张瑞英，杨 超，徐晓捷，雷亚楠，侯 鹏

食管癌在我国的发病率和死亡率较高，由于发现时病期较晚，大多已经失去了手术的机会，因此放射治疗是局部晚期食管癌的主要治疗手段[1]。调强放疗(intensity modulated radiotherapy，IMRT)即调强适形放射治疗，是三维适形放疗的一种，其辐射野内剂量强度按照一定要求进行调节，使得靶区剂量分布均匀，可明显提高肿瘤控制率，并减少正常组织的放射性损伤[2]，已经被广泛用于食管癌的放射治疗中。在胸中段食管癌调强放疗中，其危及器官(organ at risk，OAR)涉及左右肺、心脏、靶区位置紧邻的脊髓等，在保证危及器官剂量限制的同时，还要尽量提高靶区的剂量[3-4]。调强放疗受到多方面的影响，如不同的治疗计划系统(treatment planning system，TPS)计算结果存在差异[5-8]。本文比较Monaco和Pinnacle计划系统在胸中段食管癌调强放疗计划中的剂量学差异，评估两种TPS的优缺点，为在以后的食管癌调强放疗中选择合适的TPS方案提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料随机选取2020年在河南科技大学第一附属医院接受调强放疗的胸中段食管癌患者16例为研究对象。患者年龄53～83岁，中位年龄73岁。计划靶区PTV(planning target volume, PTV)的长度9.6～22.3 cm，中位长度14.4 cm。

1.2 定位与靶区勾画患者均仰卧于碳纤维板上，双臂交叉放于头顶，热塑网膜固定，CT扫描层厚5 mm，经局域网传至Pinnacle39.10计划系统上。由医师勾画大体肿瘤靶区(GTV)、临床靶区(CTV)、计划靶区(PTV)和危及器官。其中，GTV为影像学和内镜或者CT-PET可见的肿瘤和肿大转移淋巴结；CTV 是在GTV 的基础上前后左右方向外扩 0.5 cm，头脚方向外扩3cm；PTV为考虑到器官运动范围和摆位误差在CTV的基础上外放 0.5 cm；危及器官包括左右肺、脊髓和心脏。处方剂量为6 000 cGy，分30次，每次2 Gy，要求处方剂量至少包括95%的靶区体积。

1.3 计划设计为了方便两种计划系统的比较，将选取病例的CT图像在Pinnacle39.10系统上进行靶区和危及器官的勾画，然后通过局域网传输至Monaco 5.11 计划系统，保证两套计划系统处理的靶区和危及器官的一致性。由同一物理师根据医生推荐的标准和自己的经验设计目标函数，分别利用Pinnacle39.10计划系统和Monaco 5.11计划系统设计固定野调强放疗计划，布野均采用前一后四，角度分别为200°、220°、0°、140°、160°。所有计划均采用6 MV X光子线照射。

2 结果

2.1 靶区剂量的比较基于Monaco和Pinnacle两种计划系统设计的胸中段食管癌调强放疗计划均能很好的满足临床剂量要求。从表1可以看出，两种计划在PTV的Dmax和Dmin无统计学差异，PTV的Dmean存在统计学差异，Pinnacle计划比Monaco计划高112.3 cGy(t=7.185，P<0.05)。对于CI(t=-2.534，P<0.05)和HI(t=2.482，P<0.05)，Monaco计划系统的计划都优于Pinnacle计划，差异有统计学意义。说明Monaco计划在靶区剂量分布方面有优势。

表1 16例胸中段食管癌患者2种计划中PTV的剂量比较

2.2 危及器官剂量及机器跳数的比较从表2可以看出，同Monaco计划相比较，Pinnacle计划的左、右肺V5分别低4.26%(t=-4.286，P<0.05)、4.95%(t=-6.639，P<0.05)，右肺的V20和Dmean分别低1.81%(t=-2.507，P<0.05)、103.66 cGy(t=-4.107，P<0.05)；左肺的V20和Dmean也低于Monaco计划，但差异无统计学意义(见表2)。说明Pinnacle计划在肺的保护方面更有优势。从表3可以看出，同Monaco计划相比，Pinnacle计划心脏的V30和V40分别高了3.44%(t=1.845，P<0.05)和1.82%(t=1.345，P<0.05)，说明Monaco计划在心脏保护方面占优势。脊髓的保护方面两种计划无统计学差异，机器跳数MU也无统计学差异。

表2 16例胸中段断食管癌患者2种计划左右肺的剂量比较

表3 16例胸中断食管癌患者2种计划心脏和脊髓剂量以及MU的比较

3 讨论

食管癌是我国高发的恶性肿瘤，调强放疗是放射治疗的主要技术[9-12]。本研究通过Monaco和Pinnacle两套计划系统为胸中段食管癌设计调强放疗计划，结果表明两套计划系统都能满足临床要求，Monaco计划在靶区的剂量分布和心脏的保护方面占优势，而Pinnacle计划在左右肺的保护方面更占优势。

两套计划系统在计划优化时采用的算法不同[13]。Monaco计划系统采用更为精确的蒙特卡罗算法，Pinnacle计划系统采用的是卷积/迭加算法。在危及器官的限制上，Monaco计划系统利用生物目标函数进行OAR所有点位的剂量约束，Pinnacle计划系统利用一个或多个物理目标函数来约束相应OAR的DVH上一个或多个点位，因此靶区和OAR受照剂量和体积会有差异[14]。

放射性肺炎是食管癌放疗的重要并发症，轻者可无症状，重者会发生广泛的肺纤维化，导致呼吸功能障碍甚至死亡。因此，食管癌放疗中肺的保护尤其重要[15]。比起Monaco计划，Pinnacle计划的肺V5、V20、Dmean都有所降低，在一定程度上降低了放射性肺炎发生的概率。因此，在肺的保护方面Pinnacle计划系统占优势。由于Pinnacle计划对肺的保护好，剂量主要分布在纵膈方向(前有心脏)，而PTV与左右肺重合的部分相对Monaco计划剂量不足，因此Monaco计划总的靶区剂量高于Pinnacle计划。对于心脏的保护上来说，Monaco计划的V30和V40低于Pinnacle计划，因此更有利于心脏的保护。

Monaco计划系统较Pinnacle计划系统计算精度高，优化速度慢，调试计划所需的时间较长，但是两套计划系统都能满足临床要求。每个医院都有不止一套计划系统，通过了解不同计划系统的优缺点，可以在今后的工作中，根据不同病例的实际情况在计划设计中选择合适的计划系统。