不同肺葉非小細(xì)胞肺癌三維適形放療與調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量學(xué)比較研究

薛英波，馮志宇，邱 冬，譚詩生，李 杭

(貴州省人民醫(yī)院腫瘤科，貴州 貴陽 550002)

不同肺葉非小細(xì)胞肺癌三維適形放療與調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量學(xué)比較研究

薛英波，馮志宇，邱 冬，譚詩生，李 杭

(貴州省人民醫(yī)院腫瘤科，貴州 貴陽 550002)

目的 比較分析不同肺葉非小細(xì)胞肺癌三維適形放療(3D-CRT)與調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)劑量學(xué)特點(diǎn)。方法 選取實(shí)施根治性放療的非小細(xì)胞肺癌患者40例，腫瘤位于上葉者和下葉者各20例，分別制定3D-CRT和IMRT計(jì)劃，分析計(jì)劃靶區(qū)(PTV)和正常組織的劑量分布，分別比較上葉組和下葉組3D-CRT和IMRT計(jì)劃之間的劑量學(xué)參數(shù)。結(jié)果 1)上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的靶區(qū)最小劑量(PTV-Dmin)和適形指數(shù)(CI)明顯高于3D-CRT計(jì)劃，靶區(qū)最大劑量(PTV-Dmax)、靶區(qū)平均劑量(PTV-Dmean)和異質(zhì)性指數(shù)(HI)明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；2)上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺V5～V65和平均肺劑量(MLD)明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺V5低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；3)上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的食管Dmean、V55和心臟V40，上葉組IMRT計(jì)劃的食管V35、心臟Dmean明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；下葉組IMRT計(jì)劃的食管V35、心臟Dmean，上葉組和下葉組的脊髓Dmax低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；4)上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺、食管正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(NTCP)，下葉組的心臟NTCP明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；2種放療計(jì)劃脊髓NTCP比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 在非小細(xì)胞肺癌的根治性放療中，IMRT比3D-CRT更能提高靶區(qū)的適形性和劑量分布的均勻性，IMRT在保護(hù)正常組織器官方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

非小細(xì)胞肺癌；放療；三維適形放療；調(diào)強(qiáng)放療；劑量學(xué)

國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)表明肺癌發(fā)病率和病死率均占惡性腫瘤的首位，放療是肺癌的主要治療方法之一[1]。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、放療和影像技術(shù)的發(fā)展，放療技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中發(fā)展最快的是三維適形放療(three dimensional conformal radiation therapy ，3D-CRT)和調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)。迄今為止，國(guó)內(nèi)外關(guān)于3D-CRT與IMRT在非小細(xì)胞肺癌的劑量學(xué)比較研究較多,但關(guān)于進(jìn)一步分析2種技術(shù)在不同肺葉腫瘤的劑量學(xué)差異的研究卻甚少[2]。因此，我們選取分別位于上葉及下葉且靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸運(yùn)動(dòng)影響小的Ⅰb～Ⅲb期非小細(xì)胞肺癌患者為研究對(duì)象，采用熱塑膜固定減少呼吸運(yùn)動(dòng)，比較位于不同肺葉2種放療技術(shù)對(duì)靶區(qū)與正常組織劑量分布的影響，以提供臨床應(yīng)用參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取在2012年10月至2014年10月在我院住院的實(shí)施根治性放療的非小細(xì)胞肺癌患者，按納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)選擇符合條件的患者進(jìn)入本研究，共納入40例患者，其中腫瘤位于上葉者(上葉組)和下葉者(下葉組)各20例。40例患者中，男24例，女16例；年齡40～80歲(57.43±13.47)歲；鱗癌22例，腺癌18例；臨床分期：Ⅰ期4例，Ⅱ期12例，Ⅲ期24例；20例肺上葉的中位計(jì)劃靶區(qū)(PTV)為347.4(164.7±624.6)cm3，20例肺下葉的中位PTV為326.7(99.3±612.4)cm3。

納入標(biāo)準(zhǔn):1)PS評(píng)分0～1分、年齡40～80歲；2)細(xì)胞學(xué)或組織病理學(xué)證實(shí)的非小細(xì)胞肺癌；3)拒絕手術(shù)或不能耐受手術(shù)及手術(shù)無法切除的Ⅰb～Ⅲb期；4)病灶位于上葉及位于下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小的患者；5)無胸部放療史；6)非妊娠或正在哺乳的婦女；7)無重要臟器功能障礙；8)無肺葉切除或全肺切除史；9)無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

排除標(biāo)準(zhǔn)：1)PS評(píng)分≥2分、年齡<40歲或>80歲；2)小細(xì)胞肺癌或混有小細(xì)胞成分的混合型癌；3)曾接受過胸部放療；4)曾接受過肺葉或全肺切除手術(shù)；5)正在妊娠或哺乳的婦女。

1.2 方法

1.2.1 儀器設(shè)備 1)Pinacle8.0h三維治療計(jì)劃系統(tǒng)；2)放療局域網(wǎng)絡(luò)；3)德國(guó)Siemens公司高精度64排螺旋CT機(jī)；4)瑞典ELEKTA高能直線加速器；5)北京醫(yī)療器械研究所放療模擬定位機(jī)；6)熱塑膜及全碳纖維體位固定器。

1.2.2 技術(shù)路線 選取位于上葉及下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小的Ⅰb～Ⅲb期非小細(xì)胞肺癌各20例，采用熱塑膜固定減少呼吸運(yùn)動(dòng)，由2名副主任醫(yī)師以上職稱的醫(yī)生勾畫靶區(qū)，分別應(yīng)用IMRT和3D-CRT制定放療計(jì)劃。3D-CRT計(jì)劃采用共面5～6野技術(shù)。IMRT計(jì)劃采用共面非等角度5野靜態(tài)IMRT技術(shù)。靶區(qū)包括原發(fā)灶及區(qū)域淋巴結(jié)[CT短徑≥1.0 cm或PET的標(biāo)準(zhǔn)攝取值(suv)≥2.5]，照射劑量60 Gy/30次/6周。要求95%的PTV體積接受60 Gy以上的劑量。劑量計(jì)算均進(jìn)行肺組織不均勻性校正，PTV內(nèi)允許最大的不均勻性為20%。正常組織限量要求：正常肺V20不超過30%、平均肺劑量(mean lung dose，MLD)不超過15 Gy；食管V50不超過50%；心臟V40不超過30%；脊髓最大劑量(Dmax)不超過45 Gy。應(yīng)用劑量體積直方圖(dose volume histogram，DVH)分析PTV和正常組織的劑量分布(肺、食管、心臟、脊髓)。

1.2.3 劑量學(xué)參數(shù) 1)靶區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)：靶區(qū)最小劑量(PTV-Dmin)、靶區(qū)最大劑量(PTV-Dmax)、靶區(qū)平均劑量(PTV-Dmean)；2)靶區(qū)劑量分布評(píng)價(jià)指標(biāo)：適形指數(shù)(conformity index，CI)、異質(zhì)性指數(shù)(heterogeneity index,HI)；3)危機(jī)器官評(píng)價(jià)指標(biāo)：正常肺：V5～V65，MLD;脊髓：Dmax；食管：V35、V55、Dmean;心臟：V40、Dmean；正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(norml tissue complication probability,NTCP)

2 結(jié)果

2.1 2種放療計(jì)劃不同肺葉PTV劑量學(xué)比較 上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的PTV-Dmin和CI明顯高于3D-CRT計(jì)劃，而PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 2種放療計(jì)劃PTV劑量學(xué)比較

2.2 2種放療計(jì)劃不同肺葉肺受量比較 上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺V10～V65和MLD明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺V5低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 2種放療計(jì)劃不同肺葉肺受量比較

2.3 2種放療計(jì)劃危及器官受量比較 上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的食管Dmean、V55和心臟V40，上葉組IMRT計(jì)劃的食管V35和心臟Dmean明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；下葉組IMRT計(jì)劃的食管V35、心臟Dmean，上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的脊髓Dmax低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 2種放療計(jì)劃危及器官受量比較

2.4 2種放療計(jì)劃NTCP比較 上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺、食管NTCP，下葉組的心臟NTCP明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；上葉組2種放療計(jì)劃均無心臟NTCP。上葉組和下葉組2種放療計(jì)劃脊髓NTCP差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4、圖1。

表4 2種放療計(jì)劃NTCP比較

3 討論

非小細(xì)胞肺癌中約30%～40%為局部進(jìn)展期，不能手術(shù)切除，而放化療聯(lián)合是治療局部晚期非小細(xì)胞肺癌的主要治療手段。約64.3%的患者在其治療的不同時(shí)期需要接受放療[3]。然而單純放療效果不盡人意，前瞻性研究顯示，Ⅲ期非小細(xì)胞肺癌放化療2 a生存率為22%～33%[4]。局部未控或復(fù)發(fā)是非小細(xì)胞肺癌治療失敗和生存率低的重要原因之一[5]。根據(jù)基礎(chǔ)放射生物學(xué)原理，要?dú)缗R床治療中的局部晚期非小細(xì)胞肺癌可能需要接近100 Gy的劑量[6]。但由于肺組織耐受劑量的限制，給予60 Gy以上的劑量在常規(guī)放療中是不可能實(shí)現(xiàn)的[6]。肺癌的放療技術(shù)十分復(fù)雜，真正的最佳治療計(jì)劃設(shè)計(jì)是非常困難的，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)精確的靶區(qū)確認(rèn)困難；2)胸腔內(nèi)敏感器官(心臟、肺、食管、脊髓)；3)胸廓外輪廓不規(guī)則；4)治療區(qū)組織密度不均一(肺、骨)；需要不規(guī)則野計(jì)算；器官運(yùn)動(dòng)幅度大(呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟和血管的搏動(dòng))。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、放療和影像技術(shù)的發(fā)展，3D-CRT技術(shù)得到充分發(fā)展，精確性和準(zhǔn)確性也有了提高，使高劑量照射區(qū)域和腫瘤的立體形態(tài)完全一致，能給腫瘤很高的放射劑量，而降低腫瘤周圍正常組織的劑量[7]。IMRT是一項(xiàng)新興的腫瘤放療治療技術(shù)，其可以較大程度控制劑量分布，使腫瘤控制率提高，正常組織的不良反應(yīng)降低[8-9]。IMRT技術(shù)較3D-CRT能夠完成更好的劑量分布，對(duì)危及器官起到更好的保護(hù)作用[10-11]。

盡管目前IMRT計(jì)劃和實(shí)施可廣泛應(yīng)用，但是在如何正確使用IMRT方面仍有許多不確定的地方。IMRT的某些局限性可以被克服，但不恰當(dāng)使用該治療技術(shù)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)很明顯[12]。腫瘤位于不同肺葉隨呼吸運(yùn)動(dòng)發(fā)生移位的大小也不同，其移位對(duì)放療劑量學(xué)精確性有比較大的影響，因此如何在提高腫瘤劑量與降低正常組織劑量之間取得一個(gè)較好的平衡是肺癌放療一直在探索的課題。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于非小細(xì)胞肺癌3D-CRT與IMRT的劑量學(xué)比較研究較多，但針對(duì)不同肺葉的比較研究甚少，位于上葉與位于下葉的腫瘤的不同解剖特點(diǎn)，2種治療技術(shù)的劑量學(xué)是否存在差異值得進(jìn)一步研究。

本研究比較同位于上葉以及同位于下葉的靠近胸壁或與縱隔相連的受呼吸影響較小，同時(shí)采用熱塑膜固定減少呼吸運(yùn)動(dòng)的非小細(xì)胞肺癌的3D-CRT和IMRT計(jì)劃，以明確位于上葉以及位于下葉的非小細(xì)胞肺癌的3D-CRT和IMRT的劑量學(xué)優(yōu)劣。結(jié)果顯示，無論腫瘤位于上葉還是下葉IMRT計(jì)劃的PTV-Dmin和CI明顯高于3D-CRT計(jì)劃，PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明顯低于3D-CRT計(jì)劃，這提示與3D-CRT相比，IMRT計(jì)劃不僅提高了靶區(qū)的適形性，同時(shí)降低了靶區(qū)劑量分布的不均勻性。放射性肺損傷是非小細(xì)胞肺癌放療最常見的放射損傷，本研究結(jié)果顯示，無論腫瘤位于上葉還是下葉，IMRT計(jì)劃的肺V10～V65、MLD和肺 NTCP 明顯低于3D-CRT計(jì)劃，說明IMRT較3D-CRT能更好保護(hù)正常肺組織。目前，關(guān)于肺組織大體積低劑量照射導(dǎo)致的放射性肺損傷問題備受關(guān)注，早期有研究[13-14]顯示，IMRT會(huì)增加肺V5，原因主要與多葉準(zhǔn)直器葉片間漏射和穿射有關(guān)。雖然本研究上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的肺V5與3D-CRT計(jì)劃差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是IMRT計(jì)劃較3D-CRT計(jì)劃平均降低了上葉約3.0%的肺V5值，下葉約1.5%的肺V5值，如果擴(kuò)大樣本數(shù)量，可能會(huì)得出有差異的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)上分析得出，IMRT應(yīng)用于肺上葉應(yīng)該比應(yīng)用于下葉對(duì)于降低肺V5值更有優(yōu)勢(shì)。食管的放射性損傷是影響非小細(xì)胞肺癌放療的主要限制因素之一。本研究采用食管V35、V55、Dmean和NTCP這4個(gè)參數(shù)作為觀察指標(biāo)，結(jié)果顯示，上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的食管Dmean、V55，上葉組IMRT計(jì)劃的食管V35均明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；下葉組IMRT計(jì)劃的食管V35低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明腫瘤位于上葉IMRT計(jì)劃較3D-CRT計(jì)劃能更好保護(hù)食管；另外，在食管保護(hù)方面，IMRT對(duì)腫瘤位于上葉的非小細(xì)胞肺癌比位于腫瘤下葉者更有優(yōu)勢(shì)。有關(guān)放射性心臟損傷的劑量學(xué)參數(shù)的報(bào)道比較少見，本研究選擇心臟Dmean和心臟V40作為觀察指標(biāo)，結(jié)果顯示，上葉組和下葉組IMRT計(jì)劃的心臟V40，上葉組IMRT計(jì)劃的心臟Dmean均明顯低于3D-CRT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；下葉組IMRT計(jì)劃心臟Dmean低于3D-CRT計(jì)劃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明IMRT在保護(hù)心臟方面要優(yōu)于3D-CRT，尤其是對(duì)于上葉的保護(hù)要較下葉有優(yōu)勢(shì)，分析原因可能與原發(fā)灶距離心臟的距離不同有關(guān)，上葉腫瘤距離心臟相對(duì)下葉較遠(yuǎn)，因此，對(duì)于原發(fā)灶位于上葉的非小細(xì)胞肺癌來說，IMRT的優(yōu)勢(shì)在于，在計(jì)劃優(yōu)化時(shí)，心臟優(yōu)化函數(shù)的權(quán)重可以設(shè)置的更小，從而為優(yōu)化各項(xiàng)肺參數(shù)時(shí)保留更大的空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更好的保護(hù)正常肺組織的目的。在設(shè)計(jì)非小細(xì)胞肺癌放療計(jì)劃時(shí)脊髓Dmax不能超過45 Gy，本研究結(jié)果顯示脊髓Dmax均控制在45 Gy之內(nèi)，脊髓的NTCP均小于1%，說明在保護(hù)脊髓方面IMRT計(jì)劃和3D-CRT計(jì)劃無明顯差別。

綜上所述，在非小細(xì)胞肺癌的根治性放療方面，5野IMRT比3D-CRT更能提高靶區(qū)的適形性和劑量分布的均勻性，同時(shí)IMRT在保護(hù)正常組織器官方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。IMRT應(yīng)用于上葉非小細(xì)胞肺癌的優(yōu)勢(shì)大于下葉者，但是本研究納入的樣本數(shù)量較小，可能會(huì)影響研究結(jié)果，為了獲得更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，尚需擴(kuò)大樣本數(shù)量進(jìn)一步研究。

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薛英波(1970-)，女，副主任醫(yī)師，主要從事胸部腫瘤診治工作。E-mail：996050284@qq.com

李杭(1959-)，男，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事胸部腫瘤診治工作。E-mail：lihang.sy@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.020

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0149-04

2016-09-19)