肺癌RapidArc-SBRT與IMRT治療計劃的劑量學比較

孫長江，李 軍，張西志，張先穩，桂龍剛，王軍良，陳永東

(1.蘇北人民醫院放療科，江蘇 揚州 225001；2.中國人民解放軍第307醫院放療科，北京 100071；3.揚州洪泉醫院放療科，江蘇 揚州 225200)

肺癌RapidArc-SBRT與IMRT治療計劃的劑量學比較

孫長江1，李 軍1，張西志1，張先穩1，桂龍剛1，王軍良2，陳永東3

(1.蘇北人民醫院放療科，江蘇 揚州 225001；2.中國人民解放軍第307醫院放療科，北京 100071；3.揚州洪泉醫院放療科，江蘇 揚州 225200)

目的 通過對基于旋轉拉弧調強的立體定向放療(RapidArc-SBRT)與調強放療(IMRT)的治療計劃的比較、分析，從物理劑量上評估了RapidArc-SBRT與IMRT各自的優勢,并指出臨床應用中應注意的問題。方法 選取20例非小細胞肺癌(NSCLC)患者進行研究，要求患者靶區比較規則，最大直徑不超過5 cm，距脊髓的間隙至少大于1 cm。RapidArc-SBRT計劃采用旋轉拉弧適形技術，IMRT采用固定野動態調強技術，所有計劃的處方劑量均為60 Gy，選取合適的方案作為最終的比較計劃。結果 RapidArc-SBRT計劃肺的V5、V10明顯高于IMRT計劃，但V15、V20、V30、V40低于IMRT計劃；脊髓、食管受量與距計劃靶區(PTV)的距離大小有關，心臟的RapidArc-SBRT計劃有降低的趨勢；2種計劃靶區的適形指數(CI)相差較小，RapidArc-SBRT計劃的靶區均勻性優于IMRT計劃；RapidArc-SBRT計劃在治療總跳數和治療時間上有明顯優勢。結論 對于合適的NSCLC患者，RapidArc-SBRT計劃具有一定的優勢，靶區劑量更均勻，總治療跳數少，治療時間短。

肺癌；基于旋轉拉弧調強的立體定向放療；調強放療；治療計劃；劑量學比較

調強放療(intensity modulation radiated therapy，IMRT)是非小細胞肺癌的主要治療手段之一，其治療后患者的5 a生存率為10%～30%，中位生存時間為12～16個月，5 a局部控制率為50%～70%[1-2]。腫瘤劑量的增加是提高局部控制率的一個重要因素，基于旋轉拉弧調強的立體定向放療(stereotactic body radiation therapy，RapidArc-SBRT)結合了旋轉三維適形技術和立體定向方法給予腫瘤更高的劑量。來自國外關于RapidArc-SBRT的研究發現，每天給予更高的單次量，3 a局部控制率達到70%～90%，2 a平均生存率達到50%[3-4]。

本研究主要對RapidArc-SBRT與IMRT的治療計劃進行比較、分析，從物理劑量上評估了RapidArc-SBRT與IMRT各自的優勢及在臨床應用中應該注意的問題，以期更好為臨床服務。

1 材料與方法

1.1 病例選擇 選取2015年6月至2015年12月在蘇北人民醫院放療中心運用Varian IX加速器(具有RapidArc旋轉拉弧調強)上進行根治性放療的Ⅰ～Ⅲ期NSCLC患者20例，靶區要求形狀較規則，體積適中，與脊髓之間的間隙距離大于1 cm。20例患者中位靶區體積為109.8(98.7～155.7)cm3。

1.2 CT模擬定位及靶區勾畫與定義 患者上舉上肢，采用仰臥位，并用熱塑體模進行體位固定。通過美國GE公司大孔徑定位CT進行掃描，患者自由平靜呼吸，其中層厚選擇5 mm，掃描范圍包括從下頜至全胸廓的所有區域，掃描過程中患者保持自由平靜呼吸。將掃描后的CT圖像序列傳至Eclipse TPS系統，并由醫生勾畫出靶區和危及器官(organs at risk，OARs)，勾畫的病灶靶區(GTV)包括肺內原發灶、縱隔淋巴結和轉移肺門，計劃靶區(PTV)為GTV均勻外放1 cm形成的區域。OARs包括心臟、脊髓、食管、正常肺(雙肺減去PTV后剩下的體積)。

1.3 計劃設計 利用Eclipse TPS分別設計RapidArc-SBRT和IMRT治療計劃，要求處方劑量相同，對肺組織不均質進行校正，因此劑量計算算法采用基于筆形束卷積疊加算法。X線能量均采用6 MV。RapidArc-SBRT計劃：采用旋轉調強技術，根據患者的靶區范圍，選擇合適的弧數和起始角度，進行反復優化設計，并在滿足臨床要求的前提下，選出最優的計劃。IMRT計劃：采用固定野調強技術，視具體病例采用5、7、9個射野進行設計，多葉光柵(multileaf collimator，MLC)運動方式選擇動態調強方式，計算網格大小為2.5 mm。將各個患者的計劃進行反復優化，并在滿足臨床要求的前提下，選出最優的計劃。

1.4 計劃評估和比較 將PTV歸一到99%的體積至少滿足處方劑量的95%，利用劑量體積直方圖評價以下各指標。PTV：需要評價其平均劑量Dmean、適形指數(conformal index，CI)和均勻性指數(homogeneity index，HI)。OARs：正常肺需要評估其V5、V10、V20、V30、V40；食管需要評估其V55；心臟需要評估其V40；脊髓需要評估Dmax(最大值)。除此以外，還要比較這2種計劃的機器總跳數MU。

2 結果

2.1 正常肺受量 RapidArc-SBRT計劃的V5、V10的值明顯大于IMRT，肺的V15、V20、V30、V40的值RapidArc-SBRT計劃要低于IMRT計劃，差異有統計學意義(P均<0.05)。見表1。

表1 RapidArc-SBRT與IMRT計劃正常肺受量比較 Gy

2.2 其他關鍵器官的受量 對于RapidArc-SBRT與IMRT的計劃脊髓、食管最大受量和平均受量均與距PTV的間隔距離大小相關，2種計劃的差異無統計學意義(P均>0.05)；對于心臟V40，RapidArc-SBRT計劃比IMRT計劃有降低趨勢(P<0.05)。見表2。

表2 RapidArc-SBRT與IMRT計劃食管、心臟和脊髓受量比較

2.3 PTV的指標 PTV的CI指數,RapidArc-SBRT計劃與IMRT計劃相差較小，差異無統計學意義(P>0.05)；HI指數RapidArc-SBRT計劃要好于IMRT計劃(P<0.05)。見表3。

表3 RapidArc-SBRT與IMRT計劃靶區CI、HI的比較

2.4 機器跳數和治療時間 RapidArc-SBRT計劃的機器跳數要少于IMRT，治療時間也少于IMRT(P均<0.05)。見表4(P均<0.05)。

表4 RapidArc-SBRT與IMRT機器跳數、治療時間的比較

3 討論

腫瘤周圍正常組織器官限量往往是導致放療劑量不能提高的主要因素。采用更先進的治療技術，提高PTV的受量，減少正常組織的受量，能夠提高NSCLC患者的生存率和局部控制率。RapidArc-SBRT技術作為一種新的治療模式用于治療NSCLC患者已取得好的效果[5-8]。

放射性肺損傷是肺癌放療要考慮的重要指標，一些研究提示中位肺受量是有效的預測指標，另外一些研究認為V20、V30為最佳的預測參數，V5近年來受到普遍關注，RapidArc-SBRT與IMRT計劃相比由于增加射野的數量，使得PTV周圍的劑量梯度更大，但是低劑量照射面積增加；但在實際治療應用中，由于IMRT計劃的機器總跳數顯著多于RapidArc-SBRT，導致IMRT 計劃的治療時間較長，這也會導致正常組織器官接受更多的低劑量照射。

RapidArc-SBRT計劃的好壞與腫瘤的形狀、大小、與周圍危機器官的位置都有很大關系；另外，MLC的葉片寬度對于最后包繞PTV劑量曲線的梯度大小是主要影響因素，要求實施RapidArc-SBRT的計劃葉片寬度≤5 mm，這樣才能保證有小的劑量半影。

本研究結果顯示，RapidArc-SBRT計劃肺的V5、V10明顯高于IMRT計劃，但V15、V20、V30、V40要低于IMRT計劃；脊髓、食管受量與距PTV的距離大小有關，心臟的RapidArc-SBRT計劃有降低的趨勢；2種計劃靶區的CI相差較小，RapidArc-SBRT計劃靶區的HI要好于IMRT計劃；RapidArc-SBRT計劃在治療總跳數和治療時間上有明顯優勢。這些結果提示，對于合適的NSCLC患者，RapidArc-SBRT計劃具有一定的優勢，靶區劑量更均勻，總治療跳數少，治療時間短。這也進一步說明，圖像引導能夠提高定位的準確性，減少OARs與靶區位置的不確定性。RapidArc-SBRT治療結合圖像引導能夠保證治療的準確性。

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孫長江(1972-)，男，主任醫師，主要從事腫瘤放療和臨床劑量學工作。E-mail: scjly@aliyun.com

李軍(1975-)，男，博士在讀，高級工程師，主要從事腫瘤放射物理學研究工作。E-mail: lijun19751000@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.019

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0146-03

2016-03-12)