魏鵬，葉書(shū)成，劉衛(wèi)東，楊君東，王夢(mèng)雅，呂敏，王麗芳（通信作者）

1 濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科（山東濟(jì)寧 272000）；2 濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院（山東濟(jì)寧 272067）

肺癌是臨床上最常見(jiàn)的惡性腫瘤。我國(guó)每年新發(fā)肺癌病例已近80萬(wàn)例，而死亡病例高達(dá)60余萬(wàn)例，該病已成為我國(guó)發(fā)病率與病死率均最高的癌癥[1-2]。有研究顯示，約85%的肺癌為非小細(xì)胞肺癌[3]。臨床對(duì)早期非小細(xì)胞肺癌患者首選根治性手術(shù)治療，但對(duì)于不能手術(shù)或不愿手術(shù)的患者，放射治療則是標(biāo)準(zhǔn)的治療手段[4]。近年來(lái)，立體定向放射治療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）已成為早期非小細(xì)胞肺癌患者的常用治療方法，可精確地消融腫瘤，同時(shí)最小化危及器官的損傷。目前，臨床主要采用容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）技術(shù)進(jìn)行SBRT[5-7]，但VMAT實(shí)施過(guò)程中多葉準(zhǔn)直器、患者運(yùn)動(dòng)與機(jī)架角度等相互影響可導(dǎo)致治療精度的不確定性。近年來(lái)，動(dòng)態(tài)適形弧放射治療（dynamic conformal arc therapy，DCAT）被廣泛用于各種腫瘤的治療中[8-10]。本研究選取15例非小細(xì)胞肺癌患者，比較了DCAT與VMAT在非小細(xì)胞肺癌SBRT中的劑量學(xué)差異，以期為非小細(xì)胞肺癌患者放射治療技術(shù)的臨床選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2020年1月于濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院接受放射治療的15例非小細(xì)胞肺癌患者，其中男8例，女7例；年齡52～86歲，平均（68±11）歲；左側(cè)肺癌5例，右側(cè)肺癌10例；靶區(qū)體積5.46～76.11 cm3，平均（32.68±22.73）cm3；所有患者均經(jīng)病理檢查確診，無(wú)縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

1.2 方法

1.2.1 CT 模擬定位與靶區(qū)勾畫(huà)

所有患者均取仰臥位，雙手臂交叉抱肘放于額前，使用立體定向固定體架、真空負(fù)壓袋和腹壓板（腹壓板壓至腰肋三角下30 mm 左右）進(jìn)行體位固定；在患者平靜呼吸下使用荷蘭飛利浦公司大孔徑CT 模擬定位機(jī)進(jìn)行全時(shí)相（10個(gè)時(shí)相）四維CT 掃描，掃描范圍從環(huán)狀軟骨至第12胸椎，包括全胸廓的所有區(qū)域，掃描厚度和層間距均為3 mm，掃描結(jié)束后將CT 圖像以Dicom 格式傳輸至Monaco5.11.03治療計(jì)劃系統(tǒng)；最終由高年資放射治療醫(yī)師在肺窗下勾畫(huà)各時(shí)相的腫瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV）并生成內(nèi)靶區(qū)（internal target volume，ITV），將ITV 外放5 mm 生成計(jì)劃靶區(qū)（plan target volume，PTV），并勾畫(huà)雙肺、患側(cè)肺、健側(cè)肺、心臟、脊髓、肋骨、食管、大血管、氣管樹(shù)等危及器官。

1.2.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

采用瑞典醫(yī)科達(dá)公司Monaco5.11.03 治療計(jì)劃系統(tǒng)分別對(duì)15 例非小細(xì)胞肺癌患者進(jìn)行DCAT 和VMAT 計(jì)劃設(shè)計(jì)，過(guò)程中使用醫(yī)科達(dá)Versa HD 直線加速器，射線能量選擇6 MV FFF，劑量率均為1400 MU/min。DCAT 計(jì)劃：以PTV 為治療等中心，治療角度為220°單弧照射，選擇可變劑量率與子野形狀優(yōu)化等。VMAT 計(jì)劃：選擇與DCAT計(jì)劃相同的治療等中心，同樣的治療角度，雙弧照射。計(jì)算網(wǎng)格與統(tǒng)計(jì)不確定度選擇2 mm 和1%，PTV 與危及器官的優(yōu)化參數(shù)均相同。PTV 的處方劑量為48 Gy/4 f，單次劑量為12 Gy。處方劑量覆蓋95%的靶區(qū)體積，90%的處方劑量至少覆蓋99%的靶區(qū)體積，危及器官劑量限制參考AAPM TG101號(hào)報(bào)告[11]。

1.3 計(jì)劃評(píng)估

對(duì)每例患者的DCAT計(jì)劃與VMAT計(jì)劃均采用下列參數(shù)進(jìn)行評(píng)估：PTV 最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、最小劑量（Dmin）、適形度指數(shù)（conformity index，CI）[12-13]和50%處方劑量線包圍的所有體積與PTV體積之比（R50%），R50%值越小越好，雙肺Dmean、V20（%）、V13.5（cm3）、V12.5（cm3）和V5（%），患側(cè)肺Dmean、V20（%）和V5（%），健側(cè)肺V5（%），其他各危及器官最大劑量Dmax，以及計(jì)劃計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和出束時(shí)間等，其中C I=（T VPI）2/（TV×VPI）（TVPI為處方劑量線所包圍的靶體積，TV表示靶體積，VPI表示處方劑量線包圍的所有區(qū)域的體積，CI值的范圍為0～1，越接近1說(shuō)明靶區(qū)適形度越好）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 PTV 劑量分布

兩組計(jì)劃得到的PTV 劑量參數(shù)均能滿足臨床要求。兩組PTV 劑量比較，DCAT 計(jì)劃的Dmax與Dmean均高于VMAT 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；DCAT 計(jì)劃靶區(qū)劑量的Dmin稍高于VMAT計(jì)劃，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；VMAT 計(jì)劃的CI、R50%均優(yōu)于DCAT 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組計(jì)劃的PTV 劑量分布比較（）

表1 兩組計(jì)劃的PTV 劑量分布比較（）

注：DCAT 為動(dòng)態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療，PTV 為計(jì)劃靶區(qū)，CI 為適形度指數(shù)

2.2 危及器官劑量分布

兩組計(jì)劃得到的危及器官劑量參數(shù)均能滿足臨床要求。兩組危及器官劑量比較，DCAT 計(jì)劃的雙肺Dmean、V20、V13.5、V12.5均高于VMAT 計(jì)劃，患側(cè)肺的Dmean、V20、V5均高于VMAT 計(jì)劃，肋骨和氣管樹(shù)的Dmax均高于VMAT 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組計(jì)劃的危及器官劑量分布比較（）

表2 兩組計(jì)劃的危及器官劑量分布比較（）

注：DCAT 為動(dòng)態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療

2.3 計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和出束時(shí)間

DCAT 計(jì)劃的計(jì)算時(shí)間、出束時(shí)間均短于VMAT 計(jì)劃，機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)均低于VMAT 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 兩組計(jì)劃計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和出束時(shí)間比較（）

表3 兩組計(jì)劃計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和出束時(shí)間比較（）

注：DCAT 為動(dòng)態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療

3 討論

非小細(xì)胞肺癌患者行SBRT 時(shí)，通常靶區(qū)體積小、分次次數(shù)較少且單次劑量較大，不可避免地會(huì)導(dǎo)致治療時(shí)間較長(zhǎng)。隨著VMAT 技術(shù)的引入，與傳統(tǒng)的調(diào)強(qiáng)適形放射治療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）技術(shù)相比，治療時(shí)間明顯縮短。但由于需要大量的小子野來(lái)調(diào)制光束，VMAT實(shí)際治療過(guò)程中受多葉準(zhǔn)直器運(yùn)動(dòng)、患者呼吸運(yùn)動(dòng)、機(jī)架旋轉(zhuǎn)與靶區(qū)之間復(fù)雜的相互影響可能會(huì)出現(xiàn)脫靶的情況[14]。因此，在患者實(shí)施治療前和治療過(guò)程中需要對(duì)VMAT 計(jì)劃進(jìn)行較為嚴(yán)格的質(zhì)量保證。

DCAT 將多葉準(zhǔn)直器的適形能力與旋轉(zhuǎn)弧形射束相結(jié)合，從而產(chǎn)生適用于腫瘤靶區(qū)部位的持續(xù)改變的劑量分布。此技術(shù)可以使多葉準(zhǔn)直器葉片在機(jī)架旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷更新以適形靶區(qū)體積并同時(shí)保護(hù)靶區(qū)周邊危及器官。醫(yī)科達(dá)Monaco 治療計(jì)劃系統(tǒng)在傳統(tǒng)DCAT 基礎(chǔ)上增加了子野形狀優(yōu)化和可變劑量率兩個(gè)選項(xiàng)。子野形狀優(yōu)化是在子野進(jìn)行初始排序后改進(jìn)了子野形狀，以滿足靶區(qū)周?chē)＜捌鞴俚募s束條件[15]；且子野形狀優(yōu)化增強(qiáng)了計(jì)劃質(zhì)量，縮短了出束時(shí)間，減少了子野數(shù)量?？勺儎┝柯适侵冈试S機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度和劑量率變化，在一定程度上增加了放射治療計(jì)劃的調(diào)制能力。

Moon 等[16]針對(duì)肝癌患者的SBRT 研究表明，DCAT 雖然在正常肝臟的V30、V20和V10明顯高于VMAT，但是兩種治療技術(shù)均能滿足放射治療腫瘤協(xié)作組（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）關(guān)于SBRT 的相關(guān)協(xié)議；DCAT 在計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間方面明顯優(yōu)于VMAT，是VMAT 的一個(gè)有效替代方案。Stathakis 等[17]的研究也表明，DCAT 在肝癌和肺癌患者的SBRT 中可以獲得與VMAT 相似的劑量結(jié)果，同時(shí)在危及器官與靶區(qū)重疊區(qū)域DCAT 可以獲得更低的劑量。

本研究中，DCAT 計(jì)劃在危及器官劑量方面不優(yōu)于VMAT 計(jì)劃，與Thaper 等[18]的研究結(jié)果相似。雖然在適形度和劑量梯度等方面DCAT 計(jì)劃不如VMAT 計(jì)劃，但是DCAT 計(jì)劃具有以下優(yōu)勢(shì)：DCAT計(jì)劃可以抵消多葉準(zhǔn)直器相互作用的影響，在整個(gè)治療過(guò)程中靶區(qū)都保持在治療射野內(nèi)；DCAT 計(jì)劃在非均勻區(qū)域的計(jì)算敏感度比VMAT 小，在計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和治療時(shí)間方面優(yōu)于VMAT 計(jì)劃。本研究結(jié)果顯示，DCAT 計(jì)劃的平均出束時(shí)間比VMAT 計(jì)劃快1 min，而機(jī)器跳數(shù)和控制點(diǎn)的減小、治療時(shí)間的縮短可以更好地幫助患者保持治療體位和控制呼吸，從而提高治療的精度和患者的舒適度。因此，對(duì)于一些協(xié)調(diào)性差、呼吸控制困難或耐受能力有限的患者，應(yīng)優(yōu)先考慮采用DCAT。此外，更少的機(jī)器跳數(shù)和更短的治療時(shí)間可以減少多葉準(zhǔn)直器的漏射劑量和直線加速器的負(fù)荷，降低直線加速器損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

綜上所述，對(duì)非小細(xì)胞肺癌患者采用DCAT 和VMAT 兩種技術(shù)進(jìn)行SBRT，均能獲得比較滿意的靶區(qū)劑量分布，VMAT 計(jì)劃對(duì)于危及器官的保護(hù)更好，DCAT 計(jì)劃在計(jì)算時(shí)間、機(jī)器跳數(shù)、控制點(diǎn)數(shù)和出束時(shí)間方面更具優(yōu)勢(shì)。