螺旋斷層動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)在肺癌立體定向放療中的應(yīng)用

吳駿翔，唐斌，康盛偉，王培，黎杰，吳凡

四川省腫瘤醫(yī)院（研究所）/四川省癌癥防治中心/電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院 放射腫瘤學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041

引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)肺癌的發(fā)病率和死亡率均居惡性腫瘤的首位，新發(fā)病例73.3萬(wàn)，死亡病例61.0萬(wàn)，其中80%左右的肺癌患者為非小細(xì)胞肺癌（Non-Small Cell Lung Carcinoma，NSCLC）[1-2]。立體定向放射治療（Stereotactic Body Radiotherapy，SBRT）因劑量梯度陡峭、邊緣劑量跌落快速、少分次高單次劑量以及高生物等效劑量等特點(diǎn)[3-5]常用于無(wú)法耐受手術(shù)或不愿接受手術(shù)的NSCLC患者的治療[6-7]。相比于調(diào)強(qiáng)放療和旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)放療（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）等技術(shù)，螺旋斷層放療（Helical Tomotherapy，HT）很少應(yīng)用于NSCLC的SBRT，主要是該技術(shù)的照射時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他技術(shù)[8-9]，增加了治療中的不確定性。在臨床工作中，綜合考慮計(jì)劃質(zhì)量和照射效率通常使用2.5 cm的射野寬度，如果使用5.0 cm的射野寬度則可以顯著降低機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，但是卻不能保證計(jì)劃質(zhì)量。HT的動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)通過(guò)鎢門(mén)的運(yùn)動(dòng)減少靶區(qū)邊緣頭腳方向的射野半影，即靶區(qū)邊緣頭腳方向的劑量跌落更快，從而降低靶區(qū)頭腳方向危及器官（Organ At Risk，OAR）的受照劑量[10-12]。動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)因?yàn)槠錅p少射野半影的特性，增加了臨床中使用更大射野寬度（5.0 cm）的可能性。本研究探討能否使用射野寬度5.0 cm的動(dòng)態(tài)鎢門(mén)（Dynamic Jaw 5.0 cm，DJ5.0）技術(shù)代替2.5 cm的固定鎢門(mén)（Fixed Jaw 2.5 cm，F(xiàn)J2.5）技術(shù)應(yīng)用于NSCLC的SBRT，在保證計(jì)劃質(zhì)量的同時(shí)減少照射時(shí)間。

1 材料與方法

1.1 患者資料

選擇2020年6月至12月本院收治的10例NSCLC患者，年齡36～66歲，中位年齡48歲，左側(cè)肺癌4例，右側(cè)肺癌6例，所有患者均無(wú)放療禁忌證。

1.2 CT定位和靶區(qū)、OAR勾畫(huà)

患者采用仰臥位，體部熱塑膜固定體位，雙手交叉抱肘置于額頭，采用Philips Brilliance TM CT BigBore4 16排大孔徑CT模擬定位機(jī)對(duì)患者進(jìn)行全時(shí)相（10個(gè)時(shí)相）四維CT（Four Dimensional CT，4DCT），掃描層厚0.3 cm。掃描后將患者CT數(shù)據(jù)傳送至美國(guó)MIM Software公司的 MIM Maestro軟件由主管醫(yī)生根據(jù)ICRU 83號(hào)報(bào)告[13]和RTOG 0915號(hào)報(bào)告[14]勾畫(huà)計(jì)劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV）和OAR。醫(yī)生通過(guò)4DCT的不同呼吸時(shí)相勾畫(huà)出內(nèi)靶區(qū)（Internal Target Volume，ITV），再將ITV在三維方向均擴(kuò)0.5 cm生成PTV。OAR包括患側(cè)肺、健側(cè)肺、脊髓、心臟以及食管。

1.3 設(shè)計(jì)方案

將勾畫(huà)好的結(jié)構(gòu)傳至美國(guó)Accuray公司的TomoTherapy治療計(jì)劃系統(tǒng)，在相同優(yōu)化條件下分別設(shè)置FJ2.5、2.5 cm的動(dòng)態(tài)鎢門(mén)（Dynamic Jaw 2.5 cm，DJ2.5）和DJ5.0計(jì)劃。劑量計(jì)算網(wǎng)格設(shè)為Fine；調(diào)制因子2.5；螺距設(shè)置為0.23；迭代次數(shù)500次。PTV處方劑量40 Gy，5次，8 Gy/次。計(jì)劃要求處方劑量，即40 Gy劑量線至少要覆蓋95%的靶區(qū)體積，靶區(qū)內(nèi)Dmax＜125%處方劑量。

1.4 計(jì)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)

靶區(qū)評(píng)估參數(shù)包括95% PTV體積的劑量D95、適形度指數(shù)（Conformal Index，CI）[15]以及梯度指數(shù)（Gradient Index，GI）[16]。CI的計(jì)算公式為 CI=(TVPV)2/(TV×PV)，其中TVPV為處方劑量所覆蓋的PTV的體積，TV為PTV的體積，PV為處方劑量線所覆蓋的總體積。GI的計(jì)算公式為GI=V50% Prese/V100% Prese，其中V50% Prese為50%處方劑量所包裹的體積，V100% Prese為處方劑量所包裹的體積。CI值越接近1表示適形度越高。GI值越接近0表示劑量跌落越快。OAR的評(píng)估指標(biāo)包括患側(cè)肺至少受到5、10 Gy劑量的體積（V5、V10）和平均劑量（Dmean）；健側(cè)肺的平均劑量（Dmean）；脊髓的最大劑量（Dmax）、心臟的平均劑量（Dmean）和最大劑量（Dmax）；食管的平均劑量（Dmean）和最大劑量（Dmax）。另外，還統(tǒng)計(jì)3組計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間。

1. 5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 23.0對(duì)本研究中3組計(jì)劃的劑量學(xué)參數(shù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)分析，數(shù)據(jù)以±s表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)和OAR劑量學(xué)比較

3組PTV和OAR劑量參數(shù)結(jié)果如表1所示。3組計(jì)劃得到的靶區(qū)D95和CI參數(shù)的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。對(duì)于GI，DJ2.5組優(yōu)于其他兩組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。DJ2.5組的患側(cè)肺 V5、V10、Dmean、健側(cè)肺Dmean、脊髓Dmax、心臟Dmean、食管Dmean均優(yōu)于DJ5.0和 FJ2.5組（P＜0.05）。其中DJ2.5組的患側(cè)肺V5、V10和Dmean與DJ5.0和FJ2.5組相比分別下降了3%、3.7%，1.1%、1.9%和0.2 Gy、0.4 Gy。DJ5.0組的患側(cè)肺的V5、V10和Dmean優(yōu)于FJ2.5組（P＜0.05），其他評(píng)價(jià)參數(shù)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。圖1為3組計(jì)劃得到的矢狀面劑量分布圖，劑量線從20～50 Gy，圖1所示使用動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)的計(jì)劃組在頭腳方向的劑量跌落更加陡峭。

表1 3組PTV和OAR劑量參數(shù)結(jié)果

圖1 3組計(jì)劃的劑量分布圖

2.2 機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間比較

使用5.0 cm射野寬度可以顯著降低計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，DJ5.0 組與FJ2.5 和DJ2.5 組相比，機(jī)器跳數(shù)分別降低了37.0%、40.7%（P＜0.05），照射時(shí)間分別降低了34.5% 、37.9%（P＜0.05）。另外，在使用相同的射野寬度時(shí)動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)將會(huì)增加機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間，DJ2.5組與FJ2.5組相比分別增加了6.2%和5.5%（P＜0.05）（表1）。

3 討論

HT技術(shù)雖已廣泛地應(yīng)用于臨床，但其因治療時(shí)間較長(zhǎng)而常受到質(zhì)疑[8-9,17]，很少用于SBRT。Pasquier等[17]的研究中比較了10例前列腺癌患者的VMAT和HT計(jì)劃，其中HT和VMAT計(jì)劃組的照射時(shí)間分別是7.4和3.1 min。HT的計(jì)劃設(shè)計(jì)中可以通過(guò)改變調(diào)制因子、螺距和射野寬度等方式縮短照射時(shí)間，其中改變射野寬度可以明顯降低機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間。Hui等[18]研究中，使用射野寬度1 cm的計(jì)劃照射時(shí)間是2.5 cm的2倍，5 cm計(jì)劃的4倍以上。雖然通過(guò)增加射野寬度方法可以有效降低HT的治療時(shí)間，但是射野寬度5.0 cm卻會(huì)對(duì)計(jì)劃質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，較少應(yīng)用于臨床。HT的動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)在靶區(qū)縱向邊緣實(shí)現(xiàn)寬度調(diào)制，鎢門(mén)最小寬度縮短至1 cm，其實(shí)質(zhì)是可以縮短射野的半影寬度。通過(guò)胡志輝等[19]的研究可知，動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)使得5.0 cm射野寬度的半影小于1.0 cm固定鎢門(mén)的半影寬度。動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)中射野半影和散射線的減少，有效地降低了OAR的V5、V10等低劑量照射范圍。由于新版的HT設(shè)備才配置動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)，國(guó)內(nèi)少有關(guān)于HT動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)報(bào)道，特別是HT動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)在肺癌SBRT的應(yīng)用報(bào)道。

本研究比較了DJ2.5、FJ2.5和DJ5.0等技術(shù)在肺癌SBRT中的應(yīng)用，結(jié)果表明，當(dāng)選擇相同射野寬度時(shí)，使用動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)可以降低OAR的受照劑量，提高計(jì)劃質(zhì)量。DJ2.5和FJ2.5組相比，患側(cè)肺的V5、V10和Dmean分別減少了3.7%、1.5%和0.4 Gy、健側(cè)肺的Dmean減少了0.3 Gy。肺的V5、V10、V20和Dmean等劑量學(xué)參數(shù)均與放射性肺炎的發(fā)生密切相關(guān)[20-21]，通過(guò)動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)可以進(jìn)一步減少放射性肺炎發(fā)生的可能。除了肺以外，DJ2.5計(jì)劃的脊髓Dmax、心臟Dmean以及食管Dmean均優(yōu)于FJ2.5組。動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)可以更好地保護(hù)OAR這一結(jié)論與國(guó)外研究結(jié)果一致[11-12,22]。在Manabe等[12]的研究中，DJ2.5得到的計(jì)劃質(zhì)量最好，與FJ2.5和DJ2.5得到的肺V5和V20相比分別降低了3.3%、1.6%、0.7%和0.4%。Sugie等[22]比較了動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)在乳腺癌中的應(yīng)用，對(duì)于大多數(shù)OAR，DJ2.5計(jì)劃組均優(yōu)于FJ2.5和DJ2.5計(jì)劃組。另外，采用相同射野寬度時(shí)，動(dòng)態(tài)鎢門(mén)組得到機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間率高于固定鎢門(mén)組，機(jī)器跳數(shù)和照射時(shí)間分別增加了583 MU和0.6 min。

Rudofsky等[23]研究中比較了10例肺癌患者使用FJ2.5和DJ2.5計(jì)劃的照射時(shí)間，其中FJ2.5計(jì)劃照射時(shí)間為31.9 min，而DJ2.5計(jì)劃將照射時(shí)間縮短了38.8%，只需19.5 min。本研究使用5.0 cm射野寬度結(jié)合動(dòng)態(tài)鎢門(mén)技術(shù)可以顯著降低HT的照射時(shí)間，提高照射效率，DJ5.0、FJ2.5和DJ2.5組的照射時(shí)間分別為7.2、11.0和11.6 min，其中DJ5.0與FJ2.5和DJ2.5組相比，照射時(shí)間分別降低了34.5%和37.9%，而機(jī)器跳數(shù)降低了37.0%和40.7%。另外，DJ5.0和FJ2.5組相比具有相同或者更好的計(jì)劃質(zhì)量，其中DJ5.0組的患側(cè)肺V5、V10和Dmean比FJ2.5組降低了0.7%、0.4%和0.2 Gy，其他OAR的劑量學(xué)參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

4 結(jié)論

綜上所述，射野寬度為5.0 cm的動(dòng)態(tài)鎢門(mén)組可以在得到與FJ2.5組相同或更好計(jì)劃質(zhì)量的同時(shí)有效地降低照射時(shí)間，提高治療效率。因此，綜合考慮計(jì)劃質(zhì)量和治療效率，推薦使用DJ5.0替代FJ2.5應(yīng)用于肺癌SBRT。另外，通過(guò)本研究可知，DJ2.5得到的計(jì)劃質(zhì)量最優(yōu)，如果不考慮治療效率可以使用該照射技術(shù)。