非小細胞肺癌調強放療與螺旋斷層放療劑量學的比較研究

解佳奇 蔣 俊 任 偉 呂 昕 朱麗晶 閆 婧

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非小細胞肺癌調強放療與螺旋斷層放療劑量學的比較研究

解佳奇 蔣 俊 任 偉 呂 昕 朱麗晶 閆 婧

目的 比較螺旋斷層放射治療(Tomo Therapy治療計劃系統)和常規加速器靜態調強放射治療(Precise Plan治療計劃系統)非小細胞肺癌(NSCLC)患者的劑量分布特點及差異。方法 回顧性分析并設計Tomo Therapy和IMRT治療計劃，計劃分別傳輸至Tomo Therapy治療計劃系統(Tomo組)和Precise Plan治療計劃系統(IMRT組)，腫瘤靶區給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區給予60 Gy/33F照射劑量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心臟<30%、食管<30%，根據劑量分布、劑量體積直方圖(DVH)等指標，比較兩組劑量分布特點。結果 Tomo組的GTV放射劑量參數HI(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),Tomo組HI值更接近于1。兩組CI、Dmini、Dmean比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的PTV放射劑量參數Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean(6603.8±143.7)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),兩組的CI、Dmini、HI比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的患側肺臟放射劑量參數Dmax、Dmini、Dmean值與IMRT組比較具有統計學意義(P<0.05)。Tomo組的健側肺臟放射劑量參數Dmax、Dmini、值與IMRT組比較具有統計學意義(P<0.05)，Dmean值比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的脊髓放射劑量參數Dmean、Dmini值與IMRT組比較具有統計學意義(P<0.05)，Dmax值比較差異不顯著(P>0.05)。Tomo組的心臟放射劑量參數Dmax、Dmean、Dmini值與IMRT組比較差異均無統計學意義(P>0.05)。Tomo組的食管放射劑量參數Dmini值顯著高于IMRT組，差異均有統計學意義(P<0.05)，兩組患者的Dmax、Dmean值差異不顯著(P>0.05)。結論 研究表明螺旋斷層放射治療肺癌較常規加速器靜態調強放射治療具有更好的放射均勻性，同時對鄰近器官組織的放射性傷害更小。

非小細胞肺癌；螺旋斷層放射治療；常規加速器靜態調強放射治療；劑量分布特點

(ThePracticalJournalofCancer,2017,32:479～483)

放射治療的發展史雖然較短，但已成為惡性腫瘤綜合治療中必不可少的環節。放射治療在非小細胞肺癌(NSCLC)臨床治療中占據舉足輕重的地位[1]。強調放射治療(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)技術是臨床常用的1種立體定向放射治療，已有研究證實，它較常規放療劑量更集中分布在病灶內，周圍組織的損傷更輕。螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy,HT)技術包含了IMRT技術，但是因為是基于兆伏計算機的斷層掃描，使得靶區適形性更好，有望成為NSCLC放射治療的新選擇[2]。本文通過對比分析HT和IMRT放射治療NSCLC的臨床資料，分析二者的放射線在病灶處分布的均勻性、適形度以及病灶周圍正常組織受射線的損傷程度。

1 資料與方法

1.1 一般資料

以本院腫瘤科2013年1月至2014年1月收治的12例NSCLC患者作為研究對象，均為男性，年齡41～78歲，中位年齡64歲；其中中央型肺癌7例、周圍型肺癌5例；鱗癌9例、腺癌3例；臨床分期Ⅱ期6例、Ⅲ期4例、Ⅳ期2例。

納入標準：所有肺癌患者均經過病理組織活檢確診；均為初次確診的男性患者，尚未接受任何治療措施；患者身體狀況能夠耐受放射治療并且愿意接受該治療措施。

排除標準：前期接受過放射治療或者化療的患者；身體狀況已經不適宜進行放射性治療的患者；未完成治療的患者。

1.2 治療計劃設計

在ADAC Pinnacle7.4f工作站上畫出靶區及正常器官后，將CT圖像傳輸至Tomo Therapy治療計劃系統(Tomo組)和Precise Plan治療計劃系統(IMRT組)后開始對靶區進行照射，腫瘤靶區給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區給予60 Gy/33 F照射劑量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心臟<30%、食管<30%。需保證95%的靶區體積都受到照射且劑量為60 Gy/30 f。

1.2.1 圖像傳輸 患者仰臥于檢查床，雙臂交叉置于頭頂，以該體位建立體膜，同時固定體位。采用飛利浦公司的ACQSim 85 cm大孔徑CT模擬定位機，以層厚5 mm和間距5 mm的參數進行CT螺旋掃描。掃描范圍為環狀軟骨至腎上腺。

1.2.2 放射靶區標記 結合臨床和CT圖像顯示的腫瘤體積勾畫為GTV；以GTV勾畫線為基線向肺部擴大8 mm，向受侵淋巴結一側擴大5 mm，該范圍勾畫為CTV；在CTV的基礎上向周圍擴展8 mm標記為PTV。

1.2.3 放射治療 Homo組：以每分鐘860 cGy的劑量率，25 mm的鉛門寬度，3.3 mm的螺距和2.5的調制因子對靶區進行360°51個角度旋轉照射；IMRT組：以每分鐘400 cGy的劑量率，4 mm的葉片寬度，6MV的X射線和7個主野70個子野對靶區照射。

1.3 劑量指標標準

CI：適形指數，表示靶區體積與95%的等計量曲線包繞的體積之比，越接近于1說明其適形性越好[3]；HI：劑量均勻指數，靶區最大劑量與處方劑量之比，越接近于1越好；其余參數：Dmax為最大劑量；Dmini為最小劑量；Dmean為平均劑量。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 Tomo組與IMRT組的GTV放射劑量參數比較

Tomo組GTV放射劑量HI為(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均顯著低于IMRT組(P<0.05),Tomo組HI值更接近于1。兩組的CI、Dmini、Dmean比較差異不顯著(P>0.05)，見表1。

表1 Tomo組與IMRT組GTV放射劑量參數比較

2.2 Tomo組與IMRT組的PTV放射劑量參數比較

Tomo組的PTV放射劑量參數Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean (6603.8±143.7)cGy均顯著低于IMRT組(P<0.05),兩組的CI、Dmini、HI比較差異不顯著(P>0.05)，見表2。

表2 Tomo組與IMRT組的PTV放射劑量參數比較

2.3 Tomo組與IMRT組的患側肺臟放射劑量參數比較

Tomo組的患側肺臟放射劑量參數Dmax、Dmini、Dmean值與IMRT組比較，差異具有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 Tomo組與IMRT組的患側肺臟放射劑量參數比較

2.4 Tomo組與IMRT組的健側肺臟放射劑量參數比較

Tomo組的健側肺臟放射劑量參數Dmax、Dmini與IMRT組比較，差異具有統計學意義(P<0.05)，Dmean值兩組比較差異不顯著(P>0.05)，見表4。

2.5 Tomo組與IMRT組的脊髓放射劑量參數比較

Tomo組的脊髓放射劑量參數Dmean、Dmini值與IMRT組比較，差異具有統計學意義(P<0.05)，Dmax值兩組比較差異不顯著(P>0.05)，見表5。

2.6 Tomo組與IMRT組的心臟放射劑量參數比較

Tomo組的心臟放射劑量參數Dmax、Dmean、Dmini值與IMRT組比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，見表6。

表4 Tomo組與IMRT組的健側肺臟放射劑量參數比較

表5 Tomo組與IMRT組的脊髓放射劑量參數比較

表6 Tomo組與IMRT組的心臟放射劑量參數比較

2.7 Tomo組與IMRT組的食管放射劑量參數比較

Tomo組的食管放射劑量參數Dmini值顯著高于IMRT組，差異有統計學意義(P<0.05)，兩組患者的Dmax、Dmean值比較差異不顯著(P>0.05)，見表7。

表7 Tomo組與IMRT組的食管放射劑量參數比較

3 討論

非小細胞肺癌較肺部其他類型癌癥，生長速度慢，遠處轉移較晚。早期患者無特征性臨床癥狀，主要表現為咳嗽、低熱、胸部疼痛及痰中帶血等，易被患者忽視；當患者以咯血、呼吸困難癥狀就醫時疾病已發展至中晚期，喪失了手術根治性切除的機會。研究表明放射治療在中晚期NSCLC患者治療措施中占據重要地位，超過60%的患者在治療期間需使用放療，而40%的患者在治療初期就可選擇放射治療[3-4]。RTOG的薈萃分析[5]指出瘤床區劑量和局部控制率、無進展生存期呈顯著相關(P<0.0001)，增加局部照射劑量可提高腫瘤的治療效果，但是同時也增加了癌癥周圍正常組織的受照劑量，相應的并發癥明顯增多。正常肺組織、食管、脊髓和心臟等臟器組織的射線損傷是影響肺癌放射治療療效的重要并發癥，也是決定NSCLC放射劑量的主要因素。因此，研究新的放療技術以提高靶區的受照劑量就顯得很有意義。

IMRT已廣泛應用肺癌的治療，該技術與常規分割照射以及傳統的三維適形放療(three-dimensional radiotherapy，3DCRT)相比，照射線明顯集中分布在病灶范圍內，周圍正常組織受照劑量顯著減少。如Christian等[6]的研究顯示IMRT明顯的降低的正常組織的照射劑量，與3DCRT相比提高了靶區內劑量的適形性。美國安德森腫瘤中心的研究人員Murshed[7]的研究證實使用IMRT后肺的V10及V20明顯降低，相當于減低了2%的平均肺照射劑量，降低10%的放射性肺炎的發生率，心臟和使館的照射劑量亦降低，進而認IMRT提高了靶區的準確性，通過選擇適當的計劃參數，可有效控制正常組織的低劑量分布，縮小靶區周圍正常組織的低劑量照射范圍。總之IMRT較常規放療，靶區適形度高，照射量在20 Gy以上的肺組織體積大大縮小，且脊髓、食管、心臟的受照體積明顯縮小，說明IMRT具有在提高靶區受照劑量的同時較少增加正常組織的受照劑量[6，8]。

Tomo顯現出體優良靶區劑量均勻性和正常組織的保護優勢，與其他的放療方式如IMRT、3DCRT或 容積弧形調放射治療(VMAT)相比較，Tomo通過使用64個二進制的準直器葉片和51個等間距的投影波束角的連續移動和平移，實現了螺旋式照射，由于HT的照射視野眾多，更充分的利用理想角度進行放射線照射，使得適形優化的自由度顯著提高，每一個角度的強調放射集中強，劑量分布的適形度和均勻性較常規放射大大提高。另外，機架角度變更的同時多葉光柵葉片的位置發生同步變更，可區別給予照射劑量，達到病灶范圍內的高劑量照射，同時很好地保護周圍組織及器官[9-11]。相當多的研究都在比較螺旋斷層放療和其他放療方式的劑量學比較，總的來說這些研究大多都認為前者具有有明顯劑量學優勢，主要體現在劑量均勻性更好及劑量梯度更陡峭[12]。Lee等[13]的研究中共計20例患者接受了HT方式治療，每一例患者均分別使用HT及SaS-IMRT (ADAC Pinnacle3)治療系統設計計劃，比較兩者的劑量直方圖(dose volume histograms,DVH)、適形指數(conformity index,CI) 、均勻指數(homogeneity index,HI)和危及器官(organs at risk,OARs)。結果證實HT方式較傳統的SaS-IMRT明顯提高了CI(11.9±5.5)%、HI(8.8±1.5)%。Cattaneo等[14]的研究同樣選擇了13例局部晚期的NSCLC患者，分別使用Tomo和3DCRT兩種方式放療，結果證實Tomo組較3DCRT相比，顯著提高了PTV的一致性，肺組織的V20～V40明顯降低，降低了7%的放射性肺炎的發生率，同樣降低了照射劑量超過45～60 Gy的心臟、食管體積，從而顯著降低了急性期食管炎及晚期食管癌的發病率。國內解放軍301醫院的孟玲玲等[15]入組了10例NSCLC患者，使用Tomo及傳統的IMRT 2種治療計劃系統，腫瘤靶區均給予70 Gy/33 F照射劑量，臨床靶區給予60 Gy/33 F照射劑量，正常器官脊髓<45 Gy、全肺V20<30%,全心臟V50<50%，全食管V55<50%，結果證實Tomo計劃較IMRT有更好的靶區劑量均勻性及更陡峭的劑量梯度，能降低肺的中高劑量照射體積,但是可能會增加肺中低劑量照射體積。

本文Tomo組的GTV放射劑量參數HI 顯著的低于IMRT組，說明HTPTV的適形度明顯優于IMRT治療，但兩組的CI比較差異不顯著，與國內報道相反，其原因可能為樣本量小，誤差大，且醫師操作技術不同。Tomo組患者雙側肺臟放射劑量與IMRT差異有統計學意義，且Tomo組的脊髓、心臟的放射劑量參數Dmini值與IMRT組差異有統計學意義，提示HT照射對周圍組織器官的保護程度優于IMRT治療。本文HT脊髓的照射體積優于IMRT，但心臟的受照體積與IMRT相當，與其他報道不一致的主要原因可能與病灶位置、操作技術有關。有研究報道，予以照射劑量小但照射體積大的HT措施治療NSCLC，對肺組織的損傷程度較照射劑量大但照射體積小的HT治療大，可能因為360° 51個角度旋轉不斷照射放射線，無法避免地造成照射劑量較低的肺組織受照體積增大。

綜上所述，與常規加速器靜態調強放射治療相比，螺旋斷層放射治療NSCLC放射均勻性更佳，同時對鄰近器官組織的放射性傷害更小。后續研究應深入研究HT中正常組織低劑量敏感反應的影響因素。

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(編輯：吳小紅)

Dosimetric Comparison between Intensity-modulated Radiotherapy and HelicalTomotherapy for Non-small Cell Lung Cancer

XIE Jiaqi,JIANG Jun,REN Wei,et al.

Nanjing Drum Tower Hospital,the Affiliated Hospital of Nanjing University Medical School,Nanjing,230000

Objective To compare dose distribution characteristics and differences of helical tomography radiotherapy (TomoTherapy treatment planning system) and conventional accelerators static IMRT (PrecisePlan treatment planning system) for non-small cell lung cancer (NSCLC) patients.Methods Retrospective analysis and design TomoTherapy and IMRT treatment plan,after the CT image tag target and normal organs were transferred to the TomoTherapy treatment planning system (Tomo group) and PrecisePlan treatment planning system (IMRT group),GTV give 70Gy/33F dose,clinical target volume give 60Gy/33F dose,normal organs pneumonectomy <30%,spinal cord <45Gy,heart <30%,esophagus <30%,according to the dose distribution,dose volume histograms (DVH) and other indicators to compare two dose distribution characteristics.Results GTV radiation dose parameters HI Tomo group 1.047±0.015 (cGy),Dmax 7406.2±137.1 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),HI values closer to 1 Tomo group.Two sets of CI,Dmini,Dmean difference was not significant (P>0.05).PTV radiation dose parameters Tomo group Dmax 7306.4±151.4 (cGy),Dmean 6603.8±143.7 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),two groups of CI,Dmini,HI difference was not significant (P>0.05).Ipsilateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,Dmean value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05).Contralateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,value and IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmean value difference was not significant (P>0.05).Spinal radiation dose parameters Dmean Tomo group,Dmini value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmax comparison value was not significantly different (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmean,Dmini value IMRT group difference was not statistically significant (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmini value Tomo group was significantly higher than IMRT group differences were statistically significant (P<0.05),two groups of patients Dmax,Dmean value of the difference was not significant (P>0.05).Conclusion Spiral tomography lung cancer compared with conventional radiotherapy accelerator static IMRT has better uniformity of radiation,while the adjacent organs radioactive hurt smaller.

Non-small cell lung cancer;Spiral tomography radiotherapy;Conventional accelerator static IMRT;Dose distribution characteristics

230000 南京大學醫學院附屬鼓樓醫院(解佳奇,任 偉,呂 昕,朱麗晶,閆 婧)；230601 安徽醫科大學第一附屬醫院(蔣 俊)

閆 婧

10.3969/j.issn.1001-5930.2017.03.039

R734.2

A

1001-5930(2017)03-0479-05

2016-05-04

2016-12-30)