圖像引導(dǎo)自適應(yīng)放療在肺癌治療中劑量學(xué)研究

方金梅，王凡

圖像引導(dǎo)自適應(yīng)放療在肺癌治療中劑量學(xué)研究

方金梅，王凡

收集6例肺癌患者，在放療過(guò)程中每完成10次分次治療后，重新掃描、設(shè)計(jì)計(jì)劃，并將新計(jì)劃應(yīng)用于下一階段治療。經(jīng)過(guò)3個(gè)階段放療后，腫瘤體積縮減（65.59± 17.09）%。3種計(jì)劃中腫瘤靶區(qū)的劑量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。自適應(yīng)放療計(jì)劃（ART）與調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）相比，全肺V20、V30、肺平均劑量（MLD）分別減少2.01%、2.66%、241.78 cGy（P＝0.005、0.039、0.026）；ART2同ART1相比，全肺V20、V30、MLD分別減少3.21%、2.97%、288.64 cGy（P＝0.005、0.013、0.046）?；紓?cè)肺V20、V30、MLD減少差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而健側(cè)肺指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。心臟的V50和Dmean、食管的V55差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ART1與IMRT、ART2與ART1相比，食管的Dmean平均分別減少261.98 cGy（P＝0.002）、300.43 cGy（P＝0.008）。脊髓的D2%和Dmean也依次降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

自適應(yīng)放療；肺癌；劑量學(xué)

目前，放療已成為很多不能耐受或不愿接受手術(shù)治療、局部晚期非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者的治療手段。高劑量放療可提高局部控制率和總生存率，但周圍正常組織對(duì)射線的敏感性限制了放療劑量。另外，治療過(guò)程中腫瘤與周圍組織相對(duì)位置改變，使初始計(jì)劃與實(shí)際腫瘤不再適形，劑量分布的精準(zhǔn)性下降，得不到滿意的局控率，并產(chǎn)生更多的放療不良反應(yīng)。自適應(yīng)放療計(jì)劃（adaptive radiotherapy，ART）是一種四維治療過(guò)程，即在三維適形放療的基礎(chǔ)上再考慮時(shí)間相位，多次采集患者的圖像資料，旨在根據(jù)治療過(guò)程中的變化修改放療計(jì)劃［1］，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)劑量驗(yàn)證、劑量重建和劑量再優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 病例資料 收集安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科2013年8月～2014年2月6例男性肺癌患者，年齡52～87（65.6±13.1）歲。其中2例病

理證實(shí)（1例低分化癌、1例鱗癌），4例PET-CT支持［腫塊SUV 8.3～24.6（13.2±6.6）］。左肺1例，右肺4例，縱隔型1例。周圍型3例，中央型2例，縱隔型1例。按照2010年NCCN分期，ⅡB期2例，ⅢA期1例，ⅢB期2例，Ⅳ期1例。

1.2 體位固定、CT掃描及勾畫靶區(qū)采用真空墊體膜固定，仰臥位，雙手上舉交叉抱肘放于額頭上，采用西門子滑軌CT系統(tǒng)掃描，層厚為5 mm，范圍由鎖骨頭上5 cm至肋膈角。掃描CT通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至Pinncle39.2 TPS計(jì)劃工作站，勾畫靶區(qū)定義：①大體腫瘤體積（gross tumor volume，GTV）為肺窗（窗寬1 600，窗位－600）中所見(jiàn)的腫瘤范圍和縱隔窗（窗寬400，窗位20）中所見(jiàn)的縱隔受累范圍，根據(jù)PET-CT、CT等勾畫原發(fā)病灶及縱隔陽(yáng)性淋巴結(jié)，淋巴結(jié)短徑＞10 mm定義為陽(yáng)性淋巴結(jié)。②臨床靶區(qū)（clinical tumor volume，CTV）：鱗癌患者將GTV外擴(kuò)6 mm形成CTV，病理類型不詳?shù)母鶕?jù)腫瘤部位外擴(kuò)6～8 mm形成CTV，縱向外放10 mm，可根據(jù)靶區(qū)周圍正常結(jié)構(gòu)情況適當(dāng)修改。③計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）：PTV＝CTV＋內(nèi)在靶體積（internal target volume，ITV）＋外放5 mm。其中ITV為CTV在頭尾方向、內(nèi)外方向、前后方向的隨呼吸運(yùn)動(dòng)幅度。④危及器官（organ at risk，OAR）包括雙肺、心臟、脊髓和食管。肺和心臟作為并型器官，勾畫全器官、食管和脊髓視為串型器官，在肺部腫瘤及縱隔陽(yáng)性淋巴結(jié)的PTV上下界各放4層即2.0 cm。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)及調(diào)整計(jì)劃6例患者均行常規(guī)分割放療，200 cGy／次，一周6次，處方劑量為58～66 Gy，中位劑量為63 Gy。采用逆向設(shè)計(jì)，設(shè)4～5個(gè)固定適形野，射野角度盡可能避開(kāi)周圍重要?jiǎng)┝肯拗破鞴?。?jì)劃優(yōu)化限制條件：①靶區(qū)劑量限制：95%PTV達(dá)到處方劑量。②OAR劑量限制：雙肺V20＜30%、V30＜20%、心臟V40＜30%、食管V55＜50%、脊髓Dmax＜40 Gy。③不進(jìn)行淋巴結(jié)引流區(qū)域預(yù)防性照射。初始10次分次治療為調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT），于10次分次治療后、20次分次治療后重新掃描CT、制定計(jì)劃，限制條件同上，分別記為ART1和ART2，并應(yīng)用于第2階段（第11～20次）和第3階段（第21次～結(jié)束）的治療。治療采用SIEMENS Artiste醫(yī)用電子直線加速器。

1.4 計(jì)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)利用劑量－體積直方圖對(duì)3個(gè)階段計(jì)劃的靶區(qū)和OAR予以評(píng)估。①肺部病灶：GTV體積、近似最大劑量（D2%），近似最小劑量（D98%），平均劑量（Dmean），中位劑量（D50%），至少接受相應(yīng)處方劑量水平照射的體積百分比（V95）。靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）：HI＝D5%／D95%。②OARs：正常肺組織V10～V30、肺平均劑量（mean lung dose，MLD），心臟Dmean和V50，食管V55、Dmean，脊髓Dmax、D2%和Dmean。其中D50%表示待評(píng)價(jià)器官50%體積所接受的劑量值，V20表示待評(píng)價(jià)器官接受20 Gy的體積百分比，以此類推。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)以±s表示，每?jī)山M間使用配對(duì)t檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果

2.1 腫瘤靶區(qū)體積1例患者經(jīng)過(guò)IMRT治療后靶區(qū)體積增加1.62%，考慮為腫瘤細(xì)胞水腫所致，其余均逐漸縮小。治療前及經(jīng)IMRT、ART1、ART2治療后，GTV體積分別為（320.78±250.12）、（248.90 ±256.90）、（166.10±148.38）、（102.50±100.77）cm3；同治療前相比，經(jīng)IMRT、ART1、ART2治療后，腫瘤縮減幅度分別為（30.54±24.07）%、（47.93± 22.76）%、（65.59±17.09）%。

2.2 靶區(qū)劑量分布3個(gè)階段計(jì)劃腫瘤靶區(qū)的D2%、D50%、D95%、D98%、Dmean、HI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，HI有逐漸減小的趨勢(shì)。見(jiàn)表1。

表1 3種治療計(jì)劃中靶區(qū)的劑量學(xué)指標(biāo)（±s）

表1 3種治療計(jì)劃中靶區(qū)的劑量學(xué)指標(biāo)（±s）

指標(biāo)IMRTART1ART2 D2%（cGy）6 741.50±124.186 747.17±123.446 627.33±137.76 D50%（cGy）6 408.67±286.656 419.33±330.286 408.00±115.70 D95%（cGy）6 003.00±288.466 058.67±315.576 116.33±241.74 D98%（cGy）5 756.67±539.655 862.17±312.155 985.67±233.17 Dmean（cGy）6 409.15±261.866 430.07±325.476 420.48±283.26 HI1.11±0.661.09±0.251.08±0.17

2.3 OAR劑量分布患側(cè)肺和全肺V10～V30、MLD結(jié)果顯示ART2＜ART1＜IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，P＜0.05）；而健側(cè)肺指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。心臟V50和Dmean差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。食管V55有逐漸下降的趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；食管Dmean在3個(gè)階段治療中逐漸降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。脊髓Dmax、D2%及Dmean也依次降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 3次計(jì)劃中OAR的劑量學(xué)指標(biāo)（±s）

表2 3次計(jì)劃中OAR的劑量學(xué)指標(biāo)（±s）

與IMRT比較：*P＜0.05，**P＜0.01；與ART1比較：＃P＜0.05，＃＃P＜0.01

OARIMRTART1ART2患側(cè)肺V10（%）54.94±9.7650.41±8.01*47.38±8.37*＃＃V20（%）38.62±7.8332.62±5.20*28.25±7.43*＃＃V30（%）28.17±4.5721.20±4.12*17.31±4.48*＃＃MLD（cGy）1 935.68±332.691 658.54±242.31*1 461.74±229.74*＃＃健側(cè)肺V10（%）17.24±11.8310.97±8.5211.40±9.49＃V20（%）2.22±2.880.84±1.060.98±1.39 V30（%）0.72±1.430.13±0.250.11±0.20 MLD（cGy）532.52±243.77465.92±212.74425.68±195.79＃＃全肺V10（%）35.12±9.9932.05±10.65*27.34±9.36*＃＃V20（%）18.39±4.8116.38±4.35**13.17±4.12**＃＃V30（%）13.23±2.8310.57±1.88*7.60±1.49*＃＃MLD（cGy）1 369.72±213.971 127.94±274.07*839.30±222.44*＃＃心臟V50（%）2.04±2.361.69±3.130.66±1.28 Dmean（cGy）728.28±290.10812.48±395.04681.08±302.29食管V55（%）11.11±19.167.26±13.123.27±7.84 Dmean（cGy）2 359.98±928.452 098.00±884.28**1 797.57±793.84**＃＃脊髓Dmax（cGy）3 868.13±1 628.013 315.95±1 295.17*2 856.45±1 255.52＃D2%（cGy）3 408.00±1 302.512 946.00±1 147.58*2 554.67±1 162.58*＃Dmean（cGy）2 046.57±918.451 733.30±781.34*1 399.65±689.65*＃

3 討論

以放療為主的綜合治療已成為不能手術(shù)的NSCLC患者的首選治療方案，但肺癌患者的5年生存率僅為5%～40%［2］，三維造形放療及IMRT技術(shù)廣泛應(yīng)用于NSCLC患者，提高了放療的精準(zhǔn)性，但卻未考慮到靶區(qū)及周圍正常組織在治療過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化。ART技術(shù)突破局限性，根據(jù)治療過(guò)程中的反饋信息重新計(jì)劃，保護(hù)正常組織的同時(shí)，使靶器官劑量和局控率達(dá)到最大［3］。

6例患者經(jīng)過(guò)3個(gè)階段治療后GTV體積逐漸縮小。研究［4］中NSCLC患者在15次分次治療及療程結(jié)束后GTV體積分別縮減40.2%、51.1%。本研究的3個(gè)階段中腫瘤靶區(qū)D2%、D95%、D98%及Dmean差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。侯勇等［5］對(duì)5例肺癌患者分別行ART及3DCRT治療，發(fā)現(xiàn)腫瘤Dmean、D95%相似。本研究中HI逐漸減小，表明ART技術(shù)使劑量分布更加均勻，HI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與樣本量小有關(guān)。肺部腫瘤放療劑量的主要限制因素是射線對(duì)正常組織造成的損傷，包括肺、食管、心臟及脊髓。Tucker et al［6］指出全肺的Dmean與放射性肺損傷的發(fā)生及嚴(yán)重程度密切相關(guān)，王謹(jǐn)?shù)龋?］則認(rèn)為全肺V5、V10、V20、V30是預(yù)測(cè)放射性肺損傷的良好指標(biāo)，而健側(cè)肺MLD、V20、V30無(wú)預(yù)測(cè)價(jià)值，并指出預(yù)測(cè)時(shí)需多種參數(shù)聯(lián)合使用。本研究的3個(gè)階段計(jì)劃中，患側(cè)肺及全肺V10、V20、V30、MLD逐漸減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，健側(cè)肺劑量指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示ART降低全肺的劑量主要通過(guò)減少患側(cè)肺的劑量來(lái)實(shí)現(xiàn)。心血管損傷的發(fā)病率與劑量呈正相關(guān)［8］。本研究結(jié)果顯示心臟V50和Dmean差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在6例患者共18個(gè)階段治療中，心臟V50最大值為8.00%，Dmean最大值為1 264.0 cGy，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于心臟劑量限制。本研究采用V55［9］及Dmean作為評(píng)價(jià)食管損傷的指標(biāo)，結(jié)果顯示3個(gè)階段食管V55差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但食管Dmean逐漸降低，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明在肺癌放療中應(yīng)用ART技術(shù)可以保護(hù)食管。脊髓劑量參數(shù)中，除ART1與IMRT的Dmax相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明ART技術(shù)可以減少脊髓劑量。本研究中有1例患者實(shí)行在線ART，總用時(shí)50 min，若能進(jìn)一步減少在線計(jì)劃時(shí)間，將給患者帶來(lái)怎樣的益處，值得進(jìn)一步探討和研究。

ART技術(shù)利用治療過(guò)程中的反饋信息，重新制定計(jì)劃，在未降低靶區(qū)劑量的同時(shí)，有效減低了正常組織的劑量，但最終能否增加局控率及改善預(yù)后，需要更大樣本的研究和長(zhǎng)期隨訪結(jié)果驗(yàn)證。

［1］ Simone C B 2nd，Ly D，Dan T D，et al.Comparison of intensitymodulated radiotherapy，adaptive radiotherapy proton radiotherapy，and adaptive proton radiotherapy for treatment of locally advanced head and neck cancer［J］.Radiother Oncol，2011，101（3）：376－82.

［2］ Sonke J J，Belderbos J.Adaptive radiotherapy for lung cancer［J］.Semin Radiat Oncol，2010，20（2）：94－106.

［3］ Kataria T，Gupta D，Bisht S S，et al.Adaptive radiotherapy in lung cancer：dosimetric benefits and clinical outcome［J］.Br J Radiol，2014，87（1038）：20130643.

［4］ Lim G，Bezjak A，Higgins J，et al.Tumor regression and positional changes in non-small cell lung cancer during radical radiotherapy［J］.J Thorac Oncol，2011，6（3）：531－6.

［5］ 侯 勇，尹 勇，王鵬程，等.基于KVCBCT形變配準(zhǔn)的肺癌自適應(yīng)計(jì)劃與靜態(tài)3DCRT計(jì)劃的比較研究［J］.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2012，21（3）：267－70.

［6］ Tucker S L，Jin H，Wei X，et al.Impact of toxicity grade and scoring system on the relationship between mean lung dose and risk of radiation pneumonitis in a large cohort of patients with non-small cell lung cancer［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2010，77（3）：691－8.

［7］ 王 謹(jǐn)，莊婷婷，何智純，等.非小細(xì)胞肺癌同期放化療后重度急性放射性肺炎的預(yù)測(cè)因素［J］.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2012，21（4）：326－9.

［8］ Gagliardi G，Constine L S，Moiseenko V，et al.Radiation dosevolume effects in the heart［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2010，76（3 Suppl）：S77－85.

［9］ Zhang Z C，Xu J，Li B S.et al.Clinical and dosimetric risk factors of acute esophagitis in patients treated with 3-dimensional conformal radiotherapy for non-small-cell lung cancer［J］.Am J Clin Oncol，2010，33（3）：271－5.

Dosimetric study of adaptive radiotherapy in lung cancer

Fang Jinmei，Wang Fan
（Dept of Radiation Oncology，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022）

Six patients with lung cancer treated with therapy were included.They were retrieved the image and replanned by fraction 10.The volume of GTV was reduced（65.59±17.09）%after three-stage treatments.The doses of target tumor were the same in three-stage treatments.Compared with IMRT，ART1 reduced V20，V30，MLD of whole lung by 2.01%，2.66%，241.78 cGy（P＝0.005，0.039，0.026）.Compared with ART1，ART2 further reduced the indexes by 3.21%，2.97%，288.64 cGy（P＝0.005，0.013，0.046）.The doses of ipsilateral lung were reduced significantly（P＜0.05）.But this was not for opposite lung.The dose V50，Dmeanof heart and V55of esophagus were similar to each plan.Dmeanof esophagus with ART1 was smaller than with IMRT（261.98 cGy，P＝0.002）and Dmeanof esophagus with ART2 was smaller than with ART1（300.43 cGy，P＝0.008）.D2%and Dmeanof spinal cord were reduced in turn significantly（P＜0.05）.

adaptive radiotherapy；lung cancer；dosimetry

R 730.55

1000－1492（2015）02－0247－03

2014－09－28接收

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科，合肥 230022作者簡(jiǎn)介：方金梅，女，碩士研究生；

王 凡，男，教授，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：wangfan1965＠126.com