薛英波，馮志宇，邱 冬，譚詩生，李 杭

(貴州省人民醫(yī)院腫瘤科，貴州 貴陽 550002)

不同肺葉非小細胞肺癌三維適形放療與調強放療計劃劑量學比較研究

薛英波，馮志宇，邱 冬，譚詩生，李 杭

(貴州省人民醫(yī)院腫瘤科，貴州 貴陽 550002)

目的 比較分析不同肺葉非小細胞肺癌三維適形放療(3D-CRT)與調強放療(IMRT)劑量學特點。方法 選取實施根治性放療的非小細胞肺癌患者40例，腫瘤位于上葉者和下葉者各20例，分別制定3D-CRT和IMRT計劃，分析計劃靶區(qū)(PTV)和正常組織的劑量分布，分別比較上葉組和下葉組3D-CRT和IMRT計劃之間的劑量學參數。結果 1)上葉組和下葉組IMRT計劃的靶區(qū)最小劑量(PTV-Dmin)和適形指數(CI)明顯高于3D-CRT計劃，靶區(qū)最大劑量(PTV-Dmax)、靶區(qū)平均劑量(PTV-Dmean)和異質性指數(HI)明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2)上葉組和下葉組IMRT計劃的肺V5～V65和平均肺劑量(MLD)明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；上葉組和下葉組IMRT計劃的肺V5低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；3)上葉組和下葉組IMRT計劃的食管Dmean、V55和心臟V40，上葉組IMRT計劃的食管V35、心臟Dmean明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；下葉組IMRT計劃的食管V35、心臟Dmean，上葉組和下葉組的脊髓Dmax低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；4)上葉組和下葉組IMRT計劃的肺、食管正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(NTCP)，下葉組的心臟NTCP明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2種放療計劃脊髓NTCP比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結論 在非小細胞肺癌的根治性放療中，IMRT比3D-CRT更能提高靶區(qū)的適形性和劑量分布的均勻性，IMRT在保護正常組織器官方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

非小細胞肺癌；放療；三維適形放療；調強放療；劑量學

國際癌癥研究機構的統(tǒng)計表明肺癌發(fā)病率和病死率均占惡性腫瘤的首位，放療是肺癌的主要治療方法之一[1]。近年來，隨著計算機、放療和影像技術的發(fā)展，放療技術獲得了長足的發(fā)展，其中發(fā)展最快的是三維適形放療(three dimensional conformal radiation therapy ，3D-CRT)和調強放療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)。迄今為止，國內外關于3D-CRT與IMRT在非小細胞肺癌的劑量學比較研究較多,但關于進一步分析2種技術在不同肺葉腫瘤的劑量學差異的研究卻甚少[2]。因此，我們選取分別位于上葉及下葉且靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸運動影響小的Ⅰb～Ⅲb期非小細胞肺癌患者為研究對象，采用熱塑膜固定減少呼吸運動，比較位于不同肺葉2種放療技術對靶區(qū)與正常組織劑量分布的影響，以提供臨床應用參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取在2012年10月至2014年10月在我院住院的實施根治性放療的非小細胞肺癌患者，按納入標準和排除標準選擇符合條件的患者進入本研究，共納入40例患者，其中腫瘤位于上葉者(上葉組)和下葉者(下葉組)各20例。40例患者中，男24例，女16例；年齡40～80歲(57.43±13.47)歲；鱗癌22例，腺癌18例；臨床分期：Ⅰ期4例，Ⅱ期12例，Ⅲ期24例；20例肺上葉的中位計劃靶區(qū)(PTV)為347.4(164.7±624.6)cm3，20例肺下葉的中位PTV為326.7(99.3±612.4)cm3。

納入標準:1)PS評分0～1分、年齡40～80歲；2)細胞學或組織病理學證實的非小細胞肺癌；3)拒絕手術或不能耐受手術及手術無法切除的Ⅰb～Ⅲb期；4)病灶位于上葉及位于下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小的患者；5)無胸部放療史；6)非妊娠或正在哺乳的婦女；7)無重要臟器功能障礙；8)無肺葉切除或全肺切除史；9)無遠處轉移。

排除標準：1)PS評分≥2分、年齡<40歲或>80歲；2)小細胞肺癌或混有小細胞成分的混合型癌；3)曾接受過胸部放療；4)曾接受過肺葉或全肺切除手術；5)正在妊娠或哺乳的婦女。

1.2 方法

1.2.1 儀器設備 1)Pinacle8.0h三維治療計劃系統(tǒng)；2)放療局域網絡；3)德國Siemens公司高精度64排螺旋CT機；4)瑞典ELEKTA高能直線加速器；5)北京醫(yī)療器械研究所放療模擬定位機；6)熱塑膜及全碳纖維體位固定器。

1.2.2 技術路線 選取位于上葉及下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小的Ⅰb～Ⅲb期非小細胞肺癌各20例，采用熱塑膜固定減少呼吸運動，由2名副主任醫(yī)師以上職稱的醫(yī)生勾畫靶區(qū)，分別應用IMRT和3D-CRT制定放療計劃。3D-CRT計劃采用共面5～6野技術。IMRT計劃采用共面非等角度5野靜態(tài)IMRT技術。靶區(qū)包括原發(fā)灶及區(qū)域淋巴結[CT短徑≥1.0 cm或PET的標準攝取值(suv)≥2.5]，照射劑量60 Gy/30次/6周。要求95%的PTV體積接受60 Gy以上的劑量。劑量計算均進行肺組織不均勻性校正，PTV內允許最大的不均勻性為20%。正常組織限量要求：正常肺V20不超過30%、平均肺劑量(mean lung dose，MLD)不超過15 Gy；食管V50不超過50%；心臟V40不超過30%；脊髓最大劑量(Dmax)不超過45 Gy。應用劑量體積直方圖(dose volume histogram，DVH)分析PTV和正常組織的劑量分布(肺、食管、心臟、脊髓)。

1.2.3 劑量學參數 1)靶區(qū)評價指標：靶區(qū)最小劑量(PTV-Dmin)、靶區(qū)最大劑量(PTV-Dmax)、靶區(qū)平均劑量(PTV-Dmean)；2)靶區(qū)劑量分布評價指標：適形指數(conformity index，CI)、異質性指數(heterogeneity index,HI)；3)危機器官評價指標：正常肺：V5～V65，MLD;脊髓：Dmax；食管：V35、V55、Dmean;心臟：V40、Dmean；正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(norml tissue complication probability,NTCP)

2 結果

2.1 2種放療計劃不同肺葉PTV劑量學比較 上葉組和下葉組IMRT計劃的PTV-Dmin和CI明顯高于3D-CRT計劃，而PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 2種放療計劃PTV劑量學比較

2.2 2種放療計劃不同肺葉肺受量比較 上葉組和下葉組IMRT計劃的肺V10～V65和MLD明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；上葉組和下葉組IMRT計劃的肺V5低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 2種放療計劃不同肺葉肺受量比較

2.3 2種放療計劃危及器官受量比較 上葉組和下葉組IMRT計劃的食管Dmean、V55和心臟V40，上葉組IMRT計劃的食管V35和心臟Dmean明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；下葉組IMRT計劃的食管V35、心臟Dmean，上葉組和下葉組IMRT計劃的脊髓Dmax低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 2種放療計劃危及器官受量比較

2.4 2種放療計劃NTCP比較 上葉組和下葉組IMRT計劃的肺、食管NTCP，下葉組的心臟NTCP明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；上葉組2種放療計劃均無心臟NTCP。上葉組和下葉組2種放療計劃脊髓NTCP差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表4、圖1。

表4 2種放療計劃NTCP比較

3 討論

非小細胞肺癌中約30%～40%為局部進展期，不能手術切除，而放化療聯(lián)合是治療局部晚期非小細胞肺癌的主要治療手段。約64.3%的患者在其治療的不同時期需要接受放療[3]。然而單純放療效果不盡人意，前瞻性研究顯示，Ⅲ期非小細胞肺癌放化療2 a生存率為22%～33%[4]。局部未控或復發(fā)是非小細胞肺癌治療失敗和生存率低的重要原因之一[5]。根據基礎放射生物學原理，要殺滅臨床治療中的局部晚期非小細胞肺癌可能需要接近100 Gy的劑量[6]。但由于肺組織耐受劑量的限制，給予60 Gy以上的劑量在常規(guī)放療中是不可能實現(xiàn)的[6]。肺癌的放療技術十分復雜，真正的最佳治療計劃設計是非常困難的，表現(xiàn)在以下幾個方面：1)精確的靶區(qū)確認困難；2)胸腔內敏感器官(心臟、肺、食管、脊髓)；3)胸廓外輪廓不規(guī)則；4)治療區(qū)組織密度不均一(肺、骨)；需要不規(guī)則野計算；器官運動幅度大(呼吸運動、心臟和血管的搏動)。近年來，隨著計算機、放療和影像技術的發(fā)展，3D-CRT技術得到充分發(fā)展，精確性和準確性也有了提高，使高劑量照射區(qū)域和腫瘤的立體形態(tài)完全一致，能給腫瘤很高的放射劑量，而降低腫瘤周圍正常組織的劑量[7]。IMRT是一項新興的腫瘤放療治療技術，其可以較大程度控制劑量分布，使腫瘤控制率提高，正常組織的不良反應降低[8-9]。IMRT技術較3D-CRT能夠完成更好的劑量分布，對危及器官起到更好的保護作用[10-11]。

盡管目前IMRT計劃和實施可廣泛應用，但是在如何正確使用IMRT方面仍有許多不確定的地方。IMRT的某些局限性可以被克服，但不恰當使用該治療技術所帶來的風險會很明顯[12]。腫瘤位于不同肺葉隨呼吸運動發(fā)生移位的大小也不同，其移位對放療劑量學精確性有比較大的影響，因此如何在提高腫瘤劑量與降低正常組織劑量之間取得一個較好的平衡是肺癌放療一直在探索的課題。目前,國內外關于非小細胞肺癌3D-CRT與IMRT的劑量學比較研究較多，但針對不同肺葉的比較研究甚少，位于上葉與位于下葉的腫瘤的不同解剖特點，2種治療技術的劑量學是否存在差異值得進一步研究。

本研究比較同位于上葉以及同位于下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小，同時采用熱塑膜固定減少呼吸運動的非小細胞肺癌的3D-CRT和IMRT計劃，以明確位于上葉以及位于下葉的非小細胞肺癌的3D-CRT和IMRT的劑量學優(yōu)劣。結果顯示，無論腫瘤位于上葉還是下葉IMRT計劃的PTV-Dmin和CI明顯高于3D-CRT計劃，PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明顯低于3D-CRT計劃，這提示與3D-CRT相比，IMRT計劃不僅提高了靶區(qū)的適形性，同時降低了靶區(qū)劑量分布的不均勻性。放射性肺損傷是非小細胞肺癌放療最常見的放射損傷，本研究結果顯示，無論腫瘤位于上葉還是下葉，IMRT計劃的肺V10～V65、MLD和肺 NTCP 明顯低于3D-CRT計劃，說明IMRT較3D-CRT能更好保護正常肺組織。目前，關于肺組織大體積低劑量照射導致的放射性肺損傷問題備受關注，早期有研究[13-14]顯示，IMRT會增加肺V5，原因主要與多葉準直器葉片間漏射和穿射有關。雖然本研究上葉組和下葉組IMRT計劃的肺V5與3D-CRT計劃差異無統(tǒng)計學意義，但是IMRT計劃較3D-CRT計劃平均降低了上葉約3.0%的肺V5值，下葉約1.5%的肺V5值，如果擴大樣本數量，可能會得出有差異的數據，從數據上分析得出，IMRT應用于肺上葉應該比應用于下葉對于降低肺V5值更有優(yōu)勢。食管的放射性損傷是影響非小細胞肺癌放療的主要限制因素之一。本研究采用食管V35、V55、Dmean和NTCP這4個參數作為觀察指標，結果顯示，上葉組和下葉組IMRT計劃的食管Dmean、V55，上葉組IMRT計劃的食管V35均明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義；下葉組IMRT計劃的食管V35低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義，說明腫瘤位于上葉IMRT計劃較3D-CRT計劃能更好保護食管；另外，在食管保護方面，IMRT對腫瘤位于上葉的非小細胞肺癌比位于腫瘤下葉者更有優(yōu)勢。有關放射性心臟損傷的劑量學參數的報道比較少見，本研究選擇心臟Dmean和心臟V40作為觀察指標，結果顯示，上葉組和下葉組IMRT計劃的心臟V40，上葉組IMRT計劃的心臟Dmean均明顯低于3D-CRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義；下葉組IMRT計劃心臟Dmean低于3D-CRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義，說明IMRT在保護心臟方面要優(yōu)于3D-CRT，尤其是對于上葉的保護要較下葉有優(yōu)勢，分析原因可能與原發(fā)灶距離心臟的距離不同有關，上葉腫瘤距離心臟相對下葉較遠，因此，對于原發(fā)灶位于上葉的非小細胞肺癌來說，IMRT的優(yōu)勢在于，在計劃優(yōu)化時，心臟優(yōu)化函數的權重可以設置的更小，從而為優(yōu)化各項肺參數時保留更大的空間，進而實現(xiàn)更好的保護正常肺組織的目的。在設計非小細胞肺癌放療計劃時脊髓Dmax不能超過45 Gy，本研究結果顯示脊髓Dmax均控制在45 Gy之內，脊髓的NTCP均小于1%，說明在保護脊髓方面IMRT計劃和3D-CRT計劃無明顯差別。

綜上所述，在非小細胞肺癌的根治性放療方面，5野IMRT比3D-CRT更能提高靶區(qū)的適形性和劑量分布的均勻性，同時IMRT在保護正常組織器官方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。IMRT應用于上葉非小細胞肺癌的優(yōu)勢大于下葉者，但是本研究納入的樣本數量較小，可能會影響研究結果，為了獲得更加真實可靠的數據，尚需擴大樣本數量進一步研究。

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薛英波(1970-)，女，副主任醫(yī)師，主要從事胸部腫瘤診治工作。E-mail：996050284@qq.com

李杭(1959-)，男，主任醫(yī)師，碩士生導師，主要從事胸部腫瘤診治工作。E-mail：lihang.sy@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.020

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0149-04

2016-09-19)