雷懷宇, 張書旭, 李慧君, 張國前, 王琳婧, 王銳濠, 陽露, 王蕾, 周丕校

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療中心(廣東廣州 510095)

由于生活水平的提高，常規(guī)體檢中的胸透被CT取代，由于高分辨率CT的應(yīng)用，更多的肺癌患者被診斷出來。放療作為腫瘤治療的三大手段之一，尤其在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者中廣泛應(yīng)用[1]。在放療的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了普通放療、3DCRT、調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)階段，技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用都是為了增加患者的治療增益比，即在保證靶區(qū)劑量前提下，盡可能降低正常組織劑量[2]。近年來容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)成為實(shí)現(xiàn)IMRT的重要手段，其是在普通IMRT技術(shù)的基礎(chǔ)上，隨著工程學(xué)和電器學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的新技術(shù)，可在加速器機(jī)架等中心旋轉(zhuǎn)照射的同時(shí)，多葉光柵(MLC)快速運(yùn)動(dòng)，劑量率不斷改變，從而實(shí)現(xiàn)劑量分布優(yōu)化，提高治療效率和精度[3]。有研究表明，與IMRT比較，VMAT技術(shù)靶區(qū)適形度更高，在危及器官保護(hù)方面更具優(yōu)勢(shì)[4]。在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肺癌患者靶區(qū)較大時(shí)，給出的放療處方很難滿足，以往也有研究表明肺癌腫瘤體積與位置會(huì)對(duì)IMRT靶區(qū)劑量產(chǎn)生影響[5]。采用何種放療技術(shù)能更好地滿足臨床需求，是值得探討的問題，故本研究通過對(duì)不同靶肺體積比患者進(jìn)行分類，比較IMRT計(jì)劃和VMAT計(jì)劃的靶區(qū)及正常組織劑量體積參數(shù)，探究兩種計(jì)劃的優(yōu)劣，為臨床工作的開展提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院2019年6月至2020年11月經(jīng)細(xì)胞學(xué)或病理學(xué)確診并完成IMRT或VMAT的初治NSCLC患者，原發(fā)腫瘤包括T1～4病變共30例患者，其中男23例，女7例，年齡42～81歲。本研究符合人體試驗(yàn)倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，并得到廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(2019倫審第46號(hào))，已獲得患者的知情同意。

1.2 定位掃描和靶區(qū)勾畫 患者均采用仰臥位平躺于CT模擬機(jī)，雙手上舉并熱塑膜固定，平靜呼吸下行增強(qiáng)掃描，層厚5 mm，掃描范圍從下頜骨至膈肌下5 cm。圖像傳入治療計(jì)劃系統(tǒng)，由同一位有經(jīng)驗(yàn)的放療醫(yī)生根據(jù)NCCN指南并依據(jù)放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)靶區(qū)和正常組織要求分別勾畫肺原發(fā)病灶、區(qū)域轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和肺、脊髓、心臟等危及器官。其中臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)：在GTV邊緣外前后、左右、上下方向外擴(kuò)0.5 cm。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)：在CTV邊緣外前后、左右方向外擴(kuò)0.5 cm，上下外擴(kuò)0.6 cm所包含的范圍。

1.3 腫瘤靶區(qū)與肺體積之比分類特點(diǎn) 30例患者靶肺體積比0.03～0.35。其中靶肺體積比≤0.1為8例，0.1<靶肺體積比≤0.2為7例，0.2<靶肺體積比≤0.3為8例，0.3<靶肺體積比≤0.4為7例。30例患者靶區(qū)、肺體積、靶肺體積比、發(fā)生部位見表1。

表1 30例患者靶區(qū)、肺體積、靶肺體積比、發(fā)生部位

1.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)、評(píng)估及實(shí)施 采用Pinnacle 9.10計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，選擇能量為6MV-X 線。對(duì)已執(zhí)行臨床放療的患者分別重新設(shè)計(jì)IMRT計(jì)劃和VMAT計(jì)劃，IMRT計(jì)劃采用5野或7野，VMAT計(jì)劃根據(jù)需要采用半弧或全弧，半弧為180°，機(jī)架在患側(cè)肺從0～180°旋轉(zhuǎn)，全弧為360°。臨床處方為60 Gy，30次，要求95%PTV達(dá)到處方劑量，危及器官劑量限值如下：雙肺：V5≤60%，V20≤30%，V30≤20%；心臟：V30≤40%，V40≤30%；脊髓：Dmax≤45 Gy。根據(jù)臨床要求，盡可能調(diào)整計(jì)劃，使靶區(qū)劑量達(dá)到最高。為使同一患者的IMRT計(jì)劃和VMAT計(jì)劃具有可比性，當(dāng)某一計(jì)劃不能滿足60 Gy劑量時(shí)，統(tǒng)計(jì)兩個(gè)計(jì)劃的最高劑量(D95)，更改較高計(jì)劃的MU，使兩個(gè)計(jì)劃的D95一致。

1.5 評(píng)價(jià)參數(shù) 靶區(qū)評(píng)估參數(shù)為適形指數(shù)(conformity index，CI)及均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)，參考ICRU83 號(hào)報(bào)告[6]，CI=(Vt，ref/Vt)×(Vt，ref/Vref)，Vt，ref為參考等計(jì)量線包繞的靶區(qū)體積，Vt為靶體積，Vref為參考等計(jì)量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。HI=(D2%-D98%)/D50%(D2%、D50%、D98%分別表示2%、50%、98%靶區(qū)體積所受的照射劑量)；CI值在0～1之間，CI值越高說明適形度越高；HI值越小說明靶區(qū)均勻性越好。危及器官指標(biāo)：雙肺(V5、V20、V30、MLD)，脊髓(Dmax、Dmean)，心臟(V30、V40、Dmean)。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用t檢驗(yàn)比較2種計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 整體IMRT 組與VMAT 組患者劑量體積 PTV可給予的D95、DminVMAT計(jì)劃大于IMRT計(jì)劃，PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT計(jì)劃小于IMRT 計(jì)劃，以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。肺的V5VMAT計(jì)劃小于IMRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。肺的V20、MLD，脊髓的Dmax，心臟的V30、DmeanVMAT計(jì)劃小于IMRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 整體VMAT與IMRT計(jì)劃的劑量學(xué)比較

2.2 按靶肺體積比分組比較 IMRT 與VMAT 的劑量體積 根據(jù)靶肺體積比將患者分為4組，靶肺體積比≤0.1組PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；0.1<靶肺體積比≤0.2組PTV的DminVMAT大于IMRT，HI VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；0.2<靶肺體積比≤0.3組PTV的Dmin、心臟的V40VMAT大于IMRT，PTV的Dmax、HI、肺的V5VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。0.3<靶肺體積比≤0.4組PTV的D95、DminVMAT大于IMRT計(jì)劃，HI VMAT小于IMRT 計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。靶肺體積比≤0.1組PTV可給予的D95均能達(dá)到60 Gy，0.1<靶肺體積比≤0.2及0.2<靶肺體積比≤0.3組PTV可給予的最高劑量(D95)不能都達(dá)到60 Gy，VMAT較高，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；0.3<靶肺體積比≤0.4組PTV可給予的最高劑量(D95)不能都達(dá)到60 Gy，VMAT較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3～4。

表3 靶肺體積比≤0.1及0.1<靶肺體積比≤0.2組 VMAT 與 IMRT 計(jì)劃的劑量學(xué)比較

表4 0.2<靶肺體積比≤0.3組及0.3<靶肺體積比≤0.4組 VMAT 與 IMRT 計(jì)劃的劑量學(xué)比較

2.3 30例患者靶肺體積及IMRT 與VMAT可給予最高劑量統(tǒng)計(jì) PTV為71.81～893.82 cm3，平均(510.32±230.36)cm3；肺的體積為1 644.01～6 279.91 cm3，平均(2 982.58±1 077.43)cm3；靶肺體積比為0.03～0.35；當(dāng)體積比<0.11時(shí)，D95都可達(dá)到60 Gy劑量。當(dāng)>0.11時(shí)有2例患者VMAT計(jì)劃能達(dá)到60 Gy，IMRT計(jì)劃不能；當(dāng)>0.22時(shí)，所有計(jì)劃均難以達(dá)到60 Gy，但VMAT計(jì)劃可給予的劑量高于IMRT計(jì)劃。見圖1。

圖1 D95隨靶肺體積比變化

3 討論

VMAT技術(shù)相對(duì)于IMRT因其治療時(shí)間短，機(jī)器調(diào)數(shù)(MU)少，在臨床中廣泛應(yīng)用[6-7]。在肺癌的放療中，從劑量學(xué)方面來說VMAT在靶區(qū)適形度和危及器官保護(hù)方面更好[8]。劉楚基等[9]研究表明對(duì)于局部晚期NSCLC IMRT和VMAT均可滿足臨床需要，而VMAT適形指數(shù)好于IMRT。Jiang等[10]提出VMAT較 IMRT可降低雙肺的 V20和V30，但V5和V10有所增加。葉豐進(jìn)等[11]研究發(fā)現(xiàn)VMAT技術(shù)不僅能提高原發(fā)靶區(qū)劑量，也能增加靶區(qū)適形度，縮短單次治療時(shí)間，減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)放療的影響，降低了治療區(qū)域正常組織照射劑量，但肺V5劑量較高，宋明永等[12]也得出類似結(jié)論。NSCLC靶區(qū)劑量分布VMAT好于IMRT，VMAT在OAR保護(hù)方面更有優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先推薦使用VMAT，但考慮低劑量區(qū)對(duì)肺的影響時(shí)，應(yīng)采用IMRT[13]。周云瀧等[14]也認(rèn)為VMAT技術(shù)明顯優(yōu)于IMRT，它提高了靶區(qū)的適形度和均勻度，對(duì)肺、脊髓等也有較好的保護(hù)作用。本文將30例患者作為一個(gè)整體比較發(fā)現(xiàn)VMAT優(yōu)于IMRT計(jì)劃，VMAT計(jì)劃的均勻度更好、肺的V5更小。

但以上沒有從靶區(qū)位置或者靶區(qū)體積上來探討VMAT與IMRT的優(yōu)劣。本文將靶區(qū)體積作為主要因素，對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行分析，在臨床給予靶區(qū)60 Gy的條件下，靶區(qū)較小時(shí)IMRT和VMAT都能實(shí)現(xiàn)，兩種計(jì)劃差異不明顯；當(dāng)靶區(qū)體積逐漸增大時(shí)，兩種技術(shù)都難以實(shí)現(xiàn)靶區(qū)60 Gy的劑量，但當(dāng)靶區(qū)較大時(shí)，VMAT計(jì)劃在滿足正常組織劑量體積前提下，能給予的靶區(qū)劑量高于IMRT，有利于腫瘤局部控制率的提高，計(jì)劃更具優(yōu)勢(shì)。

影響NSCLC患者靶區(qū)劑量的因素不僅與放療技術(shù)有關(guān)，還與靶區(qū)體積和位置相關(guān)。倪千喜等[15]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者腫瘤靶區(qū)劑量與腫瘤靶區(qū)體積比、靶區(qū)離脊髓的最小距離相關(guān)，VPTV/VLung值越高時(shí)，腫瘤靶區(qū)照射劑量越低。這與本文結(jié)論一致。VPTV/VLung一定時(shí)，PTV 的D95與PTV離脊髓的最小距離呈正相關(guān)。PTV 離脊髓的距離一定時(shí)，PTV的D95與VPTV/VLung呈負(fù)相關(guān)。歐陽偉煒等[16]對(duì)胸內(nèi)不同空間位置的NSCLC進(jìn)行分類研究，將腫瘤分為上下、內(nèi)中外區(qū)，通過比較3DCRT和IMRT計(jì)劃發(fā)現(xiàn)，IMRT計(jì)劃能大幅降低雙肺劑量體積，而且當(dāng)原發(fā)灶位于中區(qū)和內(nèi)區(qū)時(shí)這種優(yōu)勢(shì)更明顯。

影響“大腫瘤”靶區(qū)劑量的因素還有很多，比如靶區(qū)的位置、形狀等。對(duì)于某位患者，基于一定的解剖學(xué)特征，采用何種放療技術(shù)以達(dá)到更好的治療效果顯得尤為重要。本研究所有患者均采用常規(guī)CT掃描，計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮患者的呼吸、擺位誤差等因素，為了保證不漏靶，就必須采用統(tǒng)一邊界外放方式，這樣就增加了正常組織的劑量負(fù)擔(dān)，反而使得靶區(qū)劑量不能滿足臨床要求。而4DCT 技術(shù)采用多時(shí)相掃描，應(yīng)用最大密度投影法(maximum intensity projection，MIP)勾畫原發(fā)灶，靶區(qū)體積更小[17]。結(jié)合4DCT，呼吸門控放療在計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)勾畫吸氣末或呼氣末時(shí)相靶區(qū)，并在該時(shí)期給予出束治療，相對(duì)于常規(guī)放療所必須的擴(kuò)邊界方式給正常組織帶來的危害大幅減少[18-19]。在臨床中對(duì)于一段計(jì)劃不能給足劑量的患者，采用自適應(yīng)放療(ART)，實(shí)時(shí)調(diào)整計(jì)劃，即采用多段治療，當(dāng)上一段治療完成后，重新定位掃描，重新設(shè)計(jì)放療計(jì)劃，由于靶區(qū)逐漸縮小，得以使全段計(jì)劃相加靶區(qū)劑量充足[20-21]。

綜上所述，從臨床角度考慮，當(dāng)NSCLC患者的靶區(qū)較小時(shí)，選用IMRT技術(shù)，既能降低計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)的優(yōu)化時(shí)間，也能節(jié)省患者的治療費(fèi)用。當(dāng)靶區(qū)較大時(shí)，有條件的應(yīng)選用VMAT技術(shù)，使靶區(qū)給予更高的治療劑量。隨著4DCT、呼吸門控和ART的發(fā)展，NSCLC的治療會(huì)取得長足進(jìn)步，患者局部控制率和生存率也將進(jìn)一步提高。

利益相關(guān)聲明：本文所有作者不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)說明：雷懷宇為本課題主要負(fù)責(zé)人并論文寫作，張書旭為課題設(shè)計(jì)指導(dǎo)，李慧君為臨床協(xié)調(diào)，張國前為計(jì)劃審核，王琳婧為病例選擇，王銳濠、陽露為計(jì)劃設(shè)計(jì)，王蕾為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，周丕校為數(shù)據(jù)分析。