4D-CT聯(lián)合呼吸門控技術(shù)應(yīng)用于肺癌立體定向體部放療的臨床研究

孫晨楠, 毛海燕, 魏本飛, 韓 曉, 劉申香, 袁 昕

(1. 揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院 腫瘤科, 江蘇 揚(yáng)州, 225100; 2. 揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州, 225100)

近年來，肺癌發(fā)病率逐年上升，已成為當(dāng)前最常見的惡性腫瘤之一。據(jù)國家癌癥中心的流行病學(xué)調(diào)查[1]顯示, 2020年全國新發(fā)肺癌病例約220萬，死亡病例約180萬。雖然放療技術(shù)日益成熟，并逐步進(jìn)入精確放療時(shí)代，但是呼吸運(yùn)動仍是一個(gè)影響療效的主要因素。呼吸門控技術(shù)聯(lián)合4D-CT是控制胸部腫瘤呼吸運(yùn)動問題的常見方法[2], 能夠減少放療過程中呼吸運(yùn)動對靶區(qū)的影響。本研究探討4D-CT聯(lián)合呼吸門控技術(shù)應(yīng)用于肺癌立體定向體部放療的效果，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2019年6月—2021年12月?lián)P州大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤科32例經(jīng)病理證實(shí)的轉(zhuǎn)移性或原發(fā)性肺癌患者(共54個(gè)病灶)納入本研究，其中男26例，女6例，平均年齡(68.78±8.33)歲，轉(zhuǎn)移性肺癌15例，肺內(nèi)轉(zhuǎn)移病灶數(shù)量2～4個(gè)。采用Varian Eclipse15.5制訂計(jì)劃，利用立體定向放療設(shè)備Varian IX實(shí)施放射治療。所有患者均簽署書面知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn): 具有病理學(xué)證據(jù)的原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性肺癌者; 無放療禁忌證者; 預(yù)計(jì)生存期≥3個(gè)月者; 依從性好者。排除標(biāo)準(zhǔn): 存在放療禁忌證者; Kamofsky功能狀態(tài)(KPS)評分<70分者; 預(yù)計(jì)生存期<3個(gè)月者; 依從性差者。

1.2 治療設(shè)備

治療設(shè)備包括實(shí)時(shí)體位監(jiān)測系統(tǒng)(RPM)、美國Varian Eclipse15.5系統(tǒng)、美國Varian IX直線加速器和西門子64排大孔徑放療專用CT模擬機(jī)。

1.3 靶區(qū)定義

內(nèi)靶區(qū)(ITV)是基于呼吸運(yùn)動造成的影響提出的概念，以減少脫靶或漏靶的現(xiàn)象[3]。本研究中因4D-CT的作用，將ITV視為臨床靶區(qū)與呼吸運(yùn)動引起內(nèi)邊界變化范圍之和。計(jì)劃靶區(qū)(PTV)包括ITV及擺位誤差產(chǎn)生的總范圍。所有的ITV根據(jù)所在部位進(jìn)行外擴(kuò)形成PTV。肺上部腫瘤均勻外放0.3 mm; 肺中部腫瘤頭腳方向均勻外放0.5 cm, 左、右、前、后方向均勻外放0.3 cm; 肺下部腫瘤頭腳方向均勻外放0.8 cm, 左、右、前、后方向均勻外放0.5 cm。

1.4 定位與圖像掃描

為保證放療效果，患者定位前先進(jìn)行嚴(yán)格的呼吸訓(xùn)練，從而保持節(jié)律一致的呼吸運(yùn)動。采用立體定向體部放療(SBRT)立體固定架固定體位，患者雙手交叉，抱肘置于額部，取仰臥位，在紅外線攝像頭輔助下勾畫激光定位線，確保其位于照射野內(nèi)。每位患者均采用4D-CT進(jìn)行圖像采集，掃描范圍上至環(huán)甲膜，下至肝下緣，平靜呼吸狀態(tài)下以層距3 mm進(jìn)行增強(qiáng)掃描。圖像采集的同時(shí)，在患者上腹部放置呼吸監(jiān)控裝置監(jiān)控患者呼吸。啟動呼吸門控系統(tǒng)，患者在技師的指導(dǎo)下完成呼吸門控圖像采集，保證采集到的每層圖像均帶有時(shí)相標(biāo)簽，將所得CT數(shù)據(jù)組通過4D軟件程序進(jìn)行處理，共得到10組CT圖像。

1.5 計(jì)劃設(shè)計(jì)

所有患者10組圖像上均需勾畫GTV, 將10組圖像融合成全時(shí)圖像，得到常規(guī)放療計(jì)劃的ITV1, 通過一定范圍的外擴(kuò)形成PTV1, 用于模擬常規(guī)放療下的CT圖像。選取呼吸幅度較小的30%～70%的圖像融合，得到ITV2, 按上述方式外擴(kuò)形成PTV2, 從而形成呼吸門控圖像。放療技術(shù)采用容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(VMAT)技術(shù)進(jìn)行SBRT, 對于雙肺多發(fā)的病灶，包括腫瘤間距>5 cm的病灶，均采用多中心、多靶點(diǎn)照射。所有患者均采用SBRT、大分割，計(jì)劃給予6兆伏高能X線(6MV-X)照射PTV，放療總劑量為60 Gy, 1周5次。由放射物理師與臨床醫(yī)師共同確認(rèn)治療計(jì)劃，將計(jì)劃傳輸至放療機(jī)房。所有患者均行呼吸門控計(jì)劃。每次治療前先行加速器自帶的錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描(CBCT)掃描，根據(jù)骨性標(biāo)志糾正擺位誤差，再行RPM實(shí)時(shí)監(jiān)控呼吸運(yùn)動，密切注意PTV輪廓與影像中腫瘤的位置關(guān)系，若三維方向的擺位誤差>2 mm, 則調(diào)整至允許范圍后實(shí)施放射治療。見圖1。

1.6 觀察指標(biāo)

比較2種計(jì)劃的靶區(qū)體積，觀察2種計(jì)劃靶區(qū)劑量，包括靶區(qū)接受的平均劑量(Dmean)、靶區(qū)接受的最小劑量(Dmin)、靶區(qū)接受的最大劑量(Dmax)、95%PTV接受的劑量(D95)、50%PTV接受的劑量(D50)和5%PTV接受的劑量(D5)。比較2種計(jì)劃的危及器官體積及劑量，包括危及的雙肺體積和脊髓體積，正常肺組織接受放射劑量高于20 Gy照射的體積百分比(V20)、正常肺組織接受放射劑量高于5 Gy照射的體積百分比(V5)、雙肺接受的平均劑量(MLD)、脊髓接受的Dmax和脊髓1 cm3體積接受的劑量(D1cc)。所有患者治療結(jié)束3個(gè)月內(nèi)隨訪觀察放射性反應(yīng)發(fā)生情況及療效。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 2種計(jì)劃的ITV、PTV靶區(qū)體積及劑量差異均采用配對樣本t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 2種計(jì)劃的靶區(qū)體積比較

門控計(jì)劃的靶區(qū)體積小于常規(guī)計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001), 見表1。

表1 2種計(jì)劃的靶區(qū)體積比較 cm3

2.2 2種計(jì)劃的靶區(qū)劑量比較

呼吸門控計(jì)劃D95高于常規(guī)計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.007); 呼吸門控計(jì)劃的適形指數(shù)(CI)更接近1，靶區(qū)適形性更好，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.005), 見表2。

表2 2種計(jì)劃的靶區(qū)劑量比較

2.3 2種計(jì)劃的危及器官體積及劑量比較

呼吸門控計(jì)劃的MLD小于常規(guī)計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001); 呼吸門控計(jì)劃的V20、V5與常規(guī)計(jì)劃比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.009); 門控計(jì)劃中的脊髓D1cc小于常規(guī)計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.024), 但是2種計(jì)劃的危及器官體積比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05), 見表3。

表3 2種計(jì)劃的危及器官體積及劑量比較

2.4 隨訪結(jié)果

本研究采用實(shí)體瘤療效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(RECIST1.1)評估患者療效，所有患者治療結(jié)束3個(gè)月內(nèi)隨訪觀察放射性反應(yīng)發(fā)生情況及療效。采用門控計(jì)劃的32例患者中, 1級放射性肺炎6例, 2級放射性肺炎2例，發(fā)生率為25.0%, 未出現(xiàn)需要臨床干預(yù)的不良反應(yīng)。所有患者治療總有效率為65.6%。見圖2。

3 討 論

肺癌患者的綜合治療極其重要，往往需要化療、靶向治療和免疫治療等手段控制腫瘤生長，之后再進(jìn)行局部治療。肺多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤意味著患者失去了手術(shù)治療的機(jī)會，因此放射治療是該類患者尤為重要的治療方法。本研究納入32例肺癌患者, 15例患者存在多發(fā)肺轉(zhuǎn)移瘤。研究[4-5]表明，直徑小于5 cm的病灶最適合行立體定向放療，因療程短且局部控制率高，其在臨床上被廣泛應(yīng)用。然而SBRT的前提是必須保證每次治療位置相對固定，但呼吸運(yùn)動、掃描方式和體位固定方法均會影響治療位置。因此，很多學(xué)者采用4D-CT掃描方式、真空墊聯(lián)合熱塑膜等方法來減少擺位誤差[6-7], 但這些方法僅能解決單病灶的難題，對于多發(fā)肺轉(zhuǎn)移瘤的患者，尤其是雙肺多發(fā)和腫瘤間距較大者采用常規(guī)放療計(jì)劃，往往需要多次放射治療，多次擺位，延長治療總時(shí)間，導(dǎo)致患者失去治療信心[8]。使用單個(gè)中心治療多個(gè)病灶，會出現(xiàn)靶區(qū)劑量分布不均，額外增加對正常組織的照射，影響SBRT的治療效果[9], 因此需要一種多中心、多靶點(diǎn)的放療技術(shù)對此類患者進(jìn)行治療。本研究采用4D-CT聯(lián)合呼吸門控技術(shù)對多發(fā)肺轉(zhuǎn)移瘤進(jìn)行立體定向治療，使用多中心、多靶點(diǎn)的動態(tài)技術(shù)照射，旨在精確追蹤多個(gè)腫瘤位置，實(shí)現(xiàn)單次治療對多個(gè)病灶進(jìn)行大分割照射，從而縮短治療療程。

呼吸門控技術(shù)的最大局限性在于延長患者單次治療時(shí)間。研究[10-11]提出采用呼吸門控技術(shù)結(jié)合非均整模式或增大劑量傳遞率等方法改善呼吸門控技術(shù)，而呼吸門控計(jì)劃對多發(fā)肺轉(zhuǎn)移瘤患者具有顯著優(yōu)勢，能有效減小對呼吸運(yùn)動幅度的影響和單次照射不同呼吸時(shí)相的誤差。此類患者最主要的不良反應(yīng)為放射性肺炎。Meta分析[12]結(jié)果表明，非小細(xì)胞肺癌經(jīng)立體定向放療后放射性肺炎發(fā)生率約為18.4%, 本研究隨訪結(jié)果顯示，放射性肺炎發(fā)生率為25.0%, 均是1級或2級放射性肺炎，不需要臨床干預(yù)。本研究接受放射治療的肺癌患者數(shù)量有限，收集的臨床數(shù)據(jù)較少，結(jié)果可能存在一定偏倚，但能初步說明呼吸門控計(jì)劃較常規(guī)計(jì)劃具有優(yōu)越性。作者后續(xù)將納入更多肺癌患者，進(jìn)一步證實(shí)呼吸門控計(jì)劃的可行性。

綜上所述, 4D-CT聯(lián)合呼吸門控技術(shù)可應(yīng)用于肺癌的SBRT, 尤其對于多發(fā)的肺轉(zhuǎn)移瘤患者而言，精確追蹤多個(gè)腫瘤位置能夠有效減少呼吸運(yùn)動對治療的影響和單次照射內(nèi)的擺位誤差，保證治療效果。