三維適形放療與固定野調(diào)強(qiáng)放療在局部晚期非小細(xì)胞肺癌中應(yīng)用的劑量學(xué)比較

李 偉，高立偉，楊春雷，戴甜甜，毛 凱

（1.灤縣人民醫(yī)院 腫瘤科，河北唐山 063700；2.中日友好醫(yī)院 放療科，北京 100029；3.興安盟人民醫(yī)院 放射治療科，內(nèi)蒙古 137400）

肺癌居中國(guó)癌癥死亡的首位， 其中非小細(xì)胞肺癌占肺癌患者總數(shù)的80%以上，局部晚期非小細(xì)胞肺癌（local advanced non-small cell lung cancer，LANSCLC）約占其中的1/3，其主要是指局部病灶晚期不適合手術(shù)切除的Ⅲ期非小細(xì)胞肺癌，因此放射治療在此類非小細(xì)胞肺癌治療中的作用尤為重要。目前，同步放化療是局部晚期非小細(xì)胞肺癌的標(biāo)準(zhǔn)治療[1]，然而，同步放化療的副反應(yīng)，包括嚴(yán)重的骨髓抑制、放射性肺炎、放射性食道炎[2]制約這種治療方式的廣泛應(yīng)用。 新放療技術(shù)的引入部分彌補(bǔ)了以上缺陷， 目前三維適形放療

（three -dimensional conformal radiotherapy，

3DCRT）和調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT） 是治療LANSCLC 的主要放療技術(shù)和手段。 本研究旨在通過(guò)對(duì)2 種治療方式進(jìn)行劑量學(xué)分析， 以指導(dǎo)LANSCLC 放療模式的選擇。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取中日友好醫(yī)院放療科2012 年1 月～2013 年1 月收治的實(shí)施根治性放射治療的局部晚期非小細(xì)胞肺癌患者10 例，其中男5 例、女5例；患者治療前進(jìn)行完整的分期檢查，包括胸部增強(qiáng)CT，頭顱MRI，頸部及雙側(cè)鎖骨上B 超，腹部B超，全身骨掃描，有條件的患者行PET-CT 檢查，按美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì) （American Joint Committee on Cancer，AJCC） 第7 版分期方法進(jìn)行分期，其中ⅢA 期患者5 例，ⅢB 期患者5 例。

1.2 體位固定、CT 模擬和靶區(qū)定義

所有患者采取仰臥體位， 雙手臂交叉置于額前， 采用熱縮膜裝置行體位固定，CT-sim 掃描時(shí)靜脈造影劑常規(guī)應(yīng)用， 掃描范圍從下頜骨至肝臟下緣，層厚3～5mm。大體腫瘤（gross tumor volume，GTV）、臨床靶區(qū)（clinical tumor volume，CTV）、內(nèi)靶區(qū) （internal tumor volume，ITV） 和計(jì)劃靶區(qū)（planning tumor volume，PTV） 勾畫(huà)根據(jù)ICRUM（International Commission on Radiation Units and Measurements）第50 和62 號(hào)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)定義。GTV：原發(fā)灶+轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，原發(fā)灶為CT 或PET-CT 掃描下肺內(nèi)原發(fā)病灶， 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)包括縱隔鏡檢查陽(yáng)性；CT 短徑≥1cm、 短徑＜1cm 但融合成簇或短徑＜1cm 而PET 顯像陽(yáng)性。 CTV：GTV 外放0.6～0.8cm（鱗癌外放0.6cm，腺癌外放0.8cm；骨皮質(zhì)、大氣道、 食道、 血管外膜等天然解剖屏障手工修剪）。ITV：CTV 根據(jù)呼吸動(dòng)度外放0.3～1cm； PTV：根據(jù)擺位誤差及系統(tǒng)誤差由ITV 外放0.5mm 得到。

1.3 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

所有計(jì)劃采用Eclipse10.0 治療計(jì)劃系統(tǒng)，6～10MV X 線， 劑量計(jì)算要求進(jìn)行肺組織不均勻性校驗(yàn)。 （1）3DCRT 計(jì)劃：計(jì)劃均采用共面射野，射野數(shù)為3～4 個(gè)。 患者的處方總劑量為60Gy，要求至少95%的GTV 接受不小于60Gy 劑量， 至少90%的PTV 接受處方劑量95%以上劑量，PTV 內(nèi)大于處方劑量110%的體積≤20%。正常器官受量要求脊髓最大劑量≤45Gy， 正常肺V20≤30%，V30≤20%，食管V50≤30%，心臟V40≤50%。 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)若以上均能達(dá)到劑量學(xué)要求， 則著重考慮降低正常肺劑量。 本研究所納入患者的放療計(jì)劃均滿足以上要求。 （2）IMRT 計(jì)劃：采用固定野靜態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)， 計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)腫瘤位置手動(dòng)優(yōu)化射野入射角度。 IMRT 計(jì)劃處方計(jì)量要求與3D-CRT 相同， 此外為保證計(jì)劃之間可比性，要求所有IMRT 計(jì)劃接受處方劑量的PTV 與此患者的3DCRT 計(jì)劃相等。 IMRT 關(guān)鍵器官的受量要求在脊髓、 食管和心臟與上述3DCRT 要求相同。

1.4 計(jì)劃比較

對(duì)計(jì)劃結(jié)果進(jìn)行比較分析， 具體參數(shù)包括單次治療輸出跳數(shù)MU、靶區(qū)最大劑量Dmax、最小劑量Dmin 和平均劑量Dmean、 靶區(qū)適形度（conformity index，CI）、 靶區(qū)劑量均勻性（heterogeneity index，HI） 以及正常肺組織受量（V5、V15、V20、V30）、平均肺劑量（mean lung dose，MLD）、食道受量（V50）、心臟受量（V40）、脊髓所受最大劑量（Dmax）。

CI=[Vptv（≥P）/Vptv]×[Vptv（≥P）/Vp]，其 中Vptv（≥P）是 指PTV 內(nèi)接受≥處方劑量的體積，Vptv是指PTV 的體積，Vp是指處方劑量的等劑量線所包括的體積。 CI 值越接近l，代表適形性越好。

HI=D5%／D95%， 其中D5%是PTV 內(nèi)劑量從高到底的高劑量5%體積區(qū)域接受的最低劑量，D95%是PTV 內(nèi)劑量從高到底的高劑量95%體積區(qū)域接受的最低劑量。 HI 越接近于1，代表異質(zhì)性越小。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 2 種計(jì)劃PTV 參數(shù)和總MU 的比較

表1 示，IMRT 治療計(jì)劃PTV 所受最大劑量、最小劑量、 靶區(qū)均勻性和適形度指數(shù)均優(yōu)于3DCRT 計(jì)劃，其結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（均P＜0.05），IMRT 計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)MU 顯著高于3DCRT 計(jì)劃（P＜0.05）。

表1 2 種計(jì)劃PTV 參數(shù)和單次機(jī)器跳數(shù)MU 的比較

表2 2 種計(jì)劃正常組織受照劑量之間參數(shù)比較

2.2 2 種計(jì)劃正常組織器官受量比較

表2 示，2 種計(jì)劃在正常肺組織受量方面，3DCRT 計(jì)劃受到5Gy 照射的肺體積小于IMRT計(jì)劃，受到15Gy 照射的肺體積以及雙肺受照的平均劑量和IMRT 計(jì)劃無(wú)顯著性差異，受到20Gy 和30Gy 照射的肺體積顯著高于IMRT 計(jì)劃（P＜0.05，P＜0.01）。 3DCRT 計(jì)劃中脊髓、食管和心臟受照劑量均顯著高于IMRT 計(jì)劃（均P＜0.01）。

3 討論

放射治療的基本原則是在減輕正常組織損傷的前提下盡量給予腫瘤區(qū)高劑量照射， 更高的腫瘤劑量可使局部控制率提高進(jìn)而延長(zhǎng)患者的生存期。 IMRT 放療技術(shù)主要是通過(guò)提高腫瘤靶區(qū)的適形度以增加照射劑量， 減少正常組織的受照射體積和劑量， 通過(guò)增加腫瘤控制而不增加正常組織毒性的方式來(lái)提高放療的治療增益比。 本研究結(jié)果顯示，無(wú)論是絕對(duì)劑量還是靶區(qū)的適形度、均勻性方面，IMRT 方式都顯著優(yōu)于3D-CRT 方式，充分顯示了調(diào)強(qiáng)放射治療在靶區(qū)劑量分布方面的優(yōu)勢(shì)。

在肺癌的放射治療中，正常肺組織、心臟和食管等正常組織常會(huì)受到一定劑量的照射， 造成不同程度的放射損傷。 放射損傷所產(chǎn)生的并發(fā)癥—放射性食管損傷、心血管的放射性損傷、急慢性放射性肺損傷以及放射性脊髓病是胸部腫瘤放射治療的劑量限制因素。 其中肺是放射敏感器官也是最重要的劑量限制因素，本研究顯示，IMRT 正常肺組織受照的V20、V30 較3DCRT 相比有顯著的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，MLD 和V15 兩種放療方式間并無(wú)顯著性差異，但是低劑量照射區(qū)V5 這項(xiàng)指標(biāo)IMRT卻劣于3DCRT 方式，這是由于IMRT 放療射野相對(duì)較多，入射角度分散且輸出劑量較高所致。在放射性肺損傷的預(yù)測(cè)方面， 不同研究所獲得的劑量學(xué)參數(shù)各異，例如有研究提示MLD 是有效的預(yù)測(cè)指 標(biāo)[3，4]，一 些 研 究[5，6]顯 示V20 為 最 佳 的 預(yù) 測(cè) 參數(shù)， 而另有研究卻認(rèn)為V30、V13 甚至V5 等為獨(dú)立的預(yù)測(cè)因素[7～9]，目前公認(rèn)的預(yù)測(cè)放射性肺損傷的最佳劑量學(xué)模型并不存在[10]。 Yom 等[11]比較了3D-CRT 與IMRT 治療NSCLC 后放射性肺損傷發(fā)病情況， 發(fā)現(xiàn)IMRT 可使放射性肺損傷發(fā)病率降低。 但是在臨床工作中， 我們要認(rèn)識(shí)到并且充分重視IMRT 在獲得更好的靶區(qū)劑量分布的同時(shí)， 所帶來(lái)的低劑量區(qū)正常肺組織體積增加的風(fēng)險(xiǎn)。 在治療計(jì)劃修訂時(shí)考慮V20、V30、MLD 等的同時(shí)將V5 考慮進(jìn)去可能更為妥當(dāng)和完善， 從而能更好地預(yù)防放射性肺損傷的發(fā)生。 除了正常肺以外，心臟、食管和脊髓都是肺癌放療所要考慮的關(guān)鍵器官，本研究顯示，IMRT 計(jì)劃中心臟、食管和脊髓的受照劑量都顯著低于3DCRT，在臨床應(yīng)用中理論上可以降低相應(yīng)器官發(fā)生放射性損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

值得注意的是， 本研究所得到的結(jié)果只是體現(xiàn)了IMRT 對(duì)于LANSCLC 劑量學(xué)上的優(yōu)勢(shì)，還有一些相關(guān)的問(wèn)題需要考慮和解決， 如較高的輸出劑量和較長(zhǎng)的治療時(shí)間所帶來(lái)的器官運(yùn)動(dòng)、 肺組織不均質(zhì)校正的算法等問(wèn)題。 IMRT 能否將劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為臨床療效方面的優(yōu)勢(shì)還需要大規(guī)模的前瞻對(duì)照性研究予以驗(yàn)證。

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