肺癌患者放射治療周邊劑量分析

吳小良 張惠玲 許會軍 陳曉芳 趙鵬 馬志乾 張偉

美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會(American Association Physics Medicine，AAPM)的158號報告[1]指出放射治療患者可能由于射野之外的器官接受小劑量輻射而導(dǎo)致二次致癌的風(fēng)險增加。射野之外的小劑量即為周邊劑量，周邊劑量源自加速器治療機(jī)頭的漏射，準(zhǔn)直器和射野修整器的散射以及患者體內(nèi)散射。然而，周邊劑量在放射治療的計劃系統(tǒng)中并不準(zhǔn)確描述，放射治療物理師可以通過蒙卡模擬計算[2]和模體測量更多的了解周邊劑量。肺癌患者尤其是不可手術(shù)的早期非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者可采用立體定向放射治療(stereotacic body radiation therapy,SBRT)。有研究表明SBRT對于病灶的控制效果和生存期與手術(shù)治療相近[3]。對早期腫瘤患者，放療效果較理想，生存期較長，隨著患者生存期的延長，放療的晚期效應(yīng)亦呈現(xiàn)出來，周邊劑量尤其對耐受量較低的敏感器管(如性腺、晶體、甲狀腺)及兒童[4，5]具有較大的影響。如何了解放療患者的周邊劑量以及降低周邊劑量是臨床物理師非常關(guān)心的問題，文獻(xiàn)分析表明加速器和放射治療技術(shù)不同，周邊劑量也不同[6-8]。因此，本文通過仿真模體測量肺癌患者的周邊劑量，并通過鉛衣屏蔽技術(shù)來降低周邊劑量，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院2020年1月至2021年2月收治的10例右肺癌患者，其中男8例，女2例；年齡48～75歲，平均年齡(55.2±3.1)歲；均診斷為早期非小細(xì)胞肺癌。

1.2 設(shè)備與儀器 (1)瑞典醫(yī)科達(dá)Elekta-Synergy電子直線加速器。(2)成都劑量人體模型(以下簡稱“仿真模體”)采用復(fù)合材料制作人體骨骼、肌肉和內(nèi)臟器官，能夠保證與活體組織的輻射等效性，各器官分布有熱釋光測量插孔，便于劑量測量。(3)RGD-3E熱釋光測量儀，氟化鋰熱釋光(TLD)測量原件。

1.3 熱釋光劑量刻度 本實驗所需熱釋光已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)源篩選，分散性<±5%，重復(fù)性<±3%。熱釋光測量的是相對劑量，需對其進(jìn)行劑量刻度。在6 MV加速器上，選擇40個TLD放在固體水上，其上覆蓋5 cm厚的固體水，源到TLD的距離是100 cm，分別給予0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 Gy的劑量，同一劑量分別使用熱釋光測量5次，記錄熱釋光讀數(shù)取平均值，建立熱釋光讀數(shù)與加速器劑量的關(guān)系。

1.4 仿真模體測量肺癌患者周邊劑量

1.4.1 不同照射技術(shù)的周邊劑量:選擇10例右肺癌患者，在飛利浦Pinnacle 9.10版本計劃系統(tǒng)上分別設(shè)計IMRT和VMAT 計劃，IMRT計劃采用5野靜態(tài)調(diào)強(qiáng)“step-and-shoot”方式；VMAT計劃采用2個部分弧(起始角度181°，終止角度30°)。兩種照射技術(shù)均達(dá)到處方劑量要求(95%PTV 60 Gy/2.0 Gy/30 f)，使用醫(yī)科達(dá)Synergy電子直線加速器的6MV-X線，在仿真模體上進(jìn)行測量，測量時將3個熱釋光原件分別放置在甲狀腺和左側(cè)乳腺部位，同一技術(shù)測量3次取平均值。對比分析同一部位兩種照射技術(shù)的測量值，同時記錄機(jī)器跳數(shù)(monitor unit,MU)。見圖1、2。

圖1 IMRT布野示意圖

圖2 VMAT布野示意圖

1.4.2 有、無屏蔽的周邊劑量比較:對同一患者的兩種放療技術(shù)(VMAT、IMRT)分別測量無鉛衣和有鉛衣(0.5 mm Pb鉛當(dāng)量)屏蔽時的甲狀腺區(qū)的劑量值，在甲狀腺區(qū)測量點放置3個TLD，取平均值作為該點測量值。記錄數(shù)據(jù)，分析有、無鉛衣屏蔽時的測量結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 VMAT和IMRT兩種不同照射技術(shù)的周邊劑量及MU比較 VMAT技術(shù)的MU、左側(cè)乳腺劑量、甲狀腺劑量低于IMRT技術(shù)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 VMAT和IMRT的周邊劑量及MU比較

2.2 甲狀腺區(qū)有、無鉛衣屏蔽周邊劑量值比較 有鉛衣屏蔽后的甲狀腺部位采用VMAT、IMRT技術(shù)的劑量值均低于無鉛衣的數(shù)值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 甲狀腺區(qū)有、無鉛衣屏蔽周邊劑量值比較

2.3 左側(cè)乳腺有、無鉛衣屏蔽周邊劑量值比較 有鉛衣的左乳腺部位VMAT、IMRT的劑量值低于無鉛衣的數(shù)值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 左側(cè)乳腺有、無鉛衣屏蔽劑量值比較

3 討論

周邊劑量有可能增加危及器官的遠(yuǎn)期并發(fā)癥[9]及二次致癌風(fēng)險[10]。AAPM-158號報告指出周邊劑量來自加速器治療機(jī)頭的漏射，準(zhǔn)直器和射野修整器的散射以及患者體內(nèi)散射指出，影響周邊劑量的因素：調(diào)強(qiáng)射野射束調(diào)制越多，機(jī)頭的漏射和準(zhǔn)直器的散射越多；MU越多，周邊劑量越大；射野面積越大，患者散射越多，周邊劑量越大；X射線能量越高，周邊劑量越低。這一結(jié)論得到Covington等[7,11,12]的印證，Covington等[7]不建議使用治療計劃系統(tǒng)估算周邊劑量，標(biāo)準(zhǔn)的方法是使用模體測量和蒙卡模擬。林弘智等[12]利用熱釋光和仿真人膜體測量了肺癌患者周圍正常器官的有效劑量，并指出腫瘤中心之外的正常器官接受的是機(jī)器的散射劑量，并且劑量隨著距離腫瘤中心距離的增加而降低,在距腫瘤中心5.4 cm處，周邊劑量降至處方劑量的1.3%。同時指出VMAT治療肺癌患者時候，照射野附近的器官(心臟、肺臟、乳腺)有較高的劑量，照射野外危及器官(大腸、甲狀腺等)受量遠(yuǎn)低于靶區(qū)劑量。丁艷秋等[13]使用熱釋光測量和蒙卡模擬計算兩種方法對比了中國仿真模體的周圍器官劑量，兩者劑量值基本一致，并提出在仿真模體上使用熱釋光測量周邊劑量是一個準(zhǔn)確、有效的測量方法。楊波等[11]在瓦立安Trilogy加速器上使用CRIS仿真模體和電離室測量了1例患者采用VMAT、靜態(tài)調(diào)強(qiáng)、動態(tài)調(diào)強(qiáng)三種不同技術(shù)的周邊劑量，并且采用鉛屏蔽保護(hù)危及器官，發(fā)現(xiàn)鉛屏蔽可以進(jìn)一步降低周圍正常組織受量。蔣紹惠等[14]也指出不同鉛當(dāng)量的屏蔽可以顯著降低電子線放療患者的周邊劑量。筆者在醫(yī)科達(dá)Synergy加速器上，使用仿真模體和熱釋光測量了10例肺癌患者的周邊劑量。對于晚期肺癌患者，生存期僅幾周或幾個月時，周邊劑量可能引起的二次致癌風(fēng)險沒有意義。但是有研究指出無法手術(shù)的早期非小細(xì)胞肺癌患者立體定向放療的效果可以與手術(shù)媲美[15]，因此，應(yīng)更加關(guān)注此類患者的周邊劑量。本研究從肺癌常規(guī)劑量(單次劑量2.0 Gy)著手，測量周邊劑量，亦可以類推出早期肺癌立體定向放療大分割(單次劑量>2.0 Gy)的周邊劑量。

本研究在左側(cè)乳腺和甲狀腺部位分別放置熱釋光測量腫瘤的周邊劑量，任何測量過程都無法避免誤差，本實驗的誤差主要來自加速器的系統(tǒng)誤差(激光線、輸出劑量等)和熱釋光自身劑量刻度引起的不確定性，因此實驗前，系統(tǒng)性的調(diào)試好加速器的機(jī)械及劑量學(xué)參數(shù)使之誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)(如：激光線誤差<2 mm、輸出劑量誤差控制在<2%)；熱釋光在篩選和劑量刻度時候總不確定度控制在3%～8%[16]。以上因素都有可能導(dǎo)致測量結(jié)果絕對值的不確定性，但是這些因素并不影響不同放療技術(shù)及不同屏蔽技術(shù)的周邊劑量的相對結(jié)果值的比較。因此筆者設(shè)計了同一測量設(shè)備，在VMAT和IMRT兩種放療技術(shù)之間的結(jié)果對比，顯示兩種技術(shù)之間有顯著性差異，VMAT技術(shù)引起的周邊劑量明顯低于IMRT技術(shù)，此結(jié)果與其他文獻(xiàn)結(jié)果[6,17]相一致。VMAT是在IMRT的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種調(diào)強(qiáng)技術(shù)，是目前臨床上使用較多的先進(jìn)的放療技術(shù)，它不但可以保證腫瘤靶區(qū)不欠量，還可以進(jìn)一步降低機(jī)器跳數(shù)，從而縮短患者的治療時間。該技術(shù)將動態(tài)多葉光柵和弧形治療相結(jié)合，通過連續(xù)不斷的改變機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度、多葉光柵的到位和劑量率，來進(jìn)行計劃強(qiáng)度的調(diào)制，得到臨床需要的劑量分布，同時直線加速器保持連續(xù)出束，極大縮短了患者的治療時間，減少了正常器官的運動，此特點在肺癌患者的放療(極大減少肺部呼吸運動給治療帶來的誤差)上效果更明顯。VMAT與IMRT技術(shù)在肺癌放療的劑量學(xué)方面[18]對比顯示，兩種技術(shù)均能夠滿足臨床的要求，VMAT在靶區(qū)均勻性和適形度上優(yōu)于IMRT,VMAT技術(shù)可以降低雙肺V20和V30，但是V5高于IMRT技術(shù)，兩種技術(shù)在劑量學(xué)方面各有優(yōu)劣，臨床根據(jù)實際情況合理選擇照射技術(shù)。以上兩種技術(shù)的劑量對比，目前較多的研究是針對射野范圍內(nèi)的靶區(qū)及危及器官的對比，而射野之外的散射劑量相關(guān)研究較少。筆者搜羅大量文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)射野之外的劑量屬于輻射防護(hù)級別，劑量主要源于機(jī)頭漏射和散射，因此產(chǎn)生的漏射線和散射線也較少，相對于靶區(qū)劑量非常低，現(xiàn)有的質(zhì)控設(shè)備(例：指形電離室只能測量點劑量，測量體積大，準(zhǔn)確率低，工作效率低)無法準(zhǔn)確測量射野之外的劑量，需借助熱釋光劑量計進(jìn)行測量。射野之外的劑量雖然低，但是亦影響敏感器官，為保護(hù)敏感器官，降低二次致癌風(fēng)險，在放療時候屏蔽野外輻射以達(dá)到防護(hù)效果。筆者使用鉛衣來遮擋輻射線，并且比較不同放療技術(shù)有、無鉛衣保護(hù)的屏蔽效果。VMAT和IMRT兩種放療技術(shù)，在敏感器官甲狀腺處使用鉛屏蔽后的平均劑量值略低于未使用鉛屏蔽[(0.63±0.21)cGy<(0.67±0.19)cGy；(0.97±0.46)cGy<(1.03±0.45)cGy)],左乳腺區(qū)使用了鉛衣后測量值也明顯降低[(11.07±4.61)cGy<(13.12±4.95)cGy；(14.30±4.81)cGy<(16.65±5.09)cGy)]。本研究在使用鉛衣屏蔽時候，鉛衣與遮擋部位沒有完全貼合，可能導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。另外，不同的屏蔽裝置也可能導(dǎo)致不同的屏蔽效果，需經(jīng)過實際測量來確定哪種屏蔽效果好。

綜上所述，肺癌的VMAT技術(shù)可以降低患者的周邊劑量，對于生存期較長的早期非小細(xì)胞患者，采用VMAT技術(shù)可以減少周邊劑量，降低二次致癌風(fēng)險。對于靶區(qū)周圍的敏感器官，采取合理的屏蔽技術(shù)可以進(jìn)一步降低輻射劑量。