不同能量非均整射束在非小細胞肺癌立體定向放療中的劑量學比較

黃寶添　陸佳揚　陳創珍

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院放療科，廣東　汕頭　515031)

·腫瘤·

不同能量非均整射束在非小細胞肺癌立體定向放療中的劑量學比較

黃寶添陸佳揚陳創珍

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院放療科，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期非小細胞肺癌(NSCLC)立體定向治療(SBRT)計劃中的劑量學差異。方法選取10例NSCLC病人的SBRT計劃，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化條件分別進行計劃設計并比較劑量學差異。比較的具體參數包括靶區的D2%、D98%、Dmean、適形度指數(CI)和均勻性指數(HI)，劑量下降梯度指數(GI)，危險器官劑量和治療時間。結果10XFFF計劃組靶區的D2%，Dmean均高于6XFFF計劃組，6XFFF計劃組具有較好的均勻性指數(HI)，而兩組計劃的適形度指數(CI)無統計學意義；6XFFF計劃組的GI，包括GI80%，GI60%和GI50%均優于10XFFF計劃組；在危險器官劑量方面，6XFFF組的主動脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側肺、間側肺劑量均低于10XFFF計劃組(P<0.05)，而食管和上腔靜脈的劑量差別無統計學意義(P>0.05)；10XFFF組的治療時間明顯少于6XFFF組(P<0.05)。結論肺癌SBRT治療中，采用6XFFF和10XFFF兩種能量射束治療各有優劣。6XFFF能量射束能得到較優的靶區均勻性和危險器官受量，而采用10XFFF能量能明顯縮短治療時間。

〔關鍵詞〕非小細胞肺癌；立體定向治療；非均整射束；能量；劑量學

早期非小細胞肺癌(NSCLC)患者使用立體定向放射治療(SBRT)技術，其3年局部控制率可達88%～92%，且具有較低的放療毒性〔1～3〕。常規肺癌SBRT治療使用的是8～12個非共面照射野，包括治療前的擺位和驗證通常需要20～45 min〔4〕。基于非均整射束(FFF)的旋轉調強(Rapid Arc)放療技術近兩年來被廣泛應用于早期NSCLC的SBRT〔5，6〕。與其他常規的旋轉調強放療技術相比，RapidArc結合FFF射束能顯著縮短治療時間和減少機頭散射劑量〔4，7，8〕。較短的治療時間是10XFFF射束的優勢，但其在靶區和危險器官的劑量學方面是否同樣具有優勢，國內外文獻還未見報道。因此，本文采用6XFFF和10XFFF兩種射束對早期NSCLC SBRT病例分別進行計劃設計，對靶區劑量分布、危險器官劑量和治療時間等參數進行綜合評價，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。患者經病理檢查確診為Ⅰ期周圍型NSCLC，無縱隔淋巴結轉移，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壓袋或熱塑面罩固定患者，仰臥位在平靜呼吸下進行CT(荷蘭飛利浦公司)掃描。掃描范圍從環狀軟骨到肋膈角下緣，包含雙側肺。其中3例患者進行全時相(10個時相)的4DCT掃描，另外7例進行常規的增強掃描，掃描層間距和層厚各為3 mm。病人的CT圖像導入Eclipse 10.0治療計劃系統進行靶區的勾畫和計劃設計。

1.3靶區勾畫與處方設定對于4DCT掃描的病人，由醫生在肺窗下勾畫出10個不同呼吸時相的腫瘤靶區并生成內靶區(ITV)，ITV在三維方向上各外擴5 mm生成計劃靶區(PTV)；對于常規增強掃描的病人，由醫生在肺窗下勾畫大體腫瘤靶區(GTV)，PTV由GTV根據在模擬機上觀察到的腫瘤運動適當外擴生成。全部病人的治療計劃均在增強圖像上進行設計。危險器官包括主動脈、氣管樹、胸壁、脊髓、食管、心臟、患側肺、間側肺和上腔靜脈。危險器官的勾畫按照RTOG 0915號報告進行〔1〕。處方參考斯坦福癌癥中心的分割方案設定為25 Gy×1 fraction。

1.4計劃設計在Eclipse(Version 10.0，美國瓦里安公司)計劃系統使用Truebeam直線加速器上的6XFFF和10XFFF兩種射線能量對10例患者分別進行計劃設計。計劃設計均采用部分雙弧(Dual partial-arc)，弧的起始角度根據病灶的位置選擇179°或者181°，結束角度以射束不進入間側肺為準。6XFFF能量采用1 400 MU/min的劑量率，10XFFF能量采用2 400 MU/min的劑量率進行優化。優化時兩組計劃均采用相同射野角度和優化約束條件。劑量計算使用AAA(Version 10.0.28)算法并執行組織不均勻性修正，計算網格均設定為1 mm。最終劑量歸一到PTV的D95%(即100%的處方劑量線包繞95%的靶區體積)。

1.5劑量評價計劃比較的參數包括：靶區的2%體積劑量(D2%)、98%體積劑量(D98%)、平均劑量(Dmean)、適形指數(CI)、均勻指數(HI)；劑量下降梯度指數(GI)；危險器官：主動脈、氣管樹、脊髓、食管和上腔靜脈的評價參數是最大劑量(Dmax)和平均劑量(Dmean)，胸壁的評價參數是V20和Dmean，患側肺的評價參數是V5，V10，V20和Dmean，心臟的評價參數是Dmean；其他的評價參數還包括機器的跳數(MU)和治療時間。計算CI，HI和GI。CI 越接近1，適形度越好；HI 越接近0，靶區劑量均勻性越好；GI的數值越小，劑量下降越快。

1.6統計學方法采用SPSS17.0軟件進行配對t檢驗。

2結果

2.1靶區的評價參數比較10XFFF計劃組靶區的D2%，Dmean均高于6XFFF計劃組(P<0.05)。6XFFF計劃組的HI優于10XFFF計劃組(P<0.05)，而兩組計劃的CI無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2.2危險器官的劑量比較6XFFF計劃組的主動脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側肺、間側肺受量均低于10XFFF計劃組(P<0.05)。而食管和上腔靜脈的劑量差別無統計學意義(P>0.05)。見表2。

2.3劑量下降梯度指數比較6XFFF計劃組的劑量下降梯度指數，包括GI80%，GI60%和GI50%均優于10XFFF計劃組(P<0.05)。見表3。

2.4計劃的MU數和治療時間比較兩組計劃之間MU數差別無統計學意義(P>0.05)，但10XFFF計劃組的治療時間明顯少于6XFFF計劃組(P<0.05)。見表3。

表1　靶區劑量評價參數比較

表2　危險器官劑量比較

表3　兩組計劃的GI、MU數和治療時間的比較

3討論

結合RapidArc和FFF技術能顯著縮短放射治療時間。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生〔10〕。而使用RapidArc技術結合FFF射束用于NSCLC的SBRT治療時，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優劣，具有一定的臨床意義。

SBRT技術用于早期NSCLC患者的治療，其局部控制率(LC)與靶區的生物等效劑量(BED)緊密相關。RTOG 0915報告建議的是使用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，當腫瘤體積小于12 cc時，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93%～100%〔11〕。Chetty等〔12〕的研究結果也證明，對于小體積的NSCLC患者，治療時并不需要太高的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，遠低于RTOG 0915報告建議的34 Gy和48 Gy，因此能降低危險器官的照射劑量，減少放射治療并發癥的發生概率。

本研究結果表明，10XFFF組治療計劃的D2%，Dmean均高于6XFFF計劃組，且10XFFF組的HI稍差于6XFFF組。分析是由于高能射線穿過肺時，發生側向電子散射，且當肺密度越低、射野面積越小、光子能量越高時該現象越明顯。側向電子散射的結果，使射線在肺中的路徑延長，半影增寬，從而使肺受量增加并使實體組織(如腫瘤)的邊緣缺量。因此，本文中10XFFF組計劃其靶區劑量分布不如6XFFF組均勻。此外，本研究發現，10XFFF組的大部分危險器官(如主動脈、氣管樹、脊髓、心臟、胸壁、患側肺、間側肺)的劑量高于6XFFF組，這與Weiss等〔13〕的研究結果一致。Weiss等〔13〕對13例肺部腫瘤患者使用固定野調強放射治療技術分別進行6 MV和18 MV X線的計劃設計，結果發現18MV計劃組的食管、心臟和肺等危險器官的平均劑量均高于6MV組。

治療時間是衡量放射治療技術優劣的一個重要參數。本文發現，采用10XFFF射束其平均治療時間相比6XFFF組縮短約2.2 min。產生此現象的原因是兩組計劃的MU數并沒有明顯的區別，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)。縮短治療時間對于SBRT計劃治療具有十分重要的臨床意義，因為縮短治療時間可以降低病人體位改變的概率從而提高治療精度〔14〕，而延長治療時間可能會導致腫瘤靶區在治療過程中發生移動從而導致“脫靶”。

本文發現6XFFF射束在靶區的均勻性和保護危險器官方面具有一定的優勢，但是10XFFF射束能量在治療時間上具有明顯的優勢。因此，如何更好地結合這兩種能量射束相互間的優勢來更好地為NSCLC患者將是今后的一個重要研究方向。

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〔2014-12-19修回〕

(編輯趙慧玲/曹夢園)

基金項目：廣東省醫學科學技術研究基金項目(A2015534)

通訊作者：陳創珍(1973-)，女，主任醫師，主要從事腫瘤放射治療研究。

〔中圖分類號〕R734.2

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕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研究。