解佳奇 蔣 俊 任 偉 呂 昕 朱麗晶 閆 婧

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非小細(xì)胞肺癌調(diào)強(qiáng)放療與螺旋斷層放療劑量學(xué)的比較研究

解佳奇 蔣 俊 任 偉 呂 昕 朱麗晶 閆 婧

目的 比較螺旋斷層放射治療(Tomo Therapy治療計(jì)劃系統(tǒng))和常規(guī)加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療(Precise Plan治療計(jì)劃系統(tǒng))非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者的劑量分布特點(diǎn)及差異。方法 回顧性分析并設(shè)計(jì)Tomo Therapy和IMRT治療計(jì)劃，計(jì)劃分別傳輸至Tomo Therapy治療計(jì)劃系統(tǒng)(Tomo組)和Precise Plan治療計(jì)劃系統(tǒng)(IMRT組)，腫瘤靶區(qū)給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區(qū)給予60 Gy/33F照射劑量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心臟<30%、食管<30%，根據(jù)劑量分布、劑量體積直方圖(DVH)等指標(biāo)，比較兩組劑量分布特點(diǎn)。結(jié)果 Tomo組的GTV放射劑量參數(shù)HI(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),Tomo組HI值更接近于1。兩組CI、Dmini、Dmean比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的PTV放射劑量參數(shù)Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean(6603.8±143.7)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),兩組的CI、Dmini、HI比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的患側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmini、Dmean值與IMRT組比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Tomo組的健側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmini、值與IMRT組比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Dmean值比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的脊髓放射劑量參數(shù)Dmean、Dmini值與IMRT組比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Dmax值比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的心臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmean、Dmini值與IMRT組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。Tomo組的食管放射劑量參數(shù)Dmini值顯著高于IMRT組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，兩組患者的Dmax、Dmean值差異不顯著(P>0.05)。結(jié)論 研究表明螺旋斷層放射治療肺癌較常規(guī)加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療具有更好的放射均勻性，同時(shí)對(duì)鄰近器官組織的放射性傷害更小。

非小細(xì)胞肺癌；螺旋斷層放射治療；常規(guī)加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療；劑量分布特點(diǎn)

(ThePracticalJournalofCancer,2017,32:479～483)

放射治療的發(fā)展史雖然較短，但已成為惡性腫瘤綜合治療中必不可少的環(huán)節(jié)。放射治療在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)臨床治療中占據(jù)舉足輕重的地位[1]。強(qiáng)調(diào)放射治療(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)技術(shù)是臨床常用的1種立體定向放射治療，已有研究證實(shí)，它較常規(guī)放療劑量更集中分布在病灶內(nèi)，周圍組織的損傷更輕。螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy,HT)技術(shù)包含了IMRT技術(shù)，但是因?yàn)槭腔谡追?jì)算機(jī)的斷層掃描，使得靶區(qū)適形性更好，有望成為NSCLC放射治療的新選擇[2]。本文通過對(duì)比分析HT和IMRT放射治療NSCLC的臨床資料，分析二者的放射線在病灶處分布的均勻性、適形度以及病灶周圍正常組織受射線的損傷程度。

1 資料與方法

1.1 一般資料

以本院腫瘤科2013年1月至2014年1月收治的12例NSCLC患者作為研究對(duì)象，均為男性，年齡41～78歲，中位年齡64歲；其中中央型肺癌7例、周圍型肺癌5例；鱗癌9例、腺癌3例；臨床分期Ⅱ期6例、Ⅲ期4例、Ⅳ期2例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：所有肺癌患者均經(jīng)過病理組織活檢確診；均為初次確診的男性患者，尚未接受任何治療措施；患者身體狀況能夠耐受放射治療并且愿意接受該治療措施。

排除標(biāo)準(zhǔn)：前期接受過放射治療或者化療的患者；身體狀況已經(jīng)不適宜進(jìn)行放射性治療的患者；未完成治療的患者。

1.2 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

在ADAC Pinnacle7.4f工作站上畫出靶區(qū)及正常器官后，將CT圖像傳輸至Tomo Therapy治療計(jì)劃系統(tǒng)(Tomo組)和Precise Plan治療計(jì)劃系統(tǒng)(IMRT組)后開始對(duì)靶區(qū)進(jìn)行照射，腫瘤靶區(qū)給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區(qū)給予60 Gy/33 F照射劑量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心臟<30%、食管<30%。需保證95%的靶區(qū)體積都受到照射且劑量為60 Gy/30 f。

1.2.1 圖像傳輸 患者仰臥于檢查床，雙臂交叉置于頭頂，以該體位建立體膜，同時(shí)固定體位。采用飛利浦公司的ACQSim 85 cm大孔徑CT模擬定位機(jī)，以層厚5 mm和間距5 mm的參數(shù)進(jìn)行CT螺旋掃描。掃描范圍為環(huán)狀軟骨至腎上腺。

1.2.2 放射靶區(qū)標(biāo)記 結(jié)合臨床和CT圖像顯示的腫瘤體積勾畫為GTV；以GTV勾畫線為基線向肺部擴(kuò)大8 mm，向受侵淋巴結(jié)一側(cè)擴(kuò)大5 mm，該范圍勾畫為CTV；在CTV的基礎(chǔ)上向周圍擴(kuò)展8 mm標(biāo)記為PTV。

1.2.3 放射治療 Homo組：以每分鐘860 cGy的劑量率，25 mm的鉛門寬度，3.3 mm的螺距和2.5的調(diào)制因子對(duì)靶區(qū)進(jìn)行360°51個(gè)角度旋轉(zhuǎn)照射；IMRT組：以每分鐘400 cGy的劑量率，4 mm的葉片寬度，6MV的X射線和7個(gè)主野70個(gè)子野對(duì)靶區(qū)照射。

1.3 劑量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

CI：適形指數(shù)，表示靶區(qū)體積與95%的等計(jì)量曲線包繞的體積之比，越接近于1說明其適形性越好[3]；HI：劑量均勻指數(shù)，靶區(qū)最大劑量與處方劑量之比，越接近于1越好；其余參數(shù)：Dmax為最大劑量；Dmini為最小劑量；Dmean為平均劑量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 Tomo組與IMRT組的GTV放射劑量參數(shù)比較

Tomo組GTV放射劑量HI為(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),Tomo組HI值更接近于1。兩組的CI、Dmini、Dmean比較差異不顯著(P>0.05)，見表1。

表1 Tomo組與IMRT組GTV放射劑量參數(shù)比較

2.2 Tomo組與IMRT組的PTV放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的PTV放射劑量參數(shù)Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean (6603.8±143.7)cGy均顯著低于IMRT組(P<0.05),兩組的CI、Dmini、HI比較差異不顯著(P>0.05)，見表2。

表2 Tomo組與IMRT組的PTV放射劑量參數(shù)比較

2.3 Tomo組與IMRT組的患側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的患側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmini、Dmean值與IMRT組比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 Tomo組與IMRT組的患側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)比較

2.4 Tomo組與IMRT組的健側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的健側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmini與IMRT組比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Dmean值兩組比較差異不顯著(P>0.05)，見表4。

2.5 Tomo組與IMRT組的脊髓放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的脊髓放射劑量參數(shù)Dmean、Dmini值與IMRT組比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Dmax值兩組比較差異不顯著(P>0.05)，見表5。

2.6 Tomo組與IMRT組的心臟放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的心臟放射劑量參數(shù)Dmax、Dmean、Dmini值與IMRT組比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表6。

表4 Tomo組與IMRT組的健側(cè)肺臟放射劑量參數(shù)比較

表5 Tomo組與IMRT組的脊髓放射劑量參數(shù)比較

表6 Tomo組與IMRT組的心臟放射劑量參數(shù)比較

2.7 Tomo組與IMRT組的食管放射劑量參數(shù)比較

Tomo組的食管放射劑量參數(shù)Dmini值顯著高于IMRT組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，兩組患者的Dmax、Dmean值比較差異不顯著(P>0.05)，見表7。

表7 Tomo組與IMRT組的食管放射劑量參數(shù)比較

3 討論

非小細(xì)胞肺癌較肺部其他類型癌癥，生長(zhǎng)速度慢，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移較晚。早期患者無特征性臨床癥狀，主要表現(xiàn)為咳嗽、低熱、胸部疼痛及痰中帶血等，易被患者忽視；當(dāng)患者以咯血、呼吸困難癥狀就醫(yī)時(shí)疾病已發(fā)展至中晚期，喪失了手術(shù)根治性切除的機(jī)會(huì)。研究表明放射治療在中晚期NSCLC患者治療措施中占據(jù)重要地位，超過60%的患者在治療期間需使用放療，而40%的患者在治療初期就可選擇放射治療[3-4]。RTOG的薈萃分析[5]指出瘤床區(qū)劑量和局部控制率、無進(jìn)展生存期呈顯著相關(guān)(P<0.0001)，增加局部照射劑量可提高腫瘤的治療效果，但是同時(shí)也增加了癌癥周圍正常組織的受照劑量，相應(yīng)的并發(fā)癥明顯增多。正常肺組織、食管、脊髓和心臟等臟器組織的射線損傷是影響肺癌放射治療療效的重要并發(fā)癥，也是決定NSCLC放射劑量的主要因素。因此，研究新的放療技術(shù)以提高靶區(qū)的受照劑量就顯得很有意義。

IMRT已廣泛應(yīng)用肺癌的治療，該技術(shù)與常規(guī)分割照射以及傳統(tǒng)的三維適形放療(three-dimensional radiotherapy，3DCRT)相比，照射線明顯集中分布在病灶范圍內(nèi)，周圍正常組織受照劑量顯著減少。如Christian等[6]的研究顯示IMRT明顯的降低的正常組織的照射劑量，與3DCRT相比提高了靶區(qū)內(nèi)劑量的適形性。美國安德森腫瘤中心的研究人員Murshed[7]的研究證實(shí)使用IMRT后肺的V10及V20明顯降低，相當(dāng)于減低了2%的平均肺照射劑量，降低10%的放射性肺炎的發(fā)生率，心臟和使館的照射劑量亦降低，進(jìn)而認(rèn)IMRT提高了靶區(qū)的準(zhǔn)確性，通過選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)劃參數(shù)，可有效控制正常組織的低劑量分布，縮小靶區(qū)周圍正常組織的低劑量照射范圍?？傊甀MRT較常規(guī)放療，靶區(qū)適形度高，照射量在20 Gy以上的肺組織體積大大縮小，且脊髓、食管、心臟的受照體積明顯縮小，說明IMRT具有在提高靶區(qū)受照劑量的同時(shí)較少增加正常組織的受照劑量[6，8]。

Tomo顯現(xiàn)出體優(yōu)良靶區(qū)劑量均勻性和正常組織的保護(hù)優(yōu)勢(shì)，與其他的放療方式如IMRT、3DCRT或 容積弧形調(diào)放射治療(VMAT)相比較，Tomo通過使用64個(gè)二進(jìn)制的準(zhǔn)直器葉片和51個(gè)等間距的投影波束角的連續(xù)移動(dòng)和平移，實(shí)現(xiàn)了螺旋式照射，由于HT的照射視野眾多，更充分的利用理想角度進(jìn)行放射線照射，使得適形優(yōu)化的自由度顯著提高，每一個(gè)角度的強(qiáng)調(diào)放射集中強(qiáng)，劑量分布的適形度和均勻性較常規(guī)放射大大提高。另外，機(jī)架角度變更的同時(shí)多葉光柵葉片的位置發(fā)生同步變更，可區(qū)別給予照射劑量，達(dá)到病灶范圍內(nèi)的高劑量照射，同時(shí)很好地保護(hù)周圍組織及器官[9-11]。相當(dāng)多的研究都在比較螺旋斷層放療和其他放療方式的劑量學(xué)比較，總的來說這些研究大多都認(rèn)為前者具有有明顯劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在劑量均勻性更好及劑量梯度更陡峭[12]。Lee等[13]的研究中共計(jì)20例患者接受了HT方式治療，每一例患者均分別使用HT及SaS-IMRT (ADAC Pinnacle3)治療系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃，比較兩者的劑量直方圖(dose volume histograms,DVH)、適形指數(shù)(conformity index,CI) 、均勻指數(shù)(homogeneity index,HI)和危及器官(organs at risk,OARs)。結(jié)果證實(shí)HT方式較傳統(tǒng)的SaS-IMRT明顯提高了CI(11.9±5.5)%、HI(8.8±1.5)%。Cattaneo等[14]的研究同樣選擇了13例局部晚期的NSCLC患者，分別使用Tomo和3DCRT兩種方式放療，結(jié)果證實(shí)Tomo組較3DCRT相比，顯著提高了PTV的一致性，肺組織的V20～V40明顯降低，降低了7%的放射性肺炎的發(fā)生率，同樣降低了照射劑量超過45～60 Gy的心臟、食管體積，從而顯著降低了急性期食管炎及晚期食管癌的發(fā)病率。國內(nèi)解放軍301醫(yī)院的孟玲玲等[15]入組了10例NSCLC患者，使用Tomo及傳統(tǒng)的IMRT 2種治療計(jì)劃系統(tǒng)，腫瘤靶區(qū)均給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區(qū)給予60 Gy/33 F照射劑量，正常器官脊髓<45 Gy、全肺V20<30%,全心臟V50<50%，全食管V55<50%，結(jié)果證實(shí)Tomo計(jì)劃較IMRT有更好的靶區(qū)劑量均勻性及更陡峭的劑量梯度，能降低肺的中高劑量照射體積,但是可能會(huì)增加肺中低劑量照射體積。

本文Tomo組的GTV放射劑量參數(shù)HI 顯著的低于IMRT組，說明HTPTV的適形度明顯優(yōu)于IMRT治療，但兩組的CI比較差異不顯著，與國內(nèi)報(bào)道相反，其原因可能為樣本量小，誤差大，且醫(yī)師操作技術(shù)不同。Tomo組患者雙側(cè)肺臟放射劑量與IMRT差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且Tomo組的脊髓、心臟的放射劑量參數(shù)Dmini值與IMRT組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示HT照射對(duì)周圍組織器官的保護(hù)程度優(yōu)于IMRT治療。本文HT脊髓的照射體積優(yōu)于IMRT，但心臟的受照體積與IMRT相當(dāng)，與其他報(bào)道不一致的主要原因可能與病灶位置、操作技術(shù)有關(guān)。有研究報(bào)道，予以照射劑量小但照射體積大的HT措施治療NSCLC，對(duì)肺組織的損傷程度較照射劑量大但照射體積小的HT治療大，可能因?yàn)?60° 51個(gè)角度旋轉(zhuǎn)不斷照射放射線，無法避免地造成照射劑量較低的肺組織受照體積增大。

綜上所述，與常規(guī)加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療相比，螺旋斷層放射治療NSCLC放射均勻性更佳，同時(shí)對(duì)鄰近器官組織的放射性傷害更小。后續(xù)研究應(yīng)深入研究HT中正常組織低劑量敏感反應(yīng)的影響因素。

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(編輯：吳小紅)

Dosimetric Comparison between Intensity-modulated Radiotherapy and HelicalTomotherapy for Non-small Cell Lung Cancer

XIE Jiaqi,JIANG Jun,REN Wei,et al.

Nanjing Drum Tower Hospital,the Affiliated Hospital of Nanjing University Medical School,Nanjing,230000

Objective To compare dose distribution characteristics and differences of helical tomography radiotherapy (TomoTherapy treatment planning system) and conventional accelerators static IMRT (PrecisePlan treatment planning system) for non-small cell lung cancer (NSCLC) patients.Methods Retrospective analysis and design TomoTherapy and IMRT treatment plan,after the CT image tag target and normal organs were transferred to the TomoTherapy treatment planning system (Tomo group) and PrecisePlan treatment planning system (IMRT group),GTV give 70Gy/33F dose,clinical target volume give 60Gy/33F dose,normal organs pneumonectomy <30%,spinal cord <45Gy,heart <30%,esophagus <30%,according to the dose distribution,dose volume histograms (DVH) and other indicators to compare two dose distribution characteristics.Results GTV radiation dose parameters HI Tomo group 1.047±0.015 (cGy),Dmax 7406.2±137.1 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),HI values closer to 1 Tomo group.Two sets of CI,Dmini,Dmean difference was not significant (P>0.05).PTV radiation dose parameters Tomo group Dmax 7306.4±151.4 (cGy),Dmean 6603.8±143.7 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),two groups of CI,Dmini,HI difference was not significant (P>0.05).Ipsilateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,Dmean value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05).Contralateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,value and IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmean value difference was not significant (P>0.05).Spinal radiation dose parameters Dmean Tomo group,Dmini value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmax comparison value was not significantly different (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmean,Dmini value IMRT group difference was not statistically significant (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmini value Tomo group was significantly higher than IMRT group differences were statistically significant (P<0.05),two groups of patients Dmax,Dmean value of the difference was not significant (P>0.05).Conclusion Spiral tomography lung cancer compared with conventional radiotherapy accelerator static IMRT has better uniformity of radiation,while the adjacent organs radioactive hurt smaller.

Non-small cell lung cancer;Spiral tomography radiotherapy;Conventional accelerator static IMRT;Dose distribution characteristics

230000 南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院(解佳奇,任 偉,呂 昕,朱麗晶,閆 婧)；230601 安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院(蔣 俊)

閆 婧

10.3969/j.issn.1001-5930.2017.03.039

R734.2

A

1001-5930(2017)03-0479-05

2016-05-04

2016-12-30)