胸腺瘤三維適形放射治療與調(diào)強放射治療在共面與非共面照射技術(shù)中的劑量學差異

張玉海 李月敏

(中國人民解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學中心放療科，北京市 100091，電子郵箱：zyhphy@sina.com)

放射治療是胸腺瘤的主要治療方法之一。目前，三維適形放射治療(three-dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT)和調(diào)強放射治療(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)已成為胸腺瘤放射治療的主流技術(shù)。胸腺瘤患者有較好的長期生存率，因此放療造成的晚期損傷不容忽視。胸腺瘤放療靶區(qū)鄰近心臟、食管、氣管、脊髓以及雙側(cè)肺，如何同時兼顧腫瘤靶區(qū)和周圍正常組織的受照劑量是治療計劃制定的關(guān)鍵。本研究通過回顧性分析29例接受放療的胸腺瘤患者的臨床資料，比較3D-CRT與IMRT在共面與非共面照射技術(shù)中的劑量學差異，為患者制定最佳的治療方案提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2012年10月至2016年7月在我院放療科接受放療的29例胸腺瘤患者為研究對象。納入標準：均經(jīng)術(shù)前胸部CT檢查及術(shù)后病理證實為胸腺瘤，均為首次接受放射治療。排除胸腺癌患者。其中男性21例、女性8例，年齡17～62(45.3±7.2)歲，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期胸腺瘤各19例、7例、3例。

1.2 體位固定與CT掃描 患者仰臥位，用體部熱塑膜固定，做好定位標記，平靜呼吸下用GE Discovery CT模擬機掃描，掃描層厚3 mm，掃描范圍從胸廓入口至膈肌。獲取的定位CT圖像傳至Eclipse 8.6治療計劃系統(tǒng)(Varian Medical Systems公司)，重建三維圖像。

1.3 靶區(qū)和危及器官的定義 由放療醫(yī)生勾畫腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume,GTV)、臨床靶區(qū)(clinical target volume,CTV)和計劃靶區(qū)(planning target volume,PTV)，其中PTV是在CTV的基礎上三維方向外放5 mm形成。勾畫的危及器官包括雙肺、心臟、氣管、食管、脊髓等，脊髓的計劃危及區(qū)(planning risk volume,PRV)在脊髓的基礎上外放3 mm形成。

1.4 治療計劃設計 所有計劃均在Eclipse 8.6治療計劃系統(tǒng)中進行設計，采用Varian Ⅸ 加速器6MV X線照射。對每個入選病例均設計兩組共4個放射治療計劃，包括共面組3D-CRT計劃和IMRT計劃，以及非共面組3D-CRT計劃和IMRT計劃。PTV 單次劑量2.0 Gy,總劑量50～60 Gy，要求處方劑量至少覆蓋95% PTV。危及器官限量要求：心臟受照劑量≥30 Gy的體積(V30)≤40%，食管受照劑量≥30 Gy的體積(V30)≤50%，雙肺受照劑量≥20 Gy的體積(V20)≤25%，脊髓最大受照劑量(maximal dose,Dmax)≤45 Gy。

1.4.1 共面3D-CRT計劃和IMRT計劃的設計：(1)3D-CRT計劃采用共面5野照射，射野方向通常是前野+兩右前斜野+兩左前斜野，射野的角度、權(quán)重和楔形板度數(shù)根據(jù)實際腫瘤形狀和劑量分布情況進行調(diào)整。(2)IMRT計劃采用角度分別為60°、30°、0°、330°和300°均勻分布的共面野，設定靶區(qū)及危及器官的目標函數(shù)和劑量限制，進行逆向運算和優(yōu)化，完成后計算劑量分布。必要時依據(jù)劑量分布情況對優(yōu)化條件進行微調(diào)。設計共面適形與調(diào)強計劃時，床角均為0°。射野分布情況如圖1a所示。

1.4.2 非共面3D-CRT計劃和IMRT計劃的設計：非共面3D-CRT計劃和IMRT計劃分別基于1.4.1的共面計劃進行設計，改變其中的兩個斜野為非共面野，其他的治療野保持不變。非共面野的設計將床角設定為270°，機架角度根據(jù)實際情況設定在30°～40°和320°～330°之間，射野分布情況如圖1b所示。非共面3D-CRT計劃的設計方法和IMRT計劃的優(yōu)化方法均與共面計劃相同。

圖1 射野分布圖

1.6 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以(x±s)表示，多組間比較采用方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 不同放療計劃的CI及HI比較 共面及非共面IMRT計劃的CI均大于共面及非共面3D-CRT計劃，而HI均小于共面及非共面3D-CRT計劃(均P<0.05)，但共面及非共面IMRT計劃之間、共面及非共面3D-CRT計劃之間的CI比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，見表1。

2.2 不同放療計劃危及器官劑量分布比較 共面及非共面IMRT計劃的全肺 V30、V20、V15和MLD，以及非共面3D-CRT計劃的全肺V20、V15和V10均低于共面3D-CRT計劃(均P<0.05)，非共面IMRT計劃的全肺 V15和V10均低于共面IMRT(均P<0.05)。4種計劃的心臟、食管、氣管的V30、Dmean以及脊髓的Dmax比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。見表2。

表1 不同放療計劃的CI及HI比較(x±s)

注：與共面及非共面3D-CRT 比較，*P<0.05。

表2 不同放療計劃危及器官劑量分布的比較(x±s，n=29)

注：與共面3D-CRT比較，*P<0.05；與共面IMRT比較，#P<0.05。

3 討 論

胸腺瘤是一種對放射治療敏感的腫瘤，因此放療在胸腺瘤治療中占有重要的地位，術(shù)后輔助放療可以顯著提高Ⅱ期和Ⅲ期胸腺瘤患者的總生存率，特別是對于非完全切除的患者[1-4]。近年來，胸腺瘤的3D-CRT和IMRT是廣泛開展的兩種精確放療技術(shù)[5]，由于胸腺瘤屬于縱隔腫瘤，受呼吸運動影響較小，比較適合做IMRT。相關(guān)研究表明，IMRT相對于3D-CRT有明顯的劑量學優(yōu)勢，IMRT可以明顯改善靶區(qū)的劑量分布，同時降低周圍正常組織的受照劑量[6-8]。本研究結(jié)果顯示，共面及非共面IMRT計劃的CI均大于共面及非共面3D-CRT計劃，而HI均小于共面及非共面3D-CRT計劃(均P<0.05)，這提示相對于3D-CRT計劃而言，IMRT計劃既提高了靶區(qū)的適形性，也降低了靶區(qū)劑量分布的不均勻性，具有明顯的劑量學優(yōu)勢，這與顧恒樂等[9]的研究結(jié)果相似。此外，共面及非共面IMRT計劃全肺的V30、V20、V15和MLD均低于共面3D-CRT計劃(均P<0.05)，這提示IMRT計劃靶區(qū)適形度好，對減少胸腺瘤周圍正常器官受量也更有優(yōu)勢。

放射性肺損傷是胸腺瘤放療的主要副反應之一。研究表明，全肺V30、V20、V10、V5和MLD的大小與放射性肺炎的發(fā)生及放射性肺損傷密切相關(guān)[10-13]。胡睿等[14]比較晚期肺癌患者的非共面和共面IMRT計劃，發(fā)現(xiàn)非共面計劃降低了肺V20和MLD，也控制了低劑量肺體積。筆者對胸腺瘤非共面計劃與共面計劃也做了進一步的對比研究，結(jié)果顯示，共面及非共面IMRT計劃之間、共面及非共面3D-CRT計劃之間的CI比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，且4種計劃的心臟、食管、氣管的V30、Dmean以及脊髓的Dmax比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，這提示在靶區(qū)的適形度方面，以及心臟、食管、氣管和脊髓的保護上，非共面計劃均沒有明顯的優(yōu)勢。但是，非共面3D-CRT計劃的全肺V20、V15和V10較共面3D-CRT計劃分別下降了3.19%、6.70%、9.93%，非共面IMRT計劃的全肺V15和V10較共面IMRT計劃分別下降了5.21%和8.40%，并且差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)，說明非共面計劃對肺組織的保護程度更好，這與其他學者[15-16]的研究結(jié)果相似。非共面計劃在降低全肺受照劑量的同時，必定會增加縱隔主要是心臟的受照劑量。本研究結(jié)果顯示，非共面計劃中心臟的Dmean較共面計劃有所增加，但差異并無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，其值均在臨床可接受范圍內(nèi)。因此筆者認為，對胸腺瘤放療而言，非共面照射在不影響靶區(qū)劑量分布和滿足心臟臨床要求的情況下，可明顯降低肺組織的受照劑量。

綜上所述，對于胸腺瘤而言，IMRT可以獲得更好的靶區(qū)適形度和均勻性，降低周圍正常器官的受照劑量，而非共面照射技術(shù)能進一步降低全肺的受照劑量。另外，如果采用非共面IMRT，隨著機器跳數(shù)的增加、治療床的旋轉(zhuǎn)、治療時間的延長，對患者的體位固定、擺位精度以及設備的機械精度的要求也更高。非共面照射不同于共面照射，由于角度關(guān)系增加了機架旋轉(zhuǎn)時與患者和治療床間的碰撞可能，因此，非共面照射的安全問題必須重視。首次治療前，必須在機房內(nèi)模擬實際治療過程中的機架旋轉(zhuǎn)和治療床旋轉(zhuǎn)，確保治療過程的安全。治療過程中，共面和非共面治療野切換時，技師必須在機房內(nèi)手動操作,以降低碰撞風險。