圖像引導下非小細胞肺癌放療研究進展

常 青，李珠明，王新花

（包頭醫(yī)學院，內(nèi)蒙古包頭014030）

圖像引導下非小細胞肺癌放療研究進展

常 青，李珠明，王新花

（包頭醫(yī)學院，內(nèi)蒙古包頭014030）

圖像引導；非小細胞肺癌；放療

非小細胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）在城市人口中發(fā)病率逐年升高，且死亡率居常見惡性腫瘤的首位。但部分患者合并其他內(nèi)科疾病或患者體弱不能耐受手術治療、或已發(fā)展為局部晚期非小細胞肺癌（locally advanced non small cell lung cancer，LANSCLC），失去根治性手術的機會，對這類患者放療是一種有效的治療手段，其對患者局部損傷輕，并發(fā)癥也最少，因此逐漸成為最為有效的非手術治療手段之一。近年來發(fā)展起來的圖像引導下放療（image guided radiotherapy，IGRT）通過精確定位、精確計劃、精確治療來提高腫瘤局部的照射劑量，并減少對周圍正常組織的放射性損傷，可明顯改善患者生活質(zhì)量，延長患者的生存時間。本文旨在對IGRT在NSCLC中的應用研究進展進行綜述。

1 IGRT的定義

IGRT是一種四維放療技術，是繼三維適形放療（three dimensional conformal radiation therapy，3DCRT）和調(diào)強放療（intensity modulation radiated therapy，IMRT）后腫瘤放療領域最先進的放療技術，其在三維技術的基礎上加入時間因數(shù)的概念，充分考慮解剖組織在治療過程中的運動和分次治療間的位移誤差，在定位、計劃設計及加速器治療過程中，校正患者擺位誤差、調(diào)整后續(xù)放療計劃或引導射線束實時照射。在NSCLC放療中醫(yī)生勾畫腫瘤靶區(qū)的不確定性，使靶區(qū)勾畫發(fā)生誤差，腫瘤靶區(qū)周邊的器官運動會使靶器官發(fā)生運動［1-2］，同時放療中，腫瘤位置可能發(fā)生變化，會發(fā)生腫瘤靶區(qū)的漏照和周圍正常器官組織受照體積增加［3］，IGRT可以很好解決以上問題。

2 IGRT在肺癌放療中的實現(xiàn)方式

2.1 呼吸門控技術放療中需要重點解決的問題之一是由呼吸和器官運動引起的腫瘤運動，肺內(nèi)腫瘤在呼吸過程中主要引起位置移動，導致計劃和實際治療的解剖位置關系不同；還可引起肺組織容積和密度變化，導致射野半影改變及與肺組織交界區(qū)腫瘤低劑量。主要的處理方法是在放射靶區(qū)外擴一定標準范圍，但是個體之間呼吸動度存在很大差異，對于不同患者可能會產(chǎn)生靶區(qū)漏照或正常組織受照過多的后果，因此使用呼吸門控技術不僅可以縮小治療范圍，還可以提高腫瘤靶區(qū)劑量［4］。

呼吸門控技術的原理是控制射束發(fā)出射線與呼吸周期的特定時相保持一致［5-6］，先是通過4D-CT技術復 釆集不同呼吸時相的腫瘤患者圖像，圖像包括腫瘤活動，再將每個時相的投影集中，重建圖像，選擇適合的圖像子集上進行劑量計算及重建，設計照射計劃，利用呼吸監(jiān)測設備檢測患者治療時的呼吸運動，發(fā)送信號至直線加速器，控制射線的發(fā)射?，F(xiàn)在有2種呼吸門控技術：一種是根據(jù)腫瘤的實際位點或腫瘤的標志物來控制射束照射開關，稱為呼吸信號門控；另一種是根據(jù)呼吸時相控制射束照射開關，稱為呼吸時相門控。呼吸門控技術的目的是降低呼吸運動對放療的影響，比較適合進行大分割放療的Ⅰ～Ⅱ期肺癌患者，因為小腫瘤受呼吸運動的影響更大，對于橫膈下腫瘤也適合用呼吸門控技術。

2.2 四維放療四維放療具有三維重建的優(yōu)點，并將時間因素融合在內(nèi)的影像定位、計劃設計及治療實施各個階段明確，同時考慮解剖結(jié)構(gòu)隨時間及個體化內(nèi)靶體積（internal target volume，ITV）變化及呼吸周期變化的放療技術。定位時采用呼吸監(jiān)控設備監(jiān)測患者呼吸，得到多套三維圖像，融合后得到1個呼吸周期的靶區(qū)完整運動圖像。利用四維圖像設計，在治療中監(jiān)測患者呼吸運動，當呼吸達到某個時相時，以更加準確觀察到腫瘤的運動和形狀變化，精確勾畫出放療靶區(qū)，同時準確掌握腫瘤在不同呼吸時相的運動范圍，在合適的時段進行門控治療。習勉等［7］應用4D-CT技術于肺部腫瘤患者，勾畫出ITV并設計放療計劃，與三維放療計劃比較，靶區(qū)體積明顯減低，肝組織的平均劑量下降10%，靶區(qū)劑量則增加8%，在保護正常組織的前提下，提高腫瘤控制率。

2.3 圖像引導的立體定向治療圖像引導的立體定向治療要求體位固定準確，通過圖像引導技術對腫瘤組織實施大劑量的照射，減少周圍正常組織受量。部分早期NSCLC患者常規(guī)放療局部控制率低，不適合手術治療，適合大分割立體定向放療，運用圖像引導技術，減少擺位誤差的不確定因素和靶區(qū)運動，以減少照射體積，增加每日治療劑量，縮短治療時間，改善局部控制率。大分割立體定向放療患者，每次治療前都使用圖像引導技術校正擺位誤差，在治療過程中，通過圖像引導觀察腫瘤體積和位置的變化，治療中心也隨之改變，確保覆蓋靶區(qū)和減少危及器官受量，結(jié)果接受大分割立體定向治療患者5 a控制率和總體生存率遠好于接受常規(guī)放療患者，并且放療反應較低。

2.4 自適應放療常規(guī)放療計劃是依照放療前的定位CT設計的，但實際情況是患者靶區(qū)會發(fā)生移位和變形，如體質(zhì)量變化、腫瘤回縮或增大、周圍器官運動等影響因素［8］。自適應放療是由IGRT技術發(fā)展延伸的新型放療技術，是通過治療中獲得的反饋信息（如腫瘤體積、位置的變化）分析治療與原計劃預測的差距，如果差距在臨床上可以接受，則可以保持不變，如果差距過大，可以離線方式修改計劃［9］，先在線獲取治療時的解剖影像，從而進行后續(xù)治療計劃的重新設計，以保證靶區(qū)劑量的同時降低周圍正常組織受量，減少放療反應的發(fā)生。Mackie等［10］提出的螺旋斷層設計思路發(fā)展為現(xiàn)在的自適應螺旋斷層放療，可實現(xiàn)自適應輪廓再勾畫、再計劃、分次劑量累計，成為取代IMRT的最佳技術。在放療治療過程中，患者肺部解剖結(jié)構(gòu)的位移、靶區(qū)退縮或器官運動均可導致劑量分布的偏差。目前有研究采用直線加速器自身配置的錐形束CT（CBCT）在分次治療時采集的圖像資料，利用變形配準軟件在CBCT圖像上重新勾畫靶區(qū)，并移植到原始定位CT圖像上形成新的組織輪廓，進行自適應計劃的重新優(yōu)化設計和靶區(qū)及周圍危及器官的實際劑量累積計算，并據(jù)此調(diào)整后期治療的處方劑量，最終達到降低正常組織損傷的同時提高靶區(qū)劑量的目的。采用基于CBCT圖像的自適應放療可在精確計算危及器官及腫瘤靶區(qū)的累積劑量的基礎上提高分次照射劑量，如果可以再進一步優(yōu)化自適應放療計劃設計所需時間，此放療技術將發(fā)展成為可與自適應螺旋斷層放療相媲美的新型技術。

3 PET-CT在NSCLC放療中的應用

PET-CT在NSCLC分期方面與傳統(tǒng)的影像手段相比，敏感性、特異性和準確性都要高。特別PET-CT在探測遠處轉(zhuǎn)移方面更是具有不可替代的作用。由于PET-CT探查出遠處轉(zhuǎn)移或新的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，可以導致病變范圍的擴大，經(jīng)PET-CT檢查后患者的TNM分期有可能會發(fā)生改變，因此放療具體方案也會相應的發(fā)生調(diào)整。NSCLC放療分為3種主要方式：根治性、姑息性和綜合放療，要根據(jù)患者不同的病情而選擇合適的治療方式。Mah等［11］對30例CT難以確定腫瘤邊界的NSCLC患者，進行PET-CT檢查后，有24%～70%的病例PTV減小，30%～76%的病例增加，PTV也相應發(fā)生了一定程度的改變。因此認為在制定放療方案的過程中PET-CT占有重要地位，行PET-CT檢查后再進行方案的制定是非常關鍵的一步。

3.1 PET-CT在確定放療靶區(qū)中的應用勾畫靶區(qū)是制訂放療計劃的基礎步驟，也是最為重要的一步。PET-CT在確定NSCLC放療靶區(qū)中的應用主要是發(fā)現(xiàn)新的縱隔轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，使得靶體積增大，同時PET-CT能夠較好顯示病變范圍，容易區(qū)分病變和正常組織，使得原來包括在治療體積內(nèi)的正常組織排除在外，治療體積因此而減小。大多研究［12-14］發(fā)現(xiàn)，PET-CT在對NSCLC患者進行放療靶區(qū)的勾畫時，發(fā)揮著重要作用。Bradley等［15］的研究結(jié)果顯示，58%（14/24）的患者的放療體積由于PET-CT而改變，其中3例存在肺不張的患者由于PET-CT將病變和不張的肺組織區(qū)分開來，而使靶體積減小。PET-CT技術可以提高惡性腫瘤放療靶區(qū)勾畫的一致性，在各類惡性腫瘤原發(fā)灶的放療靶區(qū)的勾畫過程中，起著關鍵性的作用。

3.2 PET-CT在NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及減少呼吸運動放療靶區(qū)中的應用在CT圖像上進行靶區(qū)勾畫易產(chǎn)生空間遺漏，空間遺漏主要來自病變范圍確定（主要是縱隔淋巴結(jié)的判定）和呼吸運動的影響。國內(nèi)外研究［16-17］表明，NSCLC的放療靶區(qū)包括：影像學上顯示的原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)，呼吸動度和誤差所形成的計劃靶區(qū)，在根治性放療NSCLC的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)勾畫過程中，PET-CT技術有重要的參考價值，因為其檢測準確性遠遠高于CT。Vanuytsel等［18］的研究結(jié)果顯示以PET-CT為基礎的PTV沒有空間遺漏問題，明顯優(yōu)于以CT為基礎的PTV，并且以CT為基礎的PTV所包括的正常組織大大多于以PET-CT為基礎的PTV。

3.3 PET-CT在對于危險器官受量的影響及生物靶區(qū)中的應用價值靶區(qū)勾畫的準確性提高，射野角度的優(yōu)化，將會減少正常肺組織、心臟以及食管的受照劑量。Bradley等［15］指出GTV減小會使相應的平均肺劑量、受量≥20 Gy的肺體積、平均食管劑量減小，反之亦然。Mah等［11］研究發(fā)現(xiàn)，PET-CT雖然引起PTV的改變，受量≥20 Gy的肺體積卻沒有明顯變化。采用PET-CT勾畫靶區(qū)和腫瘤內(nèi)的乏氧區(qū)，有望提高腫瘤患者的局部空置率和生存時間［19］。腫瘤組織的乏氧會影響到放療的敏感性和治療的最終療效。放射生物學成像技術是一種能夠提供腫瘤組織是否乏氧的成像技術之一。乏氧的存在與否是腫瘤放療局部控制的影響因素之一。如果直接測定惡性腫瘤中乏氧細胞的分布和數(shù)量后使用乏氧增敏劑或合理改變放療劑量的分布，對腫瘤組織區(qū)域內(nèi)進行加量放療，就能夠提高放療效果。

綜上所述，圖像引導放療技術可以大大提高放療的精準度和準確度，在保證靶區(qū)劑量的同時，降低周圍正常器官組織的受照劑量，從而達到提高腫瘤局部控制率和降低放療并發(fā)癥的概率。在未來的放療中，期待在圖像引導技術及計算機輔助模擬設備有更進一步的發(fā)展，為腫瘤放療提供更加精準、更加簡便易行的新技術。

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10.3969/j.issn.1673-5412.2014.02.034

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A

1673-5412（2014）02-0183-03

2013-04-25）

常青（1977-），男，碩士在讀，主要從事腫瘤放療研究。E-mail：hyqyfr@126.com