15例非小細胞肺癌IMRT計劃與IGRT計劃劑量學比較研究

王義海， 柔 倩， 張瑾熔， 伊斯刊達爾·阿不力米提， 張玉晶， 吳 恒， 黃曉輝

(新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院1胸腹放療科， 3放療中心， 烏魯木齊 830011; 2中山大學附屬腫瘤醫(yī)院， 廣州 510060;4新疆大學信息科學與工程學院， 烏魯木齊 830046)

肺癌是常見的惡性腫瘤之一。非小細胞肺癌占全部肺癌的80%。目前放射治療手段已成為腫瘤治療最主要的途徑之一，在腫瘤的綜合治療手段中占有重要的地位[1]。大多數(shù)肺癌患者確診時多已晚期，錯失了最佳手術(shù)治療的時機，對于胸部腫瘤放射治療是除手術(shù)外最主要的局部治療手段。由于擺位誤差、呼吸運動、部分內(nèi)運動誤差等因素的存在，均影響放射治療靶區(qū)設(shè)置和治療過程中劑量的準確性，并潛在地增加正常組織的放射性損傷概率?；贑BCT技術(shù)的圖像引導放療是繼三維適形放療(CRT)和調(diào)強放療(IMRT)之后又一新的放療技術(shù)[2],彌補了以上的部分缺點。在治療同時進行掃描，從而得到在線信息，進行校正。

1 材料與方法

1.1臨床資料選取新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院經(jīng)病理診斷明確的非小細胞肺癌患者15例，男性9例，女性6例，年齡45～75歲。

1.2設(shè)備及軟件Phlips大孔徑CT定位機，Vrian 23EX直線加速器配載圖像采集系統(tǒng)，Vrian Eclipse10.0計劃系統(tǒng)，熱塑體膜，依據(jù)Lyman模型研制的NTCP計算軟件。

1.3方法

1.3.1 體位固定及掃描 患者取仰臥位，雙手抱頭，熱塑膜固定體位；帶體膜進行全肺增強掃描，掃描間距為5 mm。將掃描圖像傳入Vrian Eclipse10.0計劃系統(tǒng)。

1.3.2 CBCT掃描 按照體膜標記完成擺位后行CBCT圖像掃描，圖像自動匹配后記錄三維方向誤差(分次間誤差)，調(diào)整治療床，使得三維方向誤差為0進行治療，治療結(jié)束后再次行CBCT圖像掃描，記錄治療后三維方向誤差(分次內(nèi)誤差)。每例患者每周行CBCT在線引導體位校正1次，共行4次，得到8組數(shù)據(jù)。

1.3.3 PTV外擴距離確定 分別計算分次間誤差(∑)和分次內(nèi)誤差(δ)，根據(jù)二參數(shù)公式(M=2.5∑+0.7δ)[3]計算X、Y、Z三維方向上CTV到PTV的外放距離。

1.3.4 計劃設(shè)計

1.3.4.1 CT-IMRT計劃 勾畫GTV，在三維方向上平均外擴8 mm得到PTV(其中外擴5 cm得到CTV)，采用5野三維調(diào)強放療，PTV處方劑量為50 Gy(2 Gy/次)，要求90%PTV達到處方劑量，劑量歸一方式為100%歸一最大劑量點[4]，雙肺V20<37%，脊髓最大劑量≤40 Gy。

1.3.4.2 CT-IGRT計劃 勾畫GTV，外擴5 cm得到CTV，在三維方向上按照M值外擴得到PTV，采取與CT-IMRT計劃相同射野、角度和原則，得到校正后計劃CT-IGRT, PTV處方劑量為 50 Gy (2 Gy/次)。

1.4統(tǒng)計學處理采用SPSS17.0計算機統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。對CT-IGRT與CT-IMRT計劃評價參數(shù)進行比較，差異行配對t檢驗；比較2種計劃正常肺組織的NTCP，差異行非參數(shù)wilcoxson檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1PTV劑量的比較15例肺癌患者在不同方向上外擴邊界值見表1。CT-IMRT計劃和CT-IGRT計劃的PTV最大劑量、最小劑量、平均劑量及95%體積照射劑量均不同,2種計劃比較差異無統(tǒng)計學意義，見表2。

表1 15例肺癌患者在不同方向上外擴邊界值/cm

表2 CBCT校正前后計劃在靶體積的評價參數(shù)比較

2.2正常組織及危及器官劑量比較肺、脊髓校正前后平均劑量有不同；心臟最大劑量與40%體積受照射劑量也不相同，見表3。雙肺V5、V10、V20、V30、V50體積均不同，同劑量肺的受照體積在2種計劃中V5、V10、V20差異有統(tǒng)計學意義，V30、V40、V50差異無統(tǒng)計學意義，見表4。

表3 CBCT校正前后計劃在危及器官的評價參數(shù)比較

表4 CBCT校正前后計劃在肺體積的參數(shù)評價比較

2.4肺組織NTCP比較以V5、V10、V20、V30、V40、V50 作為受照肺體積CT-IGRT比CT-IMRT明顯減低,見表5。

表5 CBCT校正前后計劃在肺體積參數(shù)變化時NTCP比較(M+Q)

注：NTCP值整體數(shù)據(jù)同時擴大10 000倍；M為中位數(shù)，Q為四分位數(shù)間距。

3 討論

由于擺位誤差、呼吸運動等誤差因素的存在，均影響放射治療靶區(qū)設(shè)置和治療過程中劑量的準確性，并潛在地增加正常組織和器官的放射性損傷概率，從而限制了胸部腫瘤區(qū)域放療劑量的提高，并導致了腫瘤局部控制率的降低。盡量縮小靶區(qū)的PTV，通過具體計算的公式精確外擴數(shù)值，根據(jù)外擴數(shù)值勾畫PTV，能夠避免正常組織的受照體積過大，從而提放射治療的精確性。

詹蔚等[5]應(yīng)用IGRT 圖像引導治療鼻咽癌，當擺位誤差為5 mm時，各靶區(qū)劑量減少明顯，且12 例患者中有8.3% 的GTV 和16.7% 的CTV D95 減少>6%，同時PGTV 與PGTVndD99減少最大，均值分別為(93.50±1.0)%和(93.73±1.2)%。本研究理論上計算出的PTV外擴值可減小靶區(qū)周圍正常組織的受照劑量，提高腫瘤控制概率，降低正常組織損傷概率，但臨床治療IGRT較IMRT校正前后PTV其所受最大劑量、平均劑量差異均無統(tǒng)計學意義，最小劑量差異有統(tǒng)計學意義。本研究結(jié)果顯示PTV靶區(qū)劑量IGRT與IMRT比較，前者不弱于后者。本研究數(shù)據(jù)未能得到陽性結(jié)果，可能與本研究病例數(shù)少、掃描例數(shù)少有關(guān)，有待日后增加病例數(shù)目進一步研究2種治療方法有無差異。

肺屬于放射性比較敏感的器官，放射性肺炎是胸部腫瘤放射治療后常見的并發(fā)癥。Guckenberger等[6]研究Ⅲ期非小細胞肺癌的治療比較，IGRT與非IGRT治療計劃比較可減小肺平均劑量的(5.6±3.8)%，IGRT與非IGRT治療計劃的照射劑量分別是(6.6±3.2)%與(8.8±6.3)%，但兩者差異無統(tǒng)計學意義。本研究中IMRT與IGRT2種計劃比較分析發(fā)現(xiàn)V5、V10、V20差異有統(tǒng)計學意義(P=0.002、0.001、0.003)，說明IGRT與IMRT比較，在同一劑量照射肺組織，IGRT肺受照體積較IMRT可明顯減小，V30、V40、V50差異無統(tǒng)計學意義。提示肺受照劑量>20 Gy，隨劑量的增加2種計劃無明顯差異。肺平均受量在2種計劃比較后差異有統(tǒng)計學意義。提示IGRT治療較IMRT治療計劃可減低肺組織的平均受照劑量，但此為治療計劃理論數(shù)值，實際臨床治療中能否減小肺組織損傷及肺炎的發(fā)生概率有待于日后臨床研究驗證實施。

本研究分析NTCP中發(fā)現(xiàn)：如果以V5為肺受照體積來計算，2種計劃有統(tǒng)計學差異，以V10為肺受照體積來計算，則統(tǒng)計學差異明顯，以V20作為肺受照體積計算時統(tǒng)計學差異明顯，V30、V40、V50均有統(tǒng)計學差異，并且這種趨勢在隨雙肺所受照射劑量增大時差異越明顯，提示經(jīng)CBCT校正后放療計劃在控制正常組織損傷概率方面較IMRT治療計劃有明顯優(yōu)勢。對于同一劑量的照射肺部組織， IGRT治療計劃出現(xiàn)組織損傷的概率明顯低于IMRT治療計劃。說明經(jīng)CBCT校正后的計劃能降低正常肺組織受照體積，能夠降低放射性肺炎的發(fā)生。

Schwarz等[7]評價頭頸部腫瘤通過IGRT和非IGRT治療，頸脊髓受量在IGRT治療中可追加保證，而在非IGRT放射治療中頸脊髓的受量會超過最初的設(shè)定劑量，這就意味著通過IGRT治療可減小頸脊髓的最大劑量，使最大限度地保護脊髓、降低脊髓的最大耐受劑量成為可能。本研究發(fā)現(xiàn)，IMRT與IGRT放療治療計劃中脊髓的最大受量比較，IGRT治療計劃中的脊髓最大受量相對較低，提示脊髓最大受量相對于調(diào)強放射治療，IGRT治療中更有優(yōu)勢，為日后需要再次放療的患者提供了條件。

目前一般認為心臟受照劑量小于30 Gy 時，極少引起心臟損傷，超過40 Gy時，發(fā)生率逐漸增高。趙麗華等[8]研究286例胸部腫瘤放療患者放療后所致心臟損傷的相關(guān)因素，結(jié)果顯示隨心臟受照劑量及面積的增大，心臟損傷的發(fā)生率也增加，可高達42.9%。本研究發(fā)現(xiàn)心臟最大劑量、40%心臟劑量-體積，2種治療計劃無明顯差異。在調(diào)強放療中為(5.76±7.22) Gy，IGRT治療中為(4.23±5.17) Gy，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.055)，但有統(tǒng)計學差異的趨勢，考慮與本研究病例數(shù)少及掃描例數(shù)少有關(guān)，待日后研究中增加病例數(shù)進一步研究心臟劑量分布情況在IGRT治療計劃中的優(yōu)勢。

總之，IGRT的優(yōu)勢是在提高腫瘤控制的同時減少對正常組織的損傷，確保形狀復雜并處于運動狀態(tài)的腫瘤投照準確的劑量，是調(diào)強放射治療得到精確實施的技術(shù)保證[9]。IGRT計劃可減小擺位誤差，縮小PTV外擴數(shù)值，精確PTV外擴距離，減小雙肺平均受照劑量，降低正常組織并發(fā)癥概率，減小脊髓最大劑量，從而減低脊髓組織損傷概率的發(fā)生。

參考文獻：

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[5] 詹蔚,徐曉婷,郭建,等.CBCT 在糾正擺位誤差導致鼻咽癌PTV劑量不足的應(yīng)用研究[J].藥物生物技術(shù),2012,19(6):527-529.

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[8] 趙麗華,劉俊倩.胸部腫瘤放療后心臟損傷的觀察[J].上海醫(yī)學,1998,21(10):594-595.

[9] 秦永輝,黃莉,王若崢.圖像引導放射治療的臨床應(yīng)用[J].新疆醫(yī)科大學學報,2012,35(3):287-300.