中央型肺癌應(yīng)用IMRT和3-DCRT 實(shí)現(xiàn)SBRT的劑量學(xué)比較

李臘枚，黃高明，周光華

（湖南師范大學(xué)第二附屬醫(yī)院，解放軍第163 醫(yī)院腫瘤科，湖南 長沙 410003）

在中國每年約有600,000 位患者死于肺癌[1]。很多患者因?yàn)樾姆喂δ懿蝗珶o法手術(shù)治療[2]。隨著科技的發(fā)展，很多不能手術(shù)切除的患者也能通過新興的非手術(shù)方法治愈。在這些新興的方法中，立體定向放射治療(Stereotactic Body Radiation Therapy,SBRT)取得了最大的成績。本研究通過比較同一個(gè)體在IMRT 與3-DCRT 技術(shù)下的SBRT 計(jì)劃的優(yōu)缺點(diǎn)，為臨床SBRT 治療個(gè)體化放療方案的選擇提供劑量學(xué)方面的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選擇2011年12月至2012年10月在湖南師范大學(xué)第二附屬醫(yī)院腫瘤科收治的30例中央型肺癌患者（30 個(gè)病灶）。男性13例，女性17例；年齡45-76 歲。所有患者均經(jīng)纖維支氣管鏡病理學(xué)診斷確診為肺癌，腺癌9例，鱗癌21例。腫瘤體積為25.68-103.63cm3，平均65.61 cm3，腫瘤直徑3cm 以下的9例，3-5cm的15例，5-7cm的6例。

1.2 儀器設(shè)備

Siemens 公司KD-ⅡMevatron 型醫(yī)用直線加速器；GAMMEXA3000A 型可移動(dòng)激光定位系統(tǒng)；拓能公司的venus 三維治療計(jì)劃系統(tǒng)；瓦里安Eclipse 逆向治療計(jì)劃系統(tǒng)；西門子16 排螺旋掃描螺旋CT 機(jī)；配套三維固定架，真空袋固定裝置。

1.3 靶區(qū)和周圍危及器官的勾畫

所有患者均在CT 定位下掃描，圖像資料刻錄光盤傳至TPS 治療計(jì)劃系統(tǒng)，由放療醫(yī)師參考ICRU50、62、83 號(hào)報(bào)告，在計(jì)劃系統(tǒng)內(nèi)逐層勾畫出大體腫瘤體積（gross tumor volume，GTV）、臨床靶體積（clinical target volume，CTV）、計(jì)劃靶體積（planning target volume，PTV）和周圍危及器官（organ at risk，OAR）包括脊髓，兩側(cè)肺、心臟和食管。CTV 為在GTV 邊緣腺癌病灶外擴(kuò)8mm，鱗癌外擴(kuò)6mm。CTV 邊緣外擴(kuò)10mm 為計(jì)劃靶區(qū)PTV。

1.4 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

每一套圖像分別7 野、9 野IMRT 計(jì)劃和6 野3-DCRT 計(jì)劃。各計(jì)劃PTV 均給予處方劑量60Gy/12 次，隔日照射1 次。PTV 及各危及器官的優(yōu)化限制條件為處方劑量至少覆蓋95%的PTV；PTV 接受＞110%的處方劑量的體積應(yīng)＜20%；PTV 接受＜93%的處方劑量的體積應(yīng)＜3%；PTV 外的任何地方不能出現(xiàn)＞110%的處方劑量；肺接受＞20Gy的體積數(shù)＜30%；脊髓的最大劑量＜40Gy；全食管的受量＜30Gy，食管接受＞50Gy的體積數(shù)＜50%；心臟1/3的體積≤60Gy。計(jì)劃經(jīng)本科物理師和兩位主治以上醫(yī)師認(rèn)可。

1.5 治療計(jì)劃評(píng)價(jià)參數(shù)

（1）靶區(qū)劑量的比較：①評(píng)估PTV的最大和最小劑量D2%、D98%（D2%和D98%分別為2%和98%的PTV 體積的受照劑量[8]以及D50% 。②比較三種計(jì)劃的靶區(qū)劑量體積參數(shù)VX%（代表X%處方劑量所包繞的靶區(qū)體積）。③適形指數(shù)（CI）和不均勻指數(shù)（HI）。

適形指數(shù)（conformity index，CI）：用以評(píng)價(jià)靶區(qū)與參考等劑量曲面的適形程度（公式1）。VPTV-REF／VPTV ×VPTV-REF／VREF (1) 式中VPTV 為靶體積，VPTV-REF 為參考等劑量線50Gy 所包繞的靶區(qū)體積，VREF 為參考等劑量線50Gy 包繞的所有區(qū)域體積。CI的取值在0～1 之間，等于1 時(shí)表示等劑量線面所包繞的區(qū)域與靶區(qū)完全一致，等于0 時(shí)表示等劑量線所包繞的區(qū)域與靶區(qū)沒有重疊。CI 越接近1，適形度越高。

不均勻指數(shù)（homogeneity index，HI）：用以評(píng)價(jià)PTV 內(nèi)劑量分布均勻性（公式2）。

HI=D2%-D98%/D50%（2）式中D2% 、D98%分別為2%、8%PTV 所受到的照射劑量，D50%為中位劑量，HI 值越大說明超過處方劑量越大，PTV 內(nèi)劑量分布也越不均勻。

（3）重要器官受照劑量的比較：①觀察全肺平均劑量（mean lung dose，MLD）以及接受大于V5、V10、V20、V30、V40、V50 分別為接受5、10、20、30、40、50Gy 劑量照射的正常肺體積占全肺總體積的百分比。②觀察食管平均劑量（Dmean）、V50、V60、D2%用于評(píng)價(jià)各計(jì)劃的食管受照射情況。③觀察心臟接受大于35Gy的照射體積占全心臟體積的百分比（V35），D1/3 為心臟1/3的體積所接受的照射劑量。④觀察脊髓的平均劑量（Dmean）以及1cc 體積的受照射劑量（D1cc）。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有結(jié)果均以mean±SD表示，對(duì)結(jié)果采用SPSS13.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，SNK-Q 檢驗(yàn)進(jìn)行組間兩兩比較。P＜0.05 為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PTV 各參數(shù)、CI、HI的比較

三組計(jì)劃均能滿足劑量學(xué)要求，IMRT 計(jì)劃與3-DCRT 計(jì)劃比較，前者的PTV 最大劑量、平均劑量均較后者提高[表1]；IMRT 計(jì)劃靶區(qū)的CI 平均值高于3-DCRT 計(jì)劃，而靶區(qū)HI 平均值正相反[表1]。

表1 三種放療計(jì)劃PTV 劑量比較(mean±SD)

2.2 全肺、食管、脊髓、心臟各參數(shù)的比較

三種治療計(jì)劃對(duì)全肺的照射情況，IMRT 計(jì)劃對(duì)正常肺組織的照射劑量和照射體積均較3-DCRT 小，而7 野IMRT 計(jì) 劃 比9 野IMRT 計(jì) 劃V5、V10 值小[表2]；食管受照射情況比較顯示，IMRT 計(jì)劃較3-DCRT 計(jì)劃對(duì)食管的照射劑量低，照射體積小[表3]；脊髓受照射情況比較顯示，IMRT 計(jì)劃較3-DCRT 計(jì)劃對(duì)脊髓的照射劑量低，照射體積小[表4]；心臟受照射情況比較顯示，9 野IMRT 計(jì)劃較3-DCRT和7 野IMRT 計(jì)劃對(duì)心臟的照射劑量高，照射體積大[表5]；各項(xiàng)計(jì)劃均能滿足SBRT 在中央型肺癌中應(yīng)用的劑量學(xué)要求，7 野IMRT 計(jì)劃較其他兩項(xiàng)計(jì)劃在劑量學(xué)方面更有優(yōu)勢(shì)，對(duì)周圍組織的保護(hù)更好。

表2 三種治療計(jì)劃全肺劑量比較（mean±SD）

表3 三種治療計(jì)劃食管劑量比較（mean±SD）

表4 三種治療計(jì)劃脊髓劑量比較（mean±SD）

表5 三種治療計(jì)劃心臟劑量比較（mean±SD）

3 討論

SBRT 是以采用現(xiàn)代影像學(xué)技術(shù)正確發(fā)現(xiàn)靶區(qū)，通過立體定位及驗(yàn)證技術(shù)精確瞄準(zhǔn)靶區(qū)，通過計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)特殊射線裝置高劑量摧毀靶區(qū)，將放療副作用及放射損傷降到最低為技術(shù)特征的現(xiàn)代放療過程。采用高分次劑量治療模式是SBRT的最大特征。在本研究中，三組計(jì)劃均能滿足超過95%的PTV 滿足處方劑量要求。9 野IMRT、3-DCRT和7 野IMRT 計(jì) 劃的 靶 區(qū)Dmax、Dmin、Dmean 均能滿足劑量學(xué)要求。而周圍危及器官的受照射劑量和體積均小于研究所設(shè)定的閾值，9 野IMRT、3-DCRT和7 野IMRT 計(jì)劃的肺V20 值、脊髓D2%、食管V50 值、心臟D1/3 值均小于實(shí)驗(yàn)所設(shè)定的肺V20＜30%、脊髓D2%＜40Gy、食管V50＜50%、心臟D1/3≤60Gy 等劑量學(xué)要求，故從劑量學(xué)角度來分析SBRT 可以應(yīng)用于中央型肺癌。

SBRT 采用高分次劑量模式主要從以下幾方面提高療效：首先，SBRT 可以提高放療的BED（生物等效劑量）值，達(dá)到根治的目的，取得與手術(shù)治療相當(dāng)?shù)寞熜?；其次，SBRT 可以縮短治療時(shí)間，有對(duì)抗常規(guī)分割放療腫瘤細(xì)胞加速增殖的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)；再次，SBRT 或許存在一種新的克服乏氧細(xì)胞放射耐受機(jī)制[1]；最后，大分割放療在促進(jìn)腫瘤免疫應(yīng)答方面也發(fā)揮著作用[2]。研究證實(shí)，常規(guī)分割放療采用與SBRT 放療相同的設(shè)備和技術(shù)時(shí)，前者也不能取得與后者一致的滿意療效[3]。SBRT 放療（SBRT 放療是每次放療的劑量大于常規(guī)分割的劑量，間隔2天以上照射1 次）分割方式可以提高腫瘤的LC和完全緩解率（CR），其值分別達(dá)85%-100%[4-5]和62.5%[3]。產(chǎn)生這一差距的原因是，在放療總劑量相同的情況下，SBRT 所對(duì)應(yīng)的BED 值更高[4]。有三方面依據(jù)可以解釋這一現(xiàn)象：第一種支持這一結(jié)論的理論依據(jù)是腫瘤倍增時(shí)間理論，SBRT 放療可以縮短治療時(shí)間，有對(duì)抗常規(guī)分割放療腫瘤細(xì)胞加速增殖的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)。第二種理論依據(jù)是線性二次模型的估計(jì)誤差理論，Brown[1]認(rèn)為SBRT 放療時(shí)或許存在一種新的克服乏氧細(xì)胞放射耐受機(jī)制。第三種理論依據(jù)是免疫應(yīng)答增強(qiáng)機(jī)制理論，Michael[2]認(rèn)為SBRT 放療在促進(jìn)腫瘤免疫應(yīng)答方面也發(fā)揮著作用。但是，在放療毒副反應(yīng)相關(guān)研究中顯示：中央型和周圍型肺癌放療后3年內(nèi)2 或3 級(jí)放射性肺炎的累積發(fā)病率分別為25%和13%[6]，因此，SBRT 應(yīng)用與中央型肺癌時(shí)技術(shù)的選擇應(yīng)該更加慎重。

在本研究中，各組計(jì)劃均能滿足處方要求，處方劑量至少覆蓋95%的PTV；PTV 接受＞110%的處方劑量的體積＜20%；PTV 接受＜93%的處方劑量的體積＜3%；PTV 外的任何地方均沒有出現(xiàn)＞110%的處方劑量。IMRT組高劑量曲線包繞PTV 較3-DCRT 更為緊密，邊緣形成的劑量梯度更陡。這中現(xiàn)象量化的表達(dá)就是HI和CI 值，以往的研究均采用ICRU 第62 號(hào)報(bào)告來確定靶區(qū)的適形指數(shù)（CI）和均勻性指數(shù)（HI），但在ICRU 第83 號(hào)[7]報(bào)告指出，在精確放射治療如：3-DCRT、IMRT 等放療技術(shù)中，不再報(bào)告PTV的最大劑量和最小劑量，而用接近二者的D2%和D98%來代替。故HI 計(jì)算為HI=D2%-D98%/D50%，我們的研究中9 野IMRT，3-DCRT，7 野IMRT 計(jì)劃的適形指數(shù)（CI）分別為0.77±0.025，0.64±0.023，0.76±0.029，IMRT 各組的靶區(qū)適形度較3-DCRT 計(jì)劃高，說明IMRT 計(jì)劃在三維方向上高劑量分布的形狀與靶區(qū)的吻合度優(yōu)于3-DCRT 計(jì)劃，在這種高度適形的基礎(chǔ)上，IMRT技術(shù)下增加靶區(qū)的劑量更為安全有效，有利于腫瘤的局部控制。9 野IMRT，3-DCRT，7 野IMRT 計(jì)劃的HI 值分別為1.35±0.14，1.04±0.08，1.33±0.14，IMRT 較3-DCRT 技術(shù)靶區(qū)劑量的均勻性下降，即在IMRT 計(jì)劃中靶區(qū)內(nèi)的劑量線分布更為緊密，而接近靶區(qū)邊緣時(shí)，劑量梯度突然增加，劑量線的分布突然減少，IMRT 計(jì)劃中靶區(qū)的劑量曲線均較3-DCRT 包繞靶區(qū)更加緊密，接近靶區(qū)周圍時(shí)梯度更大，在靶區(qū)部分劑量分布更集中，劑量率也越高，故正常肺組織的受照劑量和體積也更少。

雖然我們的研究在劑量學(xué)上證實(shí)了SBRT 可以應(yīng)用于中央型肺癌，但是，我們的研究目前僅限于劑量學(xué)方面的研究，SBRT 技術(shù)的開展對(duì)設(shè)備、技術(shù)、人員的要求很高，在臨床上廣泛開展的條件還不是很成熟，需要開展大規(guī)模的臨床觀察研究來證實(shí)其臨床上的實(shí)用性和安全性，相信隨著設(shè)備、技術(shù)的進(jìn)步，人才的培養(yǎng)，SBRT 在NSCLC中的應(yīng)用會(huì)取得突破。

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