小于5cm肺癌5野調(diào)強(qiáng)和容積調(diào)強(qiáng)放療的劑量比較

朱華 汪義純 王鵬

1.合肥仁濟(jì)腫瘤醫(yī)院放射治療科，合肥 230061；2.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射治療科，合肥 230000；3.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院西區(qū)放射治療科，合肥 230001

肺癌立體定向體部放療（stereotactic body radiotherapy，SBRT）是非小細(xì)胞肺癌和轉(zhuǎn)移性肺癌治療方法之一。目前，主流放療技術(shù)包括適形調(diào)強(qiáng)放療(intensitymodulatedradiationtherapy,IM RT)，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（volume modulatied arc，VMAT）[1-2]。本研究比較5野IMRT、VMAT治療球形或者類球形小體積早期肺癌及轉(zhuǎn)移性肺癌的劑量學(xué)參數(shù)，通過兩種計(jì)劃物理劑量的比較，為臨床優(yōu)選或者優(yōu)化放療決策提供幫助。

1 資料與方法

1.1 一般臨床資料

2013年1月至2015年1月中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院西區(qū)放療科和安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科進(jìn)行立體定向放射治療的56例早期原發(fā)性肺癌和轉(zhuǎn)移性肺癌患者（共68個(gè)病灶）。入選患者病灶均＜5cm，其中男42例、女14例，年齡46～85歲，中位年齡57歲。56例中不適合手術(shù)或者拒絕手術(shù)的早期非小細(xì)胞肺癌4例、肺轉(zhuǎn)移癌52例。4例原發(fā)肺癌轉(zhuǎn)移灶4個(gè)；52例患者繼發(fā)性肺部轉(zhuǎn)移灶64個(gè)，原發(fā)灶分別來自食管27例32灶、肺12例13灶，乳腺3例5灶，肝3例5灶、鼻咽3例4灶，腮腺癌、前列腺癌、宮頸癌、軟組織肉瘤、惡性腦膜瘤均為1例1灶。病灶最大直徑1.5～4.7cm，中位數(shù)3.26 cm。2個(gè)肺轉(zhuǎn)移灶患者2個(gè)病灶獨(dú)立設(shè)置照射野。

1.2 放療設(shè)備

采用Varian trilogy直線加速器，配置多葉準(zhǔn)直器60對(duì)，患者圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳至PHILIPS ADAC Pinnacle 計(jì)劃系統(tǒng)制作5野IMRT和VMAT放療計(jì)劃。

1.3 定位CT掃描

患者仰臥于真空定位袋上，雙臂放置于所設(shè)置把手固定。胸部CT掃描時(shí)要求患者平靜呼吸，從顱底水平掃描至腰2下緣水平，要求包括全部肺組織，層厚2～3mm無間距掃描，dicom圖像傳送至Philips ADAC放射治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.4 靶體積定義

在胸部CT肺窗勾畫大體腫瘤體積(Gross Tumor Volume-GTV)，要求包括完整可見的肺部病灶（窗寬1500，窗位-600）邊緣。GTV外放5 mm，由于呼吸運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的內(nèi)靶區(qū)（internal tumor volume，ITV）在肺上下部分別外放5～10mm；外周病灶要根據(jù)胸壁解剖結(jié)構(gòu)減少外放。計(jì)劃靶體積(plan target volume，PTV)在CTV外放5～10mm，計(jì)劃靶體積24.15～208.85 cm3，中位數(shù)83.68 cm3，平均值90.73±47.8cm3。危及器官包括肺、脊髓和食管。正常全肺體積的范圍為2328.20～5336.90cm3，平均體積為3768.74±722.34cm3。左側(cè)肺體積為1109.26～2259.52cm3，平均值1669.89 cm3；右側(cè)肺體積1278.66～3825.17cm3，平均體積為2151.55±547.24cm3。脊髓體積30.8±15.3 cm3、食管體積32.3±7.5 cm3。

1.5 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

為每個(gè)病灶設(shè)計(jì)大分割5野調(diào)強(qiáng)放射治療（5F-IMRT）和VMAT兩組放射治療計(jì)劃，同一個(gè)病灶的兩組放射治療計(jì)劃給予相同的劑量-分割模式。給予相同的分次劑量和照射次數(shù)，并給予相同的計(jì)劃靶區(qū)處方劑量。5F-IMRT使用直接機(jī)器參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，預(yù)先設(shè)置最大子野數(shù)為50；VMAT使用部分雙弧，旋轉(zhuǎn)角度同5F-IMRT，使用SmartArc優(yōu)化算法。兩種放療計(jì)劃處方劑量：95%PTV接受劑量50Gy/10f。劑量約束V20≤20%。參照文獻(xiàn)[3]確定食管V40＜5%，脊髓最大劑量＜25Gy。達(dá)不到上述要求病灶采用常規(guī)分割調(diào)強(qiáng)放療（200cGy/f）。所有病灶的SBRT計(jì)劃經(jīng)高級(jí)物理師和副主任醫(yī)師以上職稱醫(yī)師認(rèn)可簽字。

1.6 觀察指標(biāo)

1)適形度指數(shù)(conformity index，CI)[4]。CI=(VT,ref／VT)×(VT,ref／Vref)，其中VT,ref為參考等劑量面(本文為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體積；CI值在0～1之間，CI=1時(shí)表示參考等劑量面完全包繞靶體積，適形度越高，越接近1。

2)均勻指數(shù)(homogeneity index，HI)[5]。HI=D5%/D95%，HI值越大表明劑量不均勻性越大。D5%和D95%分別為5%和95%PTV所受到的照射劑量。

3)正常組織器官受照劑量。觀察全肺平均劑量（mean lung dose，MLD），以及肺V5，V10，V20，V30，以及串聯(lián)器官脊髓、食管最大受量。

1.7 統(tǒng)計(jì)方法

使用SPSS 13.0軟件，數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布，則對(duì)兩種計(jì)劃的計(jì)劃靶區(qū)劑量、CI值，HI值以及靶區(qū)周邊正常肺組織劑量值進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種照射方式PTV劑量特征比較

通過劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）比較，兩種治療計(jì)劃靶區(qū)的覆蓋度均能達(dá)到處方劑量要求，95%PTV接受劑量50Gy/10f。5F-IMRT與VMAT計(jì)劃的PTVmax，PTVDmean和PTVmin差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表1）。

表1 兩種照射方式PTV劑量特征（n=68,cGy）

2.2 PTV靶區(qū)CI、HI值比較

VMAT的CI高于5F-IMRT，5F-IMRT 的HI高于VMAT，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表2）。

表2 PTV CI和HI比較（±s，n=68）

表2 PTV CI和HI比較（±s，n=68）

2.3 肺組織受照劑量比較

2.3.1 兩種照射方式全肺組織劑量比較5F-IMRT，VMAT的全肺V5，V10，V20和V30值見表3。VMAT全肺V5和全肺平均受量顯著低于5F-IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而V10，V20和V30兩種方式差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

2.3.2 兩種照射方式患側(cè)肺劑量對(duì)比 患側(cè)肺V5，V10，V20，V30和患側(cè)肺平均劑量值見表5。5F-IMRT與VMAT兩種放療計(jì)劃患側(cè)肺受量V5，V10，V20，V30和患側(cè)肺平均劑量值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表4。

2.3.3 兩種照射方式健側(cè)肺平均受量比較 健側(cè)肺組織V5值VMAT顯著低于5F-IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，V10，V20，V30，健側(cè)肺平均受量?jī)煞N放療計(jì)劃差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表5。

2.3.4 食管、脊髓最高劑量比較 本組病例均為轉(zhuǎn)移性肺癌和早期肺小細(xì)胞肺癌，病灶往往位于肺外周或者肺中野，距離脊髓或者食管有一定的距離。5F-IMRT、VMAT放療計(jì)劃的食管和脊髓最高劑量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 5F-IMRT、VMAT全肺組織劑量 （±s，n=68）

表3 5F-IMRT、VMAT全肺組織劑量 （±s，n=68）

表4 5F-IMRT、VMAT照射方式患側(cè)肺受量比較（±s，n=68）

表4 5F-IMRT、VMAT照射方式患側(cè)肺受量比較（±s，n=68）

表5 5F-IMRT、VMAT照射方式健側(cè)肺組織劑量對(duì)比（±s，n=68）

表5 5F-IMRT、VMAT照射方式健側(cè)肺組織劑量對(duì)比（±s，n=68）

表6 5F-IMRT、VMAT照射方式脊髓和食管最高劑量比較（±s，cGy）

表6 5F-IMRT、VMAT照射方式脊髓和食管最高劑量比較（±s，cGy）

3 討論

既往使用常規(guī)分割放射治療[6]治療肺轉(zhuǎn)移瘤和原發(fā)性肺癌，由于受正常組織劑量約束，治療腫瘤常規(guī)分割放射劑量較低，病灶局部控制率較低。近年來，大分割放療應(yīng)用于肺部病灶治療。本研究對(duì)5F-IMRT，VMAT在轉(zhuǎn)移性肺癌及早期原發(fā)性肺癌的計(jì)劃靶體積和正常組織（肺，食管，脊髓）劑量分布進(jìn)行了比較。

制定5F-IMRT和VMAT放療計(jì)劃，參照文獻(xiàn)[7]研究成果，脊髓和食管照射劑量限制在3000cGy/10f之內(nèi)。結(jié)果顯示VMAT與5F-IMRT計(jì)劃的PTVmax，PTVDmean和PTVmin差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），5F-IMRT和VMAT計(jì)劃的靶區(qū)劑量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本組比較結(jié)果顯示CI值均可達(dá)到臨床要求，其CI值比較VMAT高于5F-IMRT，而HI值比較5F-IMRT高于VMAT。通過對(duì)CI值、HI值比較，VMAT的劑量均勻性要優(yōu)于5F-IMRT。這和文獻(xiàn)報(bào)道一致的[1,8-9]的研究結(jié)果是一致的。

所有的病例均給予的是同樣的劑量-分割模式，比較雙肺全肺平均劑量，V5、V10、V20、V30。本組結(jié)果顯示全肺V5和全肺平均受量比較，VMAT顯著低于5F-IMRT，而V10，V20和V30兩種方式差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；兩種放療計(jì)劃患側(cè)肺受量V5，V10，V20，V30和患側(cè)肺平均劑量值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；健側(cè)肺組織V5值VMAT顯著低于5F-IMRT（t=2.85，P=0.01），V10，V20，V30以 及健側(cè)肺平均肺劑量?jī)煞N照射方式差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，健側(cè)肺組織的劑量學(xué)差異主要體現(xiàn)在低劑量區(qū)，5F-IMRT要高于VMAT。宋明永等[8]對(duì)非小細(xì)胞肺癌的劑量學(xué)進(jìn)行比較，表明與IMRT相比，VMAT計(jì)劃可降低全肺和健側(cè)肺的平均劑量和V5值，與本研究是一致的。也有不同的研究數(shù)據(jù)，蔡俊濤等[9]的報(bào)告認(rèn)為VMAT（雙弧或者部分?。┡cIMRT（7野）相比，靶區(qū)劑量二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，VMAT的CI和HI要優(yōu)于IMRT計(jì)劃，但全肺低劑量區(qū)（V5值）要高于IMRT計(jì)劃。

本組轉(zhuǎn)移性肺癌及早期原發(fā)性肺癌多位于肺野外周，要求食管和脊髓最高劑量不超過3000cGy，而對(duì)達(dá)不到上述要求的病例使用常規(guī)分割I(lǐng)MRT（200cGy）。通過對(duì)照射劑量的限制，可以達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)對(duì)食管和脊髓的劑量要求，由于食管、脊髓為串聯(lián)器官，我們收集了上述二者的最高劑量，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由于病灶多位于肺外周和肺中野，我們認(rèn)為肺是主要的劑量約束器官，因而計(jì)劃靶區(qū)和肺劑量學(xué)比較是臨床注重的主要因素，是主要研究目標(biāo)，而食管、脊髓給予劑量約束后均能達(dá)到目的，其重要性不及計(jì)劃靶區(qū)和肺劑量約束。

根據(jù)本研究的結(jié)果，對(duì)于肺部較小積病灶（轉(zhuǎn)移性肺癌和早期外周型非小細(xì)胞肺癌）而言，5F-IMRT和VMAT兩種不同方式照射的立體定向放射治療技術(shù)，5F-IMRT和VMAT計(jì)劃靶體積劑量學(xué)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在正常組織肺組織的劑量分布存在一定的差異性，主要表現(xiàn)為VMAT的全肺和健側(cè)肺組織的V5較低。在臨床實(shí)際計(jì)量計(jì)劃中應(yīng)綜合考慮，注意計(jì)量處方的優(yōu)化。