不同放射治療技術治療肝癌的劑量學特征比較研究

雷占全

不同放射治療技術治療肝癌的劑量學特征比較研究

雷占全①*

目的：比較三維適形放射治療（3D-CRT）、適形調強放射治療（IMRT）和簡化調強放射治療（sIMRT）技術治療原發性肝癌的劑量學特點，為臨床提供最優放射治療計劃方案。方法：選擇原發性肝癌患者10例，分別制定4野3D-CRT、4野IMRT及4野sIMRT放射治療計劃，處方劑量為50 Gy/20次，通過劑量體積直方圖（DVH）分析比較3種計劃的靶區劑量均勻度指數（HI）、適形度指數（CI）、機器跳數及危及器官（OAR）照射劑量。結果：通過sIMRT分別與3D-CRT和IMRT比較得到：靶區適形度指數IMRT最優，sIMRT次之，3D-CRT最差，其中sIMRT分別與3D-CRT和IMRT比較均有差異（t=4.95，t=4.32；P＜0.05）。靶區不均勻指數IMRT最優，sIMRT次之，3D-CRT最差，其中sIMRT與3D-CRT和IMRT比較均有差異（t=3.42，t=4.02；P＜0.05）；正常肝組織低劑量照射區域、治療時間、子野數目、治療機總跳數及周邊危及器官的保護方面：3D-CRT＜sIMRT＜IMRT。結論：sIMRT所具有的子野數少，面積大，機器跳數少，照射時間短及靶區適形度好等優勢在原發性肝癌的放射治療過程中具有較高的治療增益比，值得推廣。

原發性肝癌；三維適形放射治療；適形調強放射治療；簡化調強放射治療

［First-author’s address］ Chenggong Hospital Affiliated to Xiamen University， The 174thHospital of PLA， Xiamen 361003， China.

適形調強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）是在三維適形放射治療（three dimension-conformal radiation therapy，3D-CRT）技術基礎上發展起來的一種精確放射治療技術，能夠獲得更好的靶區適形度和均勻性以及對周圍正常組織的保護，目前廣泛應用于臨床放射治療［1-3］。但是大部分調強放射治療計劃子野面積過小，單個子野機器跳數過少等局限性增加了劑量的不確定性，由于器官運動的客觀存在會引起劑量疊加后較大的誤差，靶區劑量適形度越好，劑量分布受器官運動的影響越明顯［4-6］。尤其是受呼吸運動較大的腫瘤，如肝癌、肺癌及胃癌等。簡化調強放射治療（simplified intensity modulated radiation therapy，sIMRT）技術是一種設計和實施與IMRT一致，但是其子野面積和跳數接近3D-CRT的放射治療技術［7-9］。本研究通過對sIMRT與IMRT及3D-CRT計劃劑量學比較，為原發性肝癌臨床放射治療提供一個最優選擇。

1　資料與方法

1.1一般資料

回顧性分析2013-2015年在解放軍第174醫院接受放射治療的10例原發性肝癌患者，其中男性7例，女性3例；年齡40～83歲，中位年齡52歲。分別制定4野3D-CRT、IMRT和sIMRT放射治療計劃，處方劑量為50 Gy/20次，通過劑量體積直方圖（DVH）分析比較3種計劃的靶區劑量均勻度指數（homogeneity index，HI）和適形度指數（conformity index，CI），機器跳數及危及器官（organ at risk，OAR）照射劑量?；颊呔炇鹬橥鈺?/p>

1.2納入與排除標準

（1）納入標準：①病理確診或臨床診斷為原發性肝癌的患者；②單個病灶，無腹水及遠處轉移；③具有醫學影像學明確證據。

（2）排除標準：①肝多個腫瘤病灶患者；②卡氏評分＜70分，有嚴重臟器功能障礙的患者；③無法接受全程放射治療的患者。

1.3儀器與材料

采用Synergy加速器（醫科達，瑞典）；東芝Alexion16排CT模擬定位機（日本）；XIO-Relelease4.80放射治療計劃系統（醫科達，瑞典）；真空墊及體部熱塑膜（廣州科萊瑞迪公司）。

1.4治療計劃

1.4.1定位方式

患者取仰臥位，平躺于真空墊上，雙手抱肘置于前額，用體部熱塑膜固定；利用東芝Alexion16排CT增強掃描獲取患者影像資料，通過網絡傳輸至醫生工作站由醫生勾畫靶區及危及器官，經上級醫師確認后傳輸至XIO-Relelease 4.80放射治療計劃系統。

1.4.2計劃設計

采用醫科達Synergy加速器6MV-X線，所有計劃都在XIO-Relelease4.80放射治療計劃系統上設計制定。對每個患者分別設計4野3D-CRT、4野IMRT及4野sIMRT的3種治療計劃，其中IMRT計劃和sIMRT計劃優化限制條件相同。sIMRT計劃限制每個主野子野數≤5個，子野面積≥10 cm2，每個子野跳數＞10 MU。兩組調強計劃均采用SmartSequencing運算方式。

1.4.3計劃評價

為了方便計劃評價，3個計劃均給予處方劑量為2.5 Gy/次，共20次，95%劑量曲線包繞計劃靶區（planing target volume，PTV），兩組調強計劃處方限制條件填寫一致。根據腫瘤放射治療協作組織（radiation therapy oncology group，RTOG）OAR限量表對OAR給予限定劑量和體積。評價各計劃的靶區HI、CI、正常肝組織受量、總跳數、治療時間及OAR受量。

1.5評價指標

采用劑量-體積直方圖（dose volume histogram，DVH）對3種計劃的靶區劑量分布HI、CI和OAR受照劑量進行比較。其中CI的計算為公式1：

式中VTref為參考等劑量線所覆蓋的靶體積，VT為靶體積，Vref為參考等劑量線所覆蓋的總體積，當CI=1時靶區適形度最高。

HI的計算為公式2：

表1　三種不同治療技術靶區適形度指數、平均劑量及不均勻指數比較

表1　三種不同治療技術靶區適形度指數、平均劑量及不均勻指數比較

注：表中各治療計劃分別與sIMRT比較。

治療計劃平均劑量（cGY）t值P值適形度指數t值P值均勻度指數t值P值3D-CRT5000±60.230.1510.73±0.024.950.0051.10±0.013.420.010 IMRT5000±3-0.880.2210.86±0.024.320.0021.06±0.014.020.007 sIMRT5000±5--0.77±0.02--1.08±0.01--

表2　三種不同治療技術照射時間、總子野數及子野跳數比較

表2　三種不同治療技術照射時間、總子野數及子野跳數比較

注：表中各治療計劃分別與sIMRT比較。

治療計劃照射時間（min）t值P值總子野數t值P值子野跳數t值P值3D-CRT1.5±0.3-4.210.01255.410.000226±5-2.190.021 IMRT3.0±0.53.190.00717±35.340.001540.6±35-3.450.011 sIMRT2.0±0.3--32±4--350.5±24--

表3　三種不同治療技術正常肝組織(V5、V20、V30、Vmea)受量比較

表3　三種不同治療技術正常肝組織(V5、V20、V30、Vmea)受量比較

注：表中各治療計劃分別與sIMRT比較。

治療計劃V5t值P值V20t值P值V30t值P值Vmeat值P值3D-CRT4±53.210.00122±31.120.72420±25.120.0011800±303.010.002 IMRT55±6-3.320.01426±40.0210.96217±23.310.0121347±25-4.120.001 sIMRT52±4--25±3--20±3--1524±28--

表4　三種不同治療技術危及器官受量比較

表4　三種不同治療技術危及器官受量比較

注：表中各治療計劃分別與sIMRT比較。

治療計劃脊髓Dmax（c G y）t值P值胃V40（%）t值P值左腎V20t值P值左腎Vmea（c G Y）t值P值3 D C R T 1 8 0 5 ± 2 8 -4 . 5 1 0 . 0 0 3 1 2 ± 5 5 . 4 6 0 . 0 0 0 3 5 ± 4 3 . 2 1 0 . 0 1 2 1 8 7 0 ± 3 2 -4 . 1 0 0 . 0 0 1 I M R T 1 4 4 7 ± 3 2 -2 . 4 6 0 . 0 2 3 1 0 ± 2 -4 . 1 1 0 . 0 0 0 2 8 ± 2 2 . 2 1 0 . 0 2 1 1 2 3 4 ± 3 6 -3 . 4 5 0 . 0 0 1 s I M R T 1 6 5 4 ± 3 0 --1 1 ± 2 --3 0 ± 3 --1 5 4 5 ± 3 3 --

式中D5%和D95%分別為5%和95%PTV體積所受到的照射劑量，HI越接近1靶區均勻度越好。采用DVH對OAR的受量進行比較，治療時間不包括擺位時間。

1.6統計學方法

采用SPSS 12.0軟件包進行數據統計，計數資料以均數±標準差（x-±s）表示，治療計劃各指標的成組采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1靶區劑量比較

通過sIMRT計劃與其他兩種治療計劃比較，得到靶區適形度指數及不均性指數差異具有統計學意義（t=4.95，t=4.32，t=3.42，t=4.02；P＜0.05），IMRT＞sIMRT＞3D-CRT；而靶區平均劑量sIMRT計劃與其他兩種治療計劃比較，差異無統計學意義（t=0.23，t=-0.88；P＜0.05），見表1。

2.2子野機器跳數及治療時間比較

通過計劃系統及模擬治療比較3種不同治療計劃IMRT＞sIMRT＞3D-CRT，且照射時間、總子野數及子野跳數sIMRT計劃與其他兩種治療計劃比較，差異具有統計學意義（t=-4.21，t=3.19，t=5.41，t=5.34，t=-2.19，t=-3.45；P＜0.05），見表2。

2.3危及器官

正常肝組織的低劑量照射區域IMRT＞sIMRT＞3D-CRT，高劑量照射區域及平均劑量IMRT＜sIMRT＜3D-CRT，sIMRT計劃與其他兩種治療計劃比較，均具有統計學差異，見表3。

所有患者3種計劃脊髓、胃及左腎均滿足RTOG限定要求，3種不同治療技術危及器官受量sIMRT計劃與其他兩種治療計劃比較，均有統計學差異，見表4。

3　討論

在原發性肝癌患者接受放射治療時，通過本研究結果比較3種不同的放射治療技術可以看出子野數目、患者治療時間、機器總跳數、靶區適形度及均勻度均為IMRT＞sIMRT＞3D-CRT；對于危機器官保護IMRT略好于sIMRT，但高于3D-CRT；正常肝組織的低劑量照射區域sIMRT略好于IMRT，而3D-CRT明顯好于前兩者，高劑量區域及平均劑量IMRT略好于sIMRT，但明顯好于3D-CRT。

正常情況下，肝臟及肝內腫瘤的移動，主要受呼吸運動的影響。有研究報道，正常呼吸狀態下，肝內的腫瘤在頭-尾向上的移動度為（10.6±7.0）mm，在左-右方向上的移動度為（5.2±1.8）mm，在腹-背方向上的移動度為（4.6±1.6）mm［10-14］。接受放射治療的肝癌病灶體積較大，且肝內腫瘤隨呼吸移動等原因，使得IMRT技術中射野面積小、子野跳數過多、照射時間過長等因素在肝癌放射治療過程中存在諸多局限性，但是sIMRT照射技術不僅解決了IMRT技術中的諸多不利因素，并且對周圍正常肝組織及周邊危及器官的保護好于3D-CRT。

4　結論

肝癌是嚴重威脅人類健康的惡性腫瘤，20世紀90年代以前，大部分肝癌患者接受全肝放射治療，極易出現全身黃疸、腹水和轉氨酶升高等放射性肝損傷現象［15-16］。隨著放射治療技術和設備的發展，肝癌放射治療由局部精確放射治療取代全肝放射治療，在很大程度上保護了正常肝組織及其功能，使得放射治療已經成為繼手術治療、介入治療后的另一種有效手段。有研究報道，不能手術切除的肝細胞肝癌，經放射治療后可明顯提高腫瘤控制率及延長生存期［17-19］。本研究結果表明，在肝癌患者接受放射治療時，為了滿足靶區適形度及靶區周圍正常組織得到更好的保護，首選技術應為sIMRT，其次是3D-CRT，而IMRT技術在肝癌臨床治療中并不具備很明顯的優勢，故在臨床治療原發性肝癌時，可根據實際情況擇優選擇。

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Comparatic study of different radiotherapy techniques in the treatment of hepatocellular carcinoma

LEI Zhan-quan

China Medical Equipment，2016，13（9）:70-73.

Objective: To compare the dosimetry of three-dimensional conformal radiotherapy（3D-CRT）， intensity modulated radiotherapy （IMRT） and simplified intensity modulated radiotherapy （sIMRT） for hepato-cellular cancer， in order to put forward the best radiation therapy plan. Methods: 10 patients with hepatocellular carcinoma were designed 4 fields radiotherapy plan of 3D-CRT， IMRT and sIMRT，prescribed dose 50 Gy/20f， compared the target dose of homogeneity index （HI） and conformal index， monitor unit （MU）， the dose of organ at risk （OAR） of the 3 different radiotherapy techniques. Results: Compared sIMRT respectively with 3DCRT and IMRT， target optimum conformal index IMRT was the optimal， sIMRT was the second，and 3D-CRT was the worst. The differences were statistically significant among them （t=4.95， t=4.32； P＜0.05）. Target homogeneity index IMRT was the optimal， sIMRT was the second， and 3D-CRT was the worst. The differences were statistically significant among them （t=3.42， t=4.02； P＜0.05 statistically significant）. The low dose irradiation area of normal liver， time of therapy， the child field number， the total MU and the protection of OAR: 3D-CRT＜sIMRT＜IMRT. Conclusion: sIMRT had better rate of radiotherapy and more advantages， such as less child fields， larger area， less MU，short irradiation time and better conformal target， which was worth popularizing.

Hepatocellular carcinoma； Three dimensional conformal radiation therapy；Intensity modulated radiotherapy； Simplified intensity modulated radiation therapy

1672-8270（2016）09-0070-04

R730.55

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.09.021

2016-05-26

①解放軍第174醫院（廈門大學附屬成功醫院）放療科 福建 廈門 361003

455676689@qq.com

雷占全，男，（1988- ），本科學歷，助理工程師。解放軍第174醫院（廈門大學附屬成功醫院）放療科，從事放射診療工作。