非小細胞肺癌PET-CT定位同步加量調強放射治療的劑量學研究

溫翠俠 任洪榮 丁 紀 于大海 管 巒 朱 峰 章龍珍

在非小細胞肺癌放射治療中，由于受周圍正常組織(包括肺、食管、脊髓、心臟等)的耐受劑量的限制，腫瘤區總照射劑量很難超過60～70 Gy。因此，如何采用先進的放療技術減少正常組織受照體積與劑量，從而提高腫瘤靶區照射劑量是目前大家關注的焦點。同步加量調強放射治療技術(SMART)能最大限度地將放射劑量集中在靶區內以殺滅腫瘤細胞，并使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的放射。但此技術在肺癌中的報道較少，考慮與此技術使肺低劑量體積增加、CT圖像下靶區勾畫的局限性有關。PET-CT定位同時提供解剖性信息和代謝性信息，提高了靶區勾畫的精確度。選取10例局部晚期非小細胞肺癌，分析PET-CT定位對局部晚期非小細胞肺癌調強放射治療的劑量學影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取徐州市中心醫院收治的行PET-CT定位的非小細胞肺癌患者10例，其中男性6例，女性4例；年齡38～65歲，中位年齡50歲；臨床分期(UICC 2002年)：ⅢA期7例，ⅢB期3例。

1.2 體位固定及定位

所有患者取仰臥位，雙手抱肘置于額頂，用熱塑體膜固定胸部。在模擬機上確定掃描中心，并在激光燈下，將等中心在體膜上的投影(一前、兩側)用金屬點標記。在上述體位下，行PET-CT/增強CT掃描，掃描范圍從下頜到腎上極，層厚3～5 mm，層距5 mm。將掃描所得的PET-CT/CT圖像通過網絡傳送到pinnacle三維計劃系統中。

1.3 計劃制定

1.3.1 靶區勾畫 根據國際輻射單位和測定委員會(ICRU)50和 62號報告對靶區的規定行靶區勾畫，GTV(GTVT /GTVN)、CTV、PTV定義同文獻報道[1]，GTV外擴0.5～1.0 cm為PTV1。靶區勾畫時，肺部病變在肺窗上勾畫(窗寬1600 HU，窗位-600HU)，縱隔病變在縱隔窗上勾畫(窗寬400 HU，窗位20 HU)，PET-CT圖像下勾畫靶區時結合SUV≥2.5定義為陽性。為減輕靶區勾畫中主觀因素的影響，由兩位年資較高的醫生共同勾畫。

1.3.2 處方劑量 同一患者制定3種放療計劃：PET-CT圖像下制定SMART計劃(A組)，CT圖像下制定SMART計劃(B組)和CT圖像下制定3D-CRT計劃(C組)。均采用6MV-X線，A、B組CTV：50 Gy/28次，1.8 Gy/次；GTV：64 Gy/28次，2.3 Gy/次。C組第一階段CTV：50 Gy/25次，2.0 Gy/次；第二階段GTV：14 Gy/7次，2.0 Gy/次。靶區劑量規定與危及器官劑量限制同文獻[2]。

1.3.3 lMRT計劃設計 采用共面5～7野，射野角度和優化條件由醫師和物理師制定。計劃制定時首先要考慮危及器官(正常肺組織、脊髓等)的受照劑量是否在其耐受劑量范圍內；其次考慮靶區的物理適形度與劑量適形度(首先滿足GTV,再考慮CTV)；最后要考慮其它鄰近正常組織的受照劑量。

1.4 評價指標

腫瘤靶區評價指標有：適形度指數(CI )[CI =Vt,ref/Vt×Vt,ref/Vref， Vt,ref為參考等劑量線面所包繞的靶區體積；Vt為靶區體積；Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區域的體積；CI值范圍是0～1,CI值越大,表示適形度越好]；均勻性指數(HI)[ HI =D5/D95，D5為5%靶區接受的最低劑量；D95為95%靶區接受的最低劑量,即處方劑量。HI值越小(接近1),表示靶區劑量均勻性越好]。因 PTV1位于PTV之內，故僅評價PTVl的劑量均勻性。正常組織的評價指標主要有肺V5、肺V10、肺V20、肺V30、MLD，食管V55和脊髓Dmax。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 3種計劃對靶區劑量學影響

從DVH圖和等劑量曲線分析，患者均能達到滿意的劑量要求，見表1。

2.2 3種放療計劃對周圍正常組織劑量學的影響 (表2)

表1 3組間靶區劑量均勻性與適形性比較

注：△為與A組比較，P>0.05；*為與A組比較，P<0.05；#為與B組比較，P<0.05

表2 正常組織受照劑量/體積比較

注：#為與B、C組比較，P均<0.05；△為與C組比較，P>0.05；*為與C組比較，P<0.05

3 討論

以CT定位為基礎的三維適形放射治療技術(3D-CRT)已廣泛應用于非小細胞肺癌，在保護周圍正常組織，提高腫瘤靶區照射劑量方面有明顯的優勢[3]。然而受肺部病變周圍正常器官和組織(如正常肺組織、脊髓等)劑量限制的影響，仍無法進一步提高腫瘤區放射治療總劑量。SMART技術與3D-CRT技術相比，其優勢表現在：①有更好的物理劑量適形性，能顯著降低周圍正常組織的放射受量，因而在保護正常組織的基礎上進一步提高放療劑量；②同時實現多個不同靶區的不同劑量要求，以期增加GTV每次分割劑量，增加GTV的生物效應劑量，縮短總治療時間。③整個治療過程SMART技術只可進行一次計劃，與3D-CRT技術的多階段計劃相比，節省了計劃和驗證的時間。此技術在頭頸部腫瘤放射治療中療效明顯[4]，但在非小細胞肺癌放射治療中應用較少。分析原因有以下兩點：①基于調強技術(IMRT)使靶區劑量分布不均勻性增大的特點。由于非小細胞肺癌CT圖像下靶區勾畫的局限性及呼吸運動的影響，很有可能出現脫靶和周圍正常組織損傷增加。②基于IMRT技術會使正常肺組織受到更大體積的、有損傷的低劑量照射，而低劑量區體積與急性放射性肺炎的關系密切。PET-CT定位技術在PET功能成像優點的基礎上增加了準確定位信息，將PET靈敏反映組織代謝變化和CT清楚顯示病灶及周圍結構特征相結合，在肺癌放射治療中的價值遠遠大于單獨的PET和CT[5～7]。為減輕上述原因的影響，本研究行同一患者PET-CT定位SMART計劃、CT定位SMART計劃與常規CT定位3D-CRT計劃劑量學優劣的對比研究，以期尋找最佳治療方案。

3.1 對靶區劑量學的影響

目前，有關PET-CT定位對靶區劑量學研究主要集中在PET-CT定位勾畫GTV，靶區范圍的減少有助于進一步提高放射劑量，同時不增加正常組織損傷[8，9]。調強技術對非小細胞肺癌靶區劑量學研究發現[2]：調強技術可提高靶區的適形性，靶區內劑量不均勻性增加。本研究通過對同一患者3種治療計劃靶區劑量均勻性和適形性對比發現：①PET-CT定位SMART計劃、CT定位SMART計劃與CT定位3D-CRT計劃比較，PTV1、PTV適形性及PTV1均勻性均有統計學差異。說明調強技術明顯提高了靶區適形性，但靶區不均勻性有所增加。②PET-CT定位SMART計劃與CT定位SMART計劃比較，PTV1、PTV適形性及PTV1均勻性略提高，但均無統計學差異。說明本組研究未發現PET-CT定位在靶區劑量均勻性和適形性上的明顯優勢,不除外樣本量少的原因存在，我們會增加樣本量繼續觀察。

3.2 對周圍正常組織器官劑量學的影響

在非小細胞肺癌放射治療計劃設計中，需要注意的正常組織器官包括肺、食管、脊髓、心臟等，其中最重要的組織是肺組織。目前，關于肺的影響參數有V5、V10、V20、V30及MLD。常用的發生放射性肺炎的預測指標是V20、V30及MLD。多數文獻報道：PET-CT與單純CT制定的放療計劃相比，減少了肺V20等與放射性肺損傷相關參數的值[9，10]。肺癌放射治療劑量學研究發現[1，11]，調強技術明顯降低了肺V20，但肺低劑量體積略有升高。近年來，越來越多的研究提示低劑量區體積與急性放射性肺炎的關系密切[12，13]。付和誼等前瞻性研究100例Ⅲ～Ⅳ期非小細胞肺癌患者，結果顯示其與1、2、3級以上急性放射性肺炎相關。提示低劑量體積增加可能是輕度急性放射性肺炎的主要因素。王靜等報道3D-CRT治療86例非小細胞肺癌病例結果，多因素分析顯示V5是獨立預后因素。本研究發現：①CT定位SMART計劃與CT定位3D-CRT計劃比較，全肺V20、V30、MLD間有明顯統計學差異，V5、V10間無統計學差異。說明肺癌調強放療技術對肺低劑量體積影響不一。②PET-CT定位SMART計劃與CT定位SMART計劃、3D-CRT計劃比較，全肺V5、V10、V20、V30、MLD均有明顯統計學差異。說明PET-CT定位SMART計劃使靶區的縮小，能進一步減少正常組織的受照劑量/體積。另外，本研究還進行了3種計劃間食管V55、脊髓Dmax的比較，結果顯示，食管V55組間均有統計學差異，PET-CT定位SMART計劃脊髓Dmax明顯低于CT定位SMART計劃和CT定位3D-CRT計劃。進一步說明PET-CT定位SMART計劃在保護周圍正常組織中的優勢。

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