大體積肺癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療與靜態(tài)調(diào)強放射治療的劑量學(xué)特點

曾疆

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科 （福建福州 350005）

肺癌是我國常見的惡性腫瘤，發(fā)病率和病死率均呈逐漸遞增趨勢，現(xiàn)已成為癌癥的主要死因之一[1]。根據(jù)生物學(xué)特性分類，肺癌可分為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）和小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）。其中，局部晚期NSCLC 約占全部肺癌的1/3，根據(jù)治療方式的不同可將此類患者分為手術(shù)組和不可手術(shù)組，根據(jù)最新版美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南，只有部分ⅢA 期（因侵犯胸壁、鄰近氣道或縱隔的T3，N1；可切除T4，N0-1）患者在初始治療時首選手術(shù)，而放射治療是不可手術(shù)組主要的治療手段。目前，治療靶區(qū)劑量的提高和危及器官毒性反應(yīng)的減小仍是NSCLC 放射治療中的主要矛盾之一，而腫瘤體積的大小往往與正常組織器官照射體積大小相關(guān)。大多情況下，越大的放射治療劑量達到的局部控制率越高，而局部控制與生存率具有最顯著的相關(guān)性[2-3]。隨著計算機技術(shù)及放射治療技術(shù)的發(fā)展，同步放、化療或以放射治療為基礎(chǔ)的綜合治療成了目前局部晚期肺癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方式。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療（volume modulated arc therapy，VMAT）是在調(diào)強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型旋轉(zhuǎn)IMRT，已有研究表明，VMAT 與IMRT 相比有更好的劑量學(xué)分布[4]。對于腫瘤體積大的患者，如何使危及器官在得到更好保護的同時，使靶區(qū)得到更大的治療劑量，是設(shè)計放射治療計劃的難點。基于此，本研究探討大體積肺癌VMAT 與IMRT 的劑量學(xué)特點，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2014年4月至2015年7月于我院行胸部放射治療的14例T4期NSCLC 患者作為研究對象，男13例，女1例；年齡43～81歲，中位年齡54歲；腫瘤體積123～392 cm3，中位腫瘤體積188 cm3；其中，N2期5例（35.7%），N3期9例（64.3%）； ⅢB 期5例（35.7%）， ⅢC 期9例（64.3%）。本研究已獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審核批準(zhǔn)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)病理確診為NSCLC；腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）體積＞100 cm3；接受胸部調(diào)強放射治療，靶區(qū)處方劑量60.2 Gy/2.15 Gy/28 f，亞臨床病灶區(qū)劑量50.4 Gy/1.8 Gy/28 f；采用2015年美國癌癥分期聯(lián)合委員會（American Joint Commission Cancer，AJCC） 第8版TNM 分期進行分期；對本研究知情并自愿簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：既往有胸部放射治療史；合并其他胸部腫瘤。

1.2 放射治療計劃實施

1.2.1 體位固定及CT 掃描

患者取仰臥位，平靜呼吸，雙手交叉抱肘關(guān)節(jié)并置于前額，將熱塑形體膜覆于體表，固定體位，結(jié)合既往影像資料設(shè)定參考中心，利用激光燈分別于患者身體左側(cè)、右側(cè)、前胸貼直徑約為1 mm 的鉛點作標(biāo)記，使用放射治療專用的CT 模擬定位機行平掃及增強掃描，范圍為環(huán)狀軟骨水平至膈底下2 cm 處，掃描層厚為5 mm。

1.2.2 圖像傳輸與靶區(qū)勾畫

CT 掃描圖像通過醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)傳輸至治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS），參考ICRU 83號報告勾畫靶區(qū)，且每例患者的勾畫條件需保持一致；GTV 包括原發(fā)灶和淋巴結(jié)，肺內(nèi)病變在肺窗（窗寬1 600 HU，窗位-600 HU）內(nèi)勾畫，縱隔病變或縱隔在縱隔窗（窗寬400 HU，窗位20 HU）內(nèi)勾畫，縱隔陽性淋巴結(jié)在GTV 內(nèi)勾畫；臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）通過GTV 外擴獲得，病理提示腺癌外擴8 mm，鱗癌外擴6 mm；根據(jù)我院對胸部放射治療擺位誤差的研究結(jié)果，適當(dāng)外擴形成計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）。

1.2.3 危及器官勾畫

勾畫肺、食管、脊髓、心臟等器官。

1.2.4 計劃制定與評估

在RAYSTATION 4.7.5.4工作站上對14例患者分別進行VMAT和IMRT 計劃設(shè)計，VMAT 采用181°～30°或330°～180°往返弧布野，IMRT 采用避開正常肺5野非均勻布野，優(yōu)化過程采用相同優(yōu)化參數(shù)；劑量限制參考RTOG0225和RTOG0615的標(biāo)準(zhǔn)。靶區(qū)處方劑量及危及器官限量，見表1。

表1 靶區(qū)處方劑量及危及器官限量

1.3 評價指標(biāo)

（1）比較兩種治療方式計劃靶區(qū)的劑量分布及均勻性，包括D2、D98、D50、Dmean、適形指數(shù)（conformity index，CI）、均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）。其中，CI=（VTref×VTref）/（VT×Vref），式中，VT 為總計劃靶區(qū)體積，VTref為95%處方劑量等劑量線面所包繞的靶區(qū)體積，Vref為95%處方劑量等劑量線所覆蓋的所有區(qū)域的體積，CI 越接近于1表明靶區(qū)適形度越好；HI=（D2-D98）/D50，HI 越小表明靶區(qū)劑量的均勻性越好。（2）比較兩種治療方式正常器官受照劑量和體積，包括正常組織平均劑量（normal tissue Dmean，NT Dmean），除去危及器官之外的正常組織（remaining volume at risk，RVR）V50.4， 肺V5、V20、V30、Dmean， 脊 髓計劃危及體積最大劑量（planning risk volume Dmax，PRV Dmax），脊髓Dmax，心臟V20、V30、V40等，其中，RVR=NTOAR（OAR 為危及器官）。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 兩種治療方式計劃靶區(qū)劑量分布及均勻性比較

從等劑量曲線分布可知，兩種治療方式計劃靶區(qū)的覆蓋均滿足處方要求，所有計劃均達到處方劑量覆蓋95%的靶體積；統(tǒng)計學(xué)分析可見，VMAT 計劃腫瘤區(qū)（plan gross tumor volume，PGTV）最 大 劑 量 的D2（Gy）、D50（Gy）、Dmean（Gy）均略低于IMRT，且CI 優(yōu)于IMRT，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩種治療方式計劃靶區(qū)劑量分布及均勻性比較（±s）

表2 兩種治療方式計劃靶區(qū)劑量分布及均勻性比較（±s）

注：VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療，IMRT 為調(diào)強放射治療，PGTV 為計劃腫瘤區(qū)，PTV 為計劃靶區(qū)，Dmean 為平均劑量，CI 為適形指數(shù)，HI 為均勻性指數(shù)

PGTV PTV D2（Gy） D98（Gy） D50（Gy） Dmean（Gy） CI HI CI VMAT 66.18±0.83 58.96±0.32 63.40±0.41 63.20±0.39 0.83±0.04 0.11±0.02 0.65±0.08 IMRT 66.94±0.97 58.82±0.37 63.70±0.68 63.50±0.60 0.74±0.09 0.13±0.02 0.60±0.07 t 5.65 -1.81 2.79 3.55 -4.47 5.27 -4.35 P 0.001 0.093 0.015 0.004 0.001 0.001 0.001治療方式

2.2 兩種治療方式正常器官受照劑量和體積比較

VMAT 的NT Dmean，RVR V50.4，肺V10、V20、Dmean，脊髓PRV Dmax，脊髓Dmax，Global Dmax均低于IMRT，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；兩種治療方式肺V5、V30，心臟V20、V30、V40，食管V50比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

表3 兩種治療方式正常器官受照劑量和體積比較（±s）

表3 兩種治療方式正常器官受照劑量和體積比較（±s）

注：VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療，IMRT 為調(diào)強放射治療，Dmean 為平均劑量，Dmax 為最大劑量，Vx（%）為x 等劑量線包繞的體積占總體積的百分比，NT 為正常組織，RVR 為除去危及器官之外的正常組織，PRV 為計劃危及體積，Global Dmax 為全局最大劑量

治療方式NT Dmean（Gy）RVR V50.4（%）肺V5（%） V10（%） V20（%） V30（%） Dmean（Gy）VMAT 7.80±2.70 1.46±0.91 39.20±9.50 28.40±7.50 19.30±5.00 15.40±4.20 11.90±2.90 IMRT 8.01±2.70 2.01±1.10 39.10±9.40 30.00±8.10 20.40±5.70 15.50±4.20 12.20±3.00 t 4.38 4.59 -0.44 4.91 4.01 1.77 4.38 P 0.001 0.000 0.666 0.001 0.001 0.100 0.001治療方式脊髓PRV Dmax（Gy）脊髓Dmax（Gy）心臟 食管V50（%）Global Dmax（Gy）V20（%） V30（%） V40（%）VMAT 41.03±3.25 38.50±4.10 13.71±14.10 7.69±9.15 4.81±5.91 14.30±12.70 68.20±1.30 IMRT 42.79±3.60 40.00±3.90 15.07±17.12 8.56±9.86 5.42±6.13 15.30±12.80 71.00±2.40 t 2.73 2.45 1.36 1.96 1.69 1.05 5.41 P 0.017 0.029 0.197 0.071 0.115 0.311 0.001

3 討論

對于局部晚期NSCLC 伴隨著較大的腫瘤體積的放射治療計劃，危及器官限量是靶區(qū)的主要劑量限制因素。臨床上常在放射治療前行若干療程的誘導(dǎo)化療以減小腫瘤體積，而另一行之有效的方式為采用更先進的放射治療技術(shù)。Diwanji 等[5]的研究表明，放射治療技術(shù)的發(fā)展可改善晚期肺癌的局部控制率和生命質(zhì)量。在胸部腫瘤放射治療中，VMAT 可與IMRT 獲得相似或更優(yōu)的劑量分布[4，6]。本研究結(jié)果顯示，VMAT 的適形度優(yōu)于IMRT，靶區(qū)劑量均勻性亦更佳，如在靶區(qū)劑量熱點方面，VMAT 的D2低于IMRT，這表明VMAT 可降低靶區(qū)（PGTV）的高劑量區(qū)。本研究結(jié)果還顯示，VMAT 可更好地保護正常組織，表現(xiàn)為NT Dmean、RVR V50.4、Global Dmax等指標(biāo)均低于IMRT。

放射性肺炎屬肺癌放射治療中的常見并發(fā)癥，Heo 等[7]的研究表明，在多因素分析中，肺Dmean仍然是總生存的重要預(yù)后因素（HR=2.08，P=0.019）。本研究結(jié)果顯示，兩種治療方式計劃肺的低劑量水平相當(dāng)，VMAT 并未因入射角度多而造成肺的低劑量區(qū)增加；相反VMAT 肺Dmean低于IMRT，由此可推測，VMAT 放射性肺炎的發(fā)生率可能低于IMRT，進而推斷VMAT 可能因此在總生存中獲益。而Borkenhagen 等[8]的研究表明，心室V45與放射治療后的心臟毒性相關(guān)，V45越大，則心臟毒性事件的發(fā)生概率越大。Yegya-Raman 等[9]的研究結(jié)果與Borkenhagen 等的相似，在多因素分析中，較高的心臟Dmean和基線心臟狀態(tài)可增加癥狀性心臟事件的發(fā)生風(fēng)險。有研究結(jié)果顯示，心臟Dmean≥20 Gy 與＜20 Gy 在放射治療后出現(xiàn)有癥狀的心臟事件的4年累計發(fā)生率分別為48.6%、18.5%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.0002）[9-10]。本研究結(jié)果顯示，兩種治療方式放射治療計劃心臟V20、V30、V40比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但VMAT 略低于IMRT，主要原因可能為，患者腫瘤體積大，且大多數(shù)為中央型肺癌，在滿足處方劑量的同時，心臟Dmean不易降低。此外，本研究結(jié)果表明，VMAT 在脊髓保護方面也有一定優(yōu)勢，且VMAT 的Dmax低于IMRT。因此，在這類肺部腫瘤體積大的患者中，VMAT可能是臨床可選的更優(yōu)的治療方式，但限于本研究病例數(shù)較少，進一步的研究中還需更大樣本的隨機對照試驗進行驗證。

綜上所述，在腫瘤體積＞100 cm3NSCLC 的放射治療中，與IMRT 比較，VMAT 在靶區(qū)覆蓋方面的適形度更高，均勻性更好；在危及器官受量方面肺V10、V20、Dmean及脊髓Dmax均較低，肺小劑量區(qū)的控制相當(dāng)，在腫瘤治療中有一定的劑量學(xué)優(yōu)勢。