低剂量增加明显，这可作为临床治疗计划评估的参考，不过其影响是在可接受范围内。经过赋值修正后的CT值与平扫CT值虽然有一定的差异，但在计划设计中对剂量的影响较小。笔者建议，在上段食管癌行VMAT放疗时可以行增强CT为靶区勾画做参考，赋值修正后的CT做计划设计的方案，这样可以更好的提高肿瘤治疗的精准性。参考文献1李维清，李志田，张旭刚.ESTD术联合生物免疫疗法对老年食管癌患者疗效及循环肿瘤细胞的影响 J.中国老年学杂志,2 0 2 1,4 1(1):4 9-52.2王少明，郑荣寿，韩冰峰，等.2 0 2 2 年中国人群恶性肿瘤发病与死亡年龄特征分析J：中国肿瘤，2 0 2 4,39（1）：1-10.3罗日顺，戴鹏，张平.三种头部固定技术在颅内肿瘤放射治疗中摆位误差的比较研究J.中国医学装备，2 0 18，15（9）：18-21.4中国医师协会放射肿瘤治疗医师分会，中华医学会放射肿瘤治疗学分会，中国抗癌协会肿瘤放射治疗专业委员会.中国食管癌放射治疗指南J.国际肿瘤学杂志，2 0 2 4,51（1）：1-2 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