肺部小腫瘤射波刀與γ刀計劃的劑量學比較

劉萬軍, 張西志, 李　軍, 張先穩(wěn), 陳雪梅, 桂龍剛

(江蘇省蘇北人民醫(yī)院 腫瘤科, 江蘇 揚州, 225001)

肺部小腫瘤射波刀與γ刀計劃的劑量學比較

劉萬軍, 張西志, 李軍, 張先穩(wěn), 陳雪梅, 桂龍剛

(江蘇省蘇北人民醫(yī)院 腫瘤科, 江蘇 揚州, 225001)

摘要:目的比較肺部小腫瘤的射波刀與γ刀照射計劃的劑量學特點。方法選擇20例肺部小腫瘤患者，分別做射波刀計劃1及γ刀計劃2，分析各計劃PTV的適形指數(shù)(CI)、均勻指數(shù)(HI)，肺接受5～30 Gy照射體積占全肺體積的百分比(V5、V10、V20、V30)，以及食管、脊髓最大受照劑量。結(jié)果射波刀計劃和γ刀計劃的CI分別為0.67、0.58(t=1.58，P=0.100); HI值分別為1.35、1.66(t=6.5，P=0.100)；雙肺V5、V10、V20、V30在1計劃中較2計劃較大(t=5.12、4.67、5.73、6.12,P=0.000); 1、2計劃的食管最大受量分別為(8.51±0.6)、(5.26±0.7)(t=-2.76,P=0.009); 脊髓最大受量分別為(9.1±1.2)、(3.4±1.4)(t=2.41、P=0.027); 每個計劃食管、脊髓的劑量均不超過其限量。結(jié)論射波刀照射計劃在肺、食管、脊髓的受量大于γ刀計劃，但靶區(qū)適形性、均勻性要高于γ刀計劃。

關鍵詞:肺腫瘤; 放療計劃; 射波刀; γ刀

放射治療已成為當代臨床腫瘤治療中的一個重要手段。射波刀又稱“立體定位射波手術平臺”，是一種全身立體定位放射治療設備，通過精確定位的放射治療手段達到消融腫瘤病灶的目的[1-5]。射波刀的特點是立體定向放射治療，其原理是利用大劑量6 MV X線，從1 200個方向中選擇最有利的150～250方向的射束，按腫瘤的立體外形，高度適形、均勻的涵蓋靶區(qū)。這些射束呈高劑量的分布，精準而分散，先后集中照射至腫瘤，而腫瘤邊緣的射線劑量是急速下降的[6]。體部γ刀照射通過多源的多束射線聚焦形成高劑量區(qū)，靶區(qū)外劑量遞減十分陡峭有利于周圍正常組織的保護，但靶區(qū)內(nèi)劑量分布不均勻[7-8]。作者對射波刀照射計劃與γ刀放療計劃在肺部小腫瘤中的劑量學分步進行比較，以期為選擇合適的治療手段提供劑量學依據(jù)。

1資料與方法

1.1　設備

CyberKnife立體定位射波手術平臺[計劃系統(tǒng)為MultiPlan Version2.1.0(2130)]及“月亮神”γ刀LunaTPS 3.0。射波刀采用功能巨大、運算快速的電腦控制有6個關節(jié)機器人手臂所攜帶輕巧的加速器，瞬間決定X線射線源的開或關，空間位置和射線方向。電腦同時控制有6個自由度的治療床，已掌握病人被照射的靶區(qū)符合治療計劃的需要。對隨呼吸而運動的腫瘤，經(jīng)由呼吸追蹤攝影和控制射源同步運動的軟件，達到病人在自然呼吸下接受突破性的4D動態(tài)照射技術。“月亮神”γ刀是C型螺旋式立體定向放療設備，可以進行頭部體部腫瘤放射治療，其治療頭安裝在月牙形軌道上，采用42顆鈷-60源扇形排列，治療頭可沿著半圓形C型臂做180°轉(zhuǎn)動形成了扇形動靜態(tài)聚焦。射波刀及γ刀計劃系統(tǒng)均對肺組織進行了自動校正。

1.2　臨床資料

選擇2012年1月1日—2014年10月31日進行射波刀照射的20例肺部腫瘤患者(患者為年齡大或拒絕種植體內(nèi)金標者)，其中男11例，女9例，肺癌9例，乳腺癌肺轉(zhuǎn)移3例，腎癌肺轉(zhuǎn)移2例，其他腫瘤轉(zhuǎn)移6例。共26個靶區(qū)(肺周邊18個、肺門5個、縱膈3個)，病灶最大直徑2～5.5 cm, 中位3.2 cm, 平均3.6 cm。計劃靶體積5.1～89.1 cm3, 中位25.9 cm3, 平均26.1 cm3。

1.2.1CT模擬定位：患者仰臥、雙手抱頭、真空負壓墊固定，注射增強劑后分別在吸氣相、呼氣相和平靜自由呼吸相掃描，掃描范圍從上頸至肝下緣，測定呼吸動度并以平靜吸氣相勾畫靶區(qū)。

1.2.2靶體積定義：大體積腫瘤體積(GTV)，包括CT影像肺窗或縱膈窗可見的肺部病灶，臨床靶體積(CTV)為GTV外擴5 mm，計劃靶體積(PTV)參考測定的呼吸動度及擺位誤差后為CTV外擴5～15 mm。確定正常肺、脊髓、食管為危及器官。

1.2.3放療計劃設計：射波刀計劃在MultiPlan Version2.1.0 (2130)上進行計劃設計，“月亮神”γ刀計劃在LunaTPS 3.0上進行計劃設計。為了方便比較使兩個計劃中PTV及處方劑量一致，并設定處方劑量均為50 Gy。射波刀計劃65%～80%等劑量線(處方劑量線)包繞95% PTV，γ刀照射計劃50%～60%等劑量線(處方劑量線)包繞95%PTV。雙肺接受20 Gy照射體積占全肺體積百分比(V20)≤30%, 雙肺V30≤25%, 脊髓最大劑量≤40 Gy, 食管最大劑量≤60 Gy。

1.2.4觀察指標: ① 適形指數(shù)(CI)[9-11]: CI=(VT,ref/VT)×(VT,ref/Vref)，其中VT,ref為參考等劑量面(本文95%)所包繞的靶體積，VT為所有靶體積，Vref為參考等劑量面所包繞的體積；CI=1時表示參考等劑量面完全包繞靶體積; ② 均勻指數(shù)(HI)[12-13]: HI=D5%/D95%，HI越大表明劑量不均勻性越大。正常組織器官受照劑量：肺V5～V30(間隔5 Gy)，脊髓、食管最大受量。

2結(jié)果

靶區(qū)CI、HI值比較：射波刀計劃和γ刀計劃的CI分別為(0.67±0.07)、(0.58±0.06)，射波刀計劃>γ刀計劃(t=1.58,P=0.100); HI值分別為1.35、1.66，射波刀計劃>γ刀計劃(t=6.5,P=0.100)。

肺組織受照體積比較：雙肺V5、V10、V20、V30在射波刀照射計劃中均較大[(63.2±7.9)%、(32.7±5.4)%、(13.1±3.2)%、(6.9±1.4)%]，γ刀照射計劃較小[(35.5±6.1)%、(15±2.9)%、(6.0±1.5)%、(3.8±1.1)%]，射波刀與γ刀比較,差異有統(tǒng)計學意義(t=5.12、4.67、5.73、6.12，P=0.000)。

食管和脊髓最大受照劑量比較：射波刀計劃和γ刀計劃食管的最大受量分別為(8.51±0.6)、(5.26±0.7)，射波刀比γ刀受量大(t=-2.76，P=0.009); 脊髓最大量分別為(9.1±1.2)、(3.4±1.4)，射波刀比γ刀大(t=2.41、P=0.027)。每個病人的2個計劃均不超過食管、脊髓的最大限量(食管≤60 Gy、脊髓≤40 Gy)。

3討論

射波刀治療肺部腫瘤取得了很大的進展，其照射劑量大、精度高、適形性好，靶區(qū)周圍劑量迅速跌落,為肺部腫瘤提供了無創(chuàng)或微創(chuàng)治療技術。本研究則對射波刀和γ刀照射計劃進行了劑量學的比較。定義包繞95%的PTV體積的劑量線為處方劑量線，同時處方劑量給定50 Gy，比較結(jié)果顯示CI值為射波刀>γ刀, HI值分別為1.35、1.66, 可見射波刀與γ刀相比，靶區(qū)有更好的適形性和劑量均勻性。射波刀不但可以將周邊的癌組織進行控制，而且可以更加準確地對癌灶進行定位，在射波刀治療時對于靶區(qū)的把握更加準確，有利于縮小計劃靶體積，提高放療劑量，從而縮短了射波刀治療的時間，降低了不良反應，減少對于正常組織的損傷，因此對于腫瘤組織來看有更好的殺傷力[14]。

肺作為重要的危及器官，參照國外研究的經(jīng)驗，患者為Ⅰ期周圍型非小細胞肺癌，接受照射劑量為48～60 Gy，對于少部分肺功能較差的患者則給予相對較低的劑量，但超過 60%的患者接受的照射總劑量。射波刀治療Ⅰ期周圍型非小細胞肺癌療效的臨床觀察顯示，處方劑量為60 Gy(分割成3次)，結(jié)果顯示2年局部控制率為 96%，與國外的研究結(jié)果相仿。略高于國外報道的數(shù)據(jù)，這可能與本組T1期患者所比例較高以及采用肺癌新分期有關。上述結(jié)果初步證實，射波刀是一種可以明顯提高Ⅰ期周圍型非小細胞肺癌局部控制率和長期生存率的安全而有效的新手段，但鑒于目前研究的樣本量較小，因此今后有必要開展大樣本的研究以驗證這一結(jié)論。射波刀治療的近期主要不良反應為短期的乏力、惡心和嘔吐以及輕度的血液學毒性，經(jīng)積極對癥處理后均有所好轉(zhuǎn)；遠期的不良反應主要是局部疼痛和局部放射性肺炎，經(jīng)積極對癥處理后均可好轉(zhuǎn)，并恢復正常。通過為期 2 年的隨訪，未發(fā)現(xiàn)超過Ⅲ級的遠期放射治療相關不良反應的發(fā)生，不過隨著隨訪時間的延長，不良反應可能會有所增加。不過隨訪資料與中位的臨床研究進行比較的結(jié)果顯示，不良反應未有明顯增加，但是否會發(fā)生更遠期的不良反應，仍需要進一步的隨訪觀察。

文獻報道放射性肺炎的發(fā)生與V5、V10[15]和V20、V30[16]相關，本研究顯示，射波刀計劃雙肺V5、V10、V20、V30均高于γ刀計劃，說明射波刀對于肺的損傷劣于γ刀。V5、V10、V20、V30的指標是針對常規(guī)放療模式實際治療中研究得出的，立體定向的劑量模式是低分次大劑量照射，這種劑量模式的放射性肺炎、放射性食管炎及脊髓炎的發(fā)生與常規(guī)劑量模式有很大不同，即評定肺損傷的V5、V10、V20、V30指標的意義也有所不同。劑量模式的改變對周圍正常組織的損傷還需要進一步研究。射波刀計劃系統(tǒng)屬逆向調(diào)強，能更好地人為限定某一區(qū)域的劑量，因此對于臨近肺門、脊髓和食管附近的腫瘤能靈活地限定各個危及器官的受量。對于肺部的小腫瘤射波刀與γ刀計劃比較，射波刀的靶區(qū)均勻性更好，但肺食管脊髓的受量較高。

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Dosimetry comparison between cyberknife and gamma knife plan for patients with small tumors of lung

LIU Wanjun, ZHANG Xizhi, LI Jun, ZHANG Xianwen, CHEN Xuemei, GUI Longgang

(RadiotherapyCenter,SubeiPeople′sHospital,Yangzhou,Jiangsu, 225001)

ABSTRACT:ObjectiveTo compare dosimetry features between cyberknife and gamma knife plans for patients with small tumors of lung. MethodsTwenty patients with small tumors of lung were selected and respectively treated with cyberknife plan (named plan one) and gamma plan (named plan two). The conformity index (CI) and homogeneity index (HI) of PTV, the percentage of the irradiation volume exposed to 5 to 30 Gy accounting for the whole lung volume (V5、V10、V20、V30) and the maximum exposure doses of esophagus and the spinal cord for each plan were analyzed. ResultsThe CI of cyberknife and gamma knife plan were 0.67 and 0.58 (t=1.58,P=0.100), while the HI were 1.35 and 1.66 separately (t=6.5,P=0.100). The V5, V10, V20and V30 of both lungs in plan one were bigger than those in plan two (t=5.12, 4.67, 5.73, 6.12,P=0.000). The maximum exposure doses of esophagus for two plans were (8.51±0.6) and (5.26±0.7) respectively (t=2.41,P=0.027). The maximum exposure doses of the spiral cord for two plans were (9.1±1.2) and (3.4±1.4) separately (t=2.41,P=0.027). The doses of esophagus and the spiral cord for each plan did not exceed those limits. ConclusionThe exposure doses of lung, esophagus and the spiral cord are relatively higher for cyberknife plan for patients with small tumors of lung, but its CI and HI are better than those of gamma knife plan.

KEYWORDS:tumors of lung; radiotherapy; cyberknife; gamma knife

通信作者:李軍, E-mail: lijun19751000@163.com

收稿日期:2015-05-23

中圖分類號:R 734.2

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2015)21-063-03DOI: 10.7619/jcmp.201521017