肺癌RapidArc-SBRT與IMRT治療計劃的劑量學(xué)比較

孫長江，李 軍，張西志，張先穩(wěn)，桂龍剛，王軍良，陳永東

(1.蘇北人民醫(yī)院放療科，江蘇 揚(yáng)州 225001；2.中國人民解放軍第307醫(yī)院放療科，北京 100071；3.揚(yáng)州洪泉醫(yī)院放療科，江蘇 揚(yáng)州 225200)

肺癌RapidArc-SBRT與IMRT治療計劃的劑量學(xué)比較

孫長江1，李 軍1，張西志1，張先穩(wěn)1，桂龍剛1，王軍良2，陳永東3

(1.蘇北人民醫(yī)院放療科，江蘇 揚(yáng)州 225001；2.中國人民解放軍第307醫(yī)院放療科，北京 100071；3.揚(yáng)州洪泉醫(yī)院放療科，江蘇 揚(yáng)州 225200)

目的 通過對基于旋轉(zhuǎn)拉弧調(diào)強(qiáng)的立體定向放療(RapidArc-SBRT)與調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)的治療計劃的比較、分析，從物理劑量上評估了RapidArc-SBRT與IMRT各自的優(yōu)勢,并指出臨床應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。方法 選取20例非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者進(jìn)行研究，要求患者靶區(qū)比較規(guī)則，最大直徑不超過5 cm，距脊髓的間隙至少大于1 cm。RapidArc-SBRT計劃采用旋轉(zhuǎn)拉弧適形技術(shù)，IMRT采用固定野動態(tài)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，所有計劃的處方劑量均為60 Gy，選取合適的方案作為最終的比較計劃。結(jié)果 RapidArc-SBRT計劃肺的V5、V10明顯高于IMRT計劃，但V15、V20、V30、V40低于IMRT計劃；脊髓、食管受量與距計劃靶區(qū)(PTV)的距離大小有關(guān)，心臟的RapidArc-SBRT計劃有降低的趨勢；2種計劃靶區(qū)的適形指數(shù)(CI)相差較小，RapidArc-SBRT計劃的靶區(qū)均勻性優(yōu)于IMRT計劃；RapidArc-SBRT計劃在治療總跳數(shù)和治療時間上有明顯優(yōu)勢。結(jié)論 對于合適的NSCLC患者，RapidArc-SBRT計劃具有一定的優(yōu)勢，靶區(qū)劑量更均勻，總治療跳數(shù)少，治療時間短。

肺癌；基于旋轉(zhuǎn)拉弧調(diào)強(qiáng)的立體定向放療；調(diào)強(qiáng)放療；治療計劃；劑量學(xué)比較

調(diào)強(qiáng)放療(intensity modulation radiated therapy，IMRT)是非小細(xì)胞肺癌的主要治療手段之一，其治療后患者的5 a生存率為10%～30%，中位生存時間為12～16個月，5 a局部控制率為50%～70%[1-2]。腫瘤劑量的增加是提高局部控制率的一個重要因素，基于旋轉(zhuǎn)拉弧調(diào)強(qiáng)的立體定向放療(stereotactic body radiation therapy，RapidArc-SBRT)結(jié)合了旋轉(zhuǎn)三維適形技術(shù)和立體定向方法給予腫瘤更高的劑量。來自國外關(guān)于RapidArc-SBRT的研究發(fā)現(xiàn)，每天給予更高的單次量，3 a局部控制率達(dá)到70%～90%，2 a平均生存率達(dá)到50%[3-4]。

本研究主要對RapidArc-SBRT與IMRT的治療計劃進(jìn)行比較、分析，從物理劑量上評估了RapidArc-SBRT與IMRT各自的優(yōu)勢及在臨床應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題，以期更好為臨床服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 病例選擇 選取2015年6月至2015年12月在蘇北人民醫(yī)院放療中心運(yùn)用Varian IX加速器(具有RapidArc旋轉(zhuǎn)拉弧調(diào)強(qiáng))上進(jìn)行根治性放療的Ⅰ～Ⅲ期NSCLC患者20例，靶區(qū)要求形狀較規(guī)則，體積適中，與脊髓之間的間隙距離大于1 cm。20例患者中位靶區(qū)體積為109.8(98.7～155.7)cm3。

1.2 CT模擬定位及靶區(qū)勾畫與定義 患者上舉上肢，采用仰臥位，并用熱塑體模進(jìn)行體位固定。通過美國GE公司大孔徑定位CT進(jìn)行掃描，患者自由平靜呼吸，其中層厚選擇5 mm，掃描范圍包括從下頜至全胸廓的所有區(qū)域，掃描過程中患者保持自由平靜呼吸。將掃描后的CT圖像序列傳至Eclipse TPS系統(tǒng)，并由醫(yī)生勾畫出靶區(qū)和危及器官(organs at risk，OARs)，勾畫的病灶靶區(qū)(GTV)包括肺內(nèi)原發(fā)灶、縱隔淋巴結(jié)和轉(zhuǎn)移肺門，計劃靶區(qū)(PTV)為GTV均勻外放1 cm形成的區(qū)域。OARs包括心臟、脊髓、食管、正常肺(雙肺減去PTV后剩下的體積)。

1.3 計劃設(shè)計 利用Eclipse TPS分別設(shè)計RapidArc-SBRT和IMRT治療計劃，要求處方劑量相同，對肺組織不均質(zhì)進(jìn)行校正，因此劑量計算算法采用基于筆形束卷積疊加算法。X線能量均采用6 MV。RapidArc-SBRT計劃：采用旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)，根據(jù)患者的靶區(qū)范圍，選擇合適的弧數(shù)和起始角度，進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化設(shè)計，并在滿足臨床要求的前提下，選出最優(yōu)的計劃。IMRT計劃：采用固定野調(diào)強(qiáng)技術(shù)，視具體病例采用5、7、9個射野進(jìn)行設(shè)計，多葉光柵(multileaf collimator，MLC)運(yùn)動方式選擇動態(tài)調(diào)強(qiáng)方式，計算網(wǎng)格大小為2.5 mm。將各個患者的計劃進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，并在滿足臨床要求的前提下，選出最優(yōu)的計劃。

1.4 計劃評估和比較 將PTV歸一到99%的體積至少滿足處方劑量的95%，利用劑量體積直方圖評價以下各指標(biāo)。PTV：需要評價其平均劑量Dmean、適形指數(shù)(conformal index，CI)和均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)。OARs：正常肺需要評估其V5、V10、V20、V30、V40；食管需要評估其V55；心臟需要評估其V40；脊髓需要評估Dmax(最大值)。除此以外，還要比較這2種計劃的機(jī)器總跳數(shù)MU。

2 結(jié)果

2.1 正常肺受量 RapidArc-SBRT計劃的V5、V10的值明顯大于IMRT，肺的V15、V20、V30、V40的值RapidArc-SBRT計劃要低于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。見表1。

表1 RapidArc-SBRT與IMRT計劃正常肺受量比較 Gy

2.2 其他關(guān)鍵器官的受量 對于RapidArc-SBRT與IMRT的計劃脊髓、食管最大受量和平均受量均與距PTV的間隔距離大小相關(guān)，2種計劃的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；對于心臟V40，RapidArc-SBRT計劃比IMRT計劃有降低趨勢(P<0.05)。見表2。

表2 RapidArc-SBRT與IMRT計劃食管、心臟和脊髓受量比較

2.3 PTV的指標(biāo) PTV的CI指數(shù),RapidArc-SBRT計劃與IMRT計劃相差較小，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；HI指數(shù)RapidArc-SBRT計劃要好于IMRT計劃(P<0.05)。見表3。

表3 RapidArc-SBRT與IMRT計劃靶區(qū)CI、HI的比較

2.4 機(jī)器跳數(shù)和治療時間 RapidArc-SBRT計劃的機(jī)器跳數(shù)要少于IMRT，治療時間也少于IMRT(P均<0.05)。見表4(P均<0.05)。

表4 RapidArc-SBRT與IMRT機(jī)器跳數(shù)、治療時間的比較

3 討論

腫瘤周圍正常組織器官限量往往是導(dǎo)致放療劑量不能提高的主要因素。采用更先進(jìn)的治療技術(shù)，提高PTV的受量，減少正常組織的受量，能夠提高NSCLC患者的生存率和局部控制率。RapidArc-SBRT技術(shù)作為一種新的治療模式用于治療NSCLC患者已取得好的效果[5-8]。

放射性肺損傷是肺癌放療要考慮的重要指標(biāo)，一些研究提示中位肺受量是有效的預(yù)測指標(biāo)，另外一些研究認(rèn)為V20、V30為最佳的預(yù)測參數(shù)，V5近年來受到普遍關(guān)注，RapidArc-SBRT與IMRT計劃相比由于增加射野的數(shù)量，使得PTV周圍的劑量梯度更大，但是低劑量照射面積增加；但在實際治療應(yīng)用中，由于IMRT計劃的機(jī)器總跳數(shù)顯著多于RapidArc-SBRT，導(dǎo)致IMRT 計劃的治療時間較長，這也會導(dǎo)致正常組織器官接受更多的低劑量照射。

RapidArc-SBRT計劃的好壞與腫瘤的形狀、大小、與周圍危機(jī)器官的位置都有很大關(guān)系；另外，MLC的葉片寬度對于最后包繞PTV劑量曲線的梯度大小是主要影響因素，要求實施RapidArc-SBRT的計劃葉片寬度≤5 mm，這樣才能保證有小的劑量半影。

本研究結(jié)果顯示，RapidArc-SBRT計劃肺的V5、V10明顯高于IMRT計劃，但V15、V20、V30、V40要低于IMRT計劃；脊髓、食管受量與距PTV的距離大小有關(guān)，心臟的RapidArc-SBRT計劃有降低的趨勢；2種計劃靶區(qū)的CI相差較小，RapidArc-SBRT計劃靶區(qū)的HI要好于IMRT計劃；RapidArc-SBRT計劃在治療總跳數(shù)和治療時間上有明顯優(yōu)勢。這些結(jié)果提示，對于合適的NSCLC患者，RapidArc-SBRT計劃具有一定的優(yōu)勢，靶區(qū)劑量更均勻，總治療跳數(shù)少，治療時間短。這也進(jìn)一步說明，圖像引導(dǎo)能夠提高定位的準(zhǔn)確性，減少OARs與靶區(qū)位置的不確定性。RapidArc-SBRT治療結(jié)合圖像引導(dǎo)能夠保證治療的準(zhǔn)確性。

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孫長江(1972-)，男，主任醫(yī)師，主要從事腫瘤放療和臨床劑量學(xué)工作。E-mail: scjly@aliyun.com

李軍(1975-)，男，博士在讀，高級工程師，主要從事腫瘤放射物理學(xué)研究工作。E-mail: lijun19751000@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.019

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0146-03

2016-03-12)