黃寶添　陸佳揚(yáng)　陳創(chuàng)珍

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東　汕頭　515031)

·腫瘤·

不同能量非均整射束在非小細(xì)胞肺癌立體定向放療中的劑量學(xué)比較

黃寶添陸佳揚(yáng)陳創(chuàng)珍

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東汕頭515031)

〔摘要〕目的比較兩種不同能量的非均整射束在Ⅰ期非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)立體定向治療(SBRT)計(jì)劃中的劑量學(xué)差異。方法選取10例NSCLC病人的SBRT計(jì)劃，分別使用兩種能量非均整射束6MV(6XFFF)和10MV(10XFFF)，使用相同射野角度和優(yōu)化條件分別進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)并比較劑量學(xué)差異。比較的具體參數(shù)包括靶區(qū)的D2%、D98%、Dmean、適形度指數(shù)(CI)和均勻性指數(shù)(HI)，劑量下降梯度指數(shù)(GI)，危險(xiǎn)器官劑量和治療時(shí)間。結(jié)果10XFFF計(jì)劃組靶區(qū)的D2%，Dmean均高于6XFFF計(jì)劃組，6XFFF計(jì)劃組具有較好的均勻性指數(shù)(HI)，而兩組計(jì)劃的適形度指數(shù)(CI)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；6XFFF計(jì)劃組的GI，包括GI80%，GI60%和GI50%均優(yōu)于10XFFF計(jì)劃組；在危險(xiǎn)器官劑量方面，6XFFF組的主動(dòng)脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側(cè)肺、間側(cè)肺劑量均低于10XFFF計(jì)劃組(P<0.05)，而食管和上腔靜脈的劑量差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；10XFFF組的治療時(shí)間明顯少于6XFFF組(P<0.05)。結(jié)論肺癌SBRT治療中，采用6XFFF和10XFFF兩種能量射束治療各有優(yōu)劣。6XFFF能量射束能得到較優(yōu)的靶區(qū)均勻性和危險(xiǎn)器官受量，而采用10XFFF能量能明顯縮短治療時(shí)間。

〔關(guān)鍵詞〕非小細(xì)胞肺癌；立體定向治療；非均整射束；能量；劑量學(xué)

早期非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者使用立體定向放射治療(SBRT)技術(shù)，其3年局部控制率可達(dá)88%～92%，且具有較低的放療毒性〔1～3〕。常規(guī)肺癌SBRT治療使用的是8～12個(gè)非共面照射野，包括治療前的擺位和驗(yàn)證通常需要20～45 min〔4〕?；诜蔷涫?FFF)的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(Rapid Arc)放療技術(shù)近兩年來被廣泛應(yīng)用于早期NSCLC的SBRT〔5，6〕。與其他常規(guī)的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)相比，RapidArc結(jié)合FFF射束能顯著縮短治療時(shí)間和減少機(jī)頭散射劑量〔4，7，8〕。較短的治療時(shí)間是10XFFF射束的優(yōu)勢(shì)，但其在靶區(qū)和危險(xiǎn)器官的劑量學(xué)方面是否同樣具有優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)外文獻(xiàn)還未見報(bào)道。因此，本文采用6XFFF和10XFFF兩種射束對(duì)早期NSCLC SBRT病例分別進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，對(duì)靶區(qū)劑量分布、危險(xiǎn)器官劑量和治療時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，探討更適合NSCLC患者SBRT治療的能量射束。

1材料與方法

1.1患者臨床資料選取10例2012年3月至2014年1月在我院接受放射治療的老年患者10例?；颊呓?jīng)病理檢查確診為Ⅰ期周圍型NSCLC，無縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，其中男7例，女3例，左肺癌6例，右肺癌4例，年齡58～76歲，平均年齡65.6歲。

1.2病人CT掃描掃描前使用真空負(fù)壓袋或熱塑面罩固定患者，仰臥位在平靜呼吸下進(jìn)行CT(荷蘭飛利浦公司)掃描。掃描范圍從環(huán)狀軟骨到肋膈角下緣，包含雙側(cè)肺。其中3例患者進(jìn)行全時(shí)相(10個(gè)時(shí)相)的4DCT掃描，另外7例進(jìn)行常規(guī)的增強(qiáng)掃描，掃描層間距和層厚各為3 mm。病人的CT圖像導(dǎo)入Eclipse 10.0治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)的勾畫和計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.3靶區(qū)勾畫與處方設(shè)定對(duì)于4DCT掃描的病人，由醫(yī)生在肺窗下勾畫出10個(gè)不同呼吸時(shí)相的腫瘤靶區(qū)并生成內(nèi)靶區(qū)(ITV)，ITV在三維方向上各外擴(kuò)5 mm生成計(jì)劃靶區(qū)(PTV)；對(duì)于常規(guī)增強(qiáng)掃描的病人，由醫(yī)生在肺窗下勾畫大體腫瘤靶區(qū)(GTV)，PTV由GTV根據(jù)在模擬機(jī)上觀察到的腫瘤運(yùn)動(dòng)適當(dāng)外擴(kuò)生成。全部病人的治療計(jì)劃均在增強(qiáng)圖像上進(jìn)行設(shè)計(jì)。危險(xiǎn)器官包括主動(dòng)脈、氣管樹、胸壁、脊髓、食管、心臟、患側(cè)肺、間側(cè)肺和上腔靜脈。危險(xiǎn)器官的勾畫按照RTOG 0915號(hào)報(bào)告進(jìn)行〔1〕。處方參考斯坦福癌癥中心的分割方案設(shè)定為25 Gy×1 fraction。

1.4計(jì)劃設(shè)計(jì)在Eclipse(Version 10.0，美國瓦里安公司)計(jì)劃系統(tǒng)使用Truebeam直線加速器上的6XFFF和10XFFF兩種射線能量對(duì)10例患者分別進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。計(jì)劃設(shè)計(jì)均采用部分雙弧(Dual partial-arc)，弧的起始角度根據(jù)病灶的位置選擇179°或者181°，結(jié)束角度以射束不進(jìn)入間側(cè)肺為準(zhǔn)。6XFFF能量采用1 400 MU/min的劑量率，10XFFF能量采用2 400 MU/min的劑量率進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化時(shí)兩組計(jì)劃均采用相同射野角度和優(yōu)化約束條件。劑量計(jì)算使用AAA(Version 10.0.28)算法并執(zhí)行組織不均勻性修正，計(jì)算網(wǎng)格均設(shè)定為1 mm。最終劑量歸一到PTV的D95%(即100%的處方劑量線包繞95%的靶區(qū)體積)。

1.5劑量評(píng)價(jià)計(jì)劃比較的參數(shù)包括：靶區(qū)的2%體積劑量(D2%)、98%體積劑量(D98%)、平均劑量(Dmean)、適形指數(shù)(CI)、均勻指數(shù)(HI)；劑量下降梯度指數(shù)(GI)；危險(xiǎn)器官：主動(dòng)脈、氣管樹、脊髓、食管和上腔靜脈的評(píng)價(jià)參數(shù)是最大劑量(Dmax)和平均劑量(Dmean)，胸壁的評(píng)價(jià)參數(shù)是V20和Dmean，患側(cè)肺的評(píng)價(jià)參數(shù)是V5，V10，V20和Dmean，心臟的評(píng)價(jià)參數(shù)是Dmean；其他的評(píng)價(jià)參數(shù)還包括機(jī)器的跳數(shù)(MU)和治療時(shí)間。計(jì)算CI，HI和GI。CI 越接近1，適形度越好；HI 越接近0，靶區(qū)劑量均勻性越好；GI的數(shù)值越小，劑量下降越快。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS17.0軟件進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。

2結(jié)果

2.1靶區(qū)的評(píng)價(jià)參數(shù)比較10XFFF計(jì)劃組靶區(qū)的D2%，Dmean均高于6XFFF計(jì)劃組(P<0.05)。6XFFF計(jì)劃組的HI優(yōu)于10XFFF計(jì)劃組(P<0.05)，而兩組計(jì)劃的CI無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2危險(xiǎn)器官的劑量比較6XFFF計(jì)劃組的主動(dòng)脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側(cè)肺、間側(cè)肺受量均低于10XFFF計(jì)劃組(P<0.05)。而食管和上腔靜脈的劑量差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

2.3劑量下降梯度指數(shù)比較6XFFF計(jì)劃組的劑量下降梯度指數(shù)，包括GI80%，GI60%和GI50%均優(yōu)于10XFFF計(jì)劃組(P<0.05)。見表3。

2.4計(jì)劃的MU數(shù)和治療時(shí)間比較兩組計(jì)劃之間MU數(shù)差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但10XFFF計(jì)劃組的治療時(shí)間明顯少于6XFFF計(jì)劃組(P<0.05)。見表3。

表1　靶區(qū)劑量評(píng)價(jià)參數(shù)比較

表2　危險(xiǎn)器官劑量比較

表3　兩組計(jì)劃的GI、MU數(shù)和治療時(shí)間的比較

3討論

結(jié)合RapidArc和FFF技術(shù)能顯著縮短放射治療時(shí)間。由于FFF射束移除了均整塊，其周圍的散射劑量要低于均整射束〔7～9〕，因此可在一定程度上降低二次腫瘤的發(fā)生〔10〕。而使用RapidArc技術(shù)結(jié)合FFF射束用于NSCLC的SBRT治療時(shí)，該使用哪種射線能量，國際上尚無定論，因此本文研究6XFFF和10XFFF兩種能量射束的劑量學(xué)優(yōu)劣，具有一定的臨床意義。

SBRT技術(shù)用于早期NSCLC患者的治療，其局部控制率(LC)與靶區(qū)的生物等效劑量(BED)緊密相關(guān)。RTOG 0915報(bào)告建議的是使用12 Gy×4 fraction或者是34 Gy×1 fraction的劑量分割方案。但是隨后研究表明，當(dāng)腫瘤體積小于12 cc時(shí)，使用單次分割劑量大于20 Gy的治療方案其1年局控率可高達(dá)93%～100%〔11〕。Chetty等〔12〕的研究結(jié)果也證明，對(duì)于小體積的NSCLC患者，治療時(shí)并不需要太高的BED。因此，本文采用的是斯坦福癌癥中心使用的25 Gy×1 fraction劑量分割方案，該劑量分割方案由于總放療劑量只有25 Gy，遠(yuǎn)低于RTOG 0915報(bào)告建議的34 Gy和48 Gy，因此能降低危險(xiǎn)器官的照射劑量，減少放射治療并發(fā)癥的發(fā)生概率。

本研究結(jié)果表明，10XFFF組治療計(jì)劃的D2%，Dmean均高于6XFFF計(jì)劃組，且10XFFF組的HI稍差于6XFFF組。分析是由于高能射線穿過肺時(shí)，發(fā)生側(cè)向電子散射，且當(dāng)肺密度越低、射野面積越小、光子能量越高時(shí)該現(xiàn)象越明顯。側(cè)向電子散射的結(jié)果，使射線在肺中的路徑延長(zhǎng)，半影增寬，從而使肺受量增加并使實(shí)體組織(如腫瘤)的邊緣缺量。因此，本文中10XFFF組計(jì)劃其靶區(qū)劑量分布不如6XFFF組均勻。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，10XFFF組的大部分危險(xiǎn)器官(如主動(dòng)脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側(cè)肺、間側(cè)肺)的劑量高于6XFFF組，這與Weiss等〔13〕的研究結(jié)果一致。Weiss等〔13〕對(duì)13例肺部腫瘤患者使用固定野調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)分別進(jìn)行6 MV和18 MV X線的計(jì)劃設(shè)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)18MV計(jì)劃組的食管、心臟和肺等危險(xiǎn)器官的平均劑量均高于6MV組。

治療時(shí)間是衡量放射治療技術(shù)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。本文發(fā)現(xiàn)，采用10XFFF射束其平均治療時(shí)間相比6XFFF組縮短約2.2 min。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是兩組計(jì)劃的MU數(shù)并沒有明顯的區(qū)別，而10XFFF射束的劑量率約是6XFFF射束的兩倍(6XFFF射束的最大劑量率為1 400 MU/min，而10XFFF射束的最大劑量率為2 400 MU/min)?？s短治療時(shí)間對(duì)于SBRT計(jì)劃治療具有十分重要的臨床意義，因?yàn)榭s短治療時(shí)間可以降低病人體位改變的概率從而提高治療精度〔14〕，而延長(zhǎng)治療時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)在治療過程中發(fā)生移動(dòng)從而導(dǎo)致“脫靶”。

本文發(fā)現(xiàn)6XFFF射束在靶區(qū)的均勻性和保護(hù)危險(xiǎn)器官方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是10XFFF射束能量在治療時(shí)間上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，如何更好地結(jié)合這兩種能量射束相互間的優(yōu)勢(shì)來更好地為NSCLC患者將是今后的一個(gè)重要研究方向。

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〔2014-12-19修回〕

(編輯趙慧玲/曹夢(mèng)園)

基金項(xiàng)目：廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究基金項(xiàng)目(A2015534)

通訊作者：陳創(chuàng)珍(1973-)，女，主任醫(yī)師，主要從事腫瘤放射治療研究。

〔中圖分類號(hào)〕R734.2

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)10-2400-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.10.040

第一作者：黃寶添(1983-)，男，工程師，主要從事放射治療劑量學(xué)研究。