非小细胞肺癌PET-CT定位同步加量调强放射治疗的剂量学研究

温翠侠 任洪荣 丁 纪 于大海 管 峦 朱 峰 章龙珍

在非小细胞肺癌放射治疗中，由于受周围正常组织(包括肺、食管、脊髓、心脏等)的耐受剂量的限制，肿瘤区总照射剂量很难超过60～70 Gy。因此，如何采用先进的放疗技术减少正常组织受照体积与剂量，从而提高肿瘤靶区照射剂量是目前大家关注的焦点。同步加量调强放射治疗技术(SMART)能最大限度地将放射剂量集中在靶区内以杀灭肿瘤细胞，并使周围正常组织和器官少受或免受不必要的放射。但此技术在肺癌中的报道较少，考虑与此技术使肺低剂量体积增加、CT图像下靶区勾画的局限性有关。PET-CT定位同时提供解剖性信息和代谢性信息，提高了靶区勾画的精确度。选取10例局部晚期非小细胞肺癌，分析PET-CT定位对局部晚期非小细胞肺癌调强放射治疗的剂量学影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取徐州市中心医院收治的行PET-CT定位的非小细胞肺癌患者10例，其中男性6例，女性4例；年龄38～65岁，中位年龄50岁；临床分期(UICC 2002年)：ⅢA期7例，ⅢB期3例。

1.2 体位固定及定位

所有患者取仰卧位，双手抱肘置于额顶，用热塑体膜固定胸部。在模拟机上确定扫描中心，并在激光灯下，将等中心在体膜上的投影(一前、两侧)用金属点标记。在上述体位下，行PET-CT/增强CT扫描，扫描范围从下颌到肾上极，层厚3～5 mm，层距5 mm。将扫描所得的PET-CT/CT图像通过网络传送到pinnacle三维计划系统中。

1.3 计划制定

1.3.1 靶区勾画 根据国际辐射单位和测定委员会(ICRU)50和 62号报告对靶区的规定行靶区勾画，GTV(GTVT /GTVN)、CTV、PTV定义同文献报道[1]，GTV外扩0.5～1.0 cm为PTV1。靶区勾画时，肺部病变在肺窗上勾画(窗宽1600 HU，窗位-600HU)，纵隔病变在纵隔窗上勾画(窗宽400 HU，窗位20 HU)，PET-CT图像下勾画靶区时结合SUV≥2.5定义为阳性。为减轻靶区勾画中主观因素的影响，由两位年资较高的医生共同勾画。

1.3.2 处方剂量 同一患者制定3种放疗计划：PET-CT图像下制定SMART计划(A组)，CT图像下制定SMART计划(B组)和CT图像下制定3D-CRT计划(C组)。均采用6MV-X线，A、B组CTV：50 Gy/28次，1.8 Gy/次；GTV：64 Gy/28次，2.3 Gy/次。C组第一阶段CTV：50 Gy/25次，2.0 Gy/次；第二阶段GTV：14 Gy/7次，2.0 Gy/次。靶区剂量规定与危及器官剂量限制同文献[2]。

1.3.3 lMRT计划设计 采用共面5～7野，射野角度和优化条件由医师和物理师制定。计划制定时首先要考虑危及器官(正常肺组织、脊髓等)的受照剂量是否在其耐受剂量范围内；其次考虑靶区的物理适形度与剂量适形度(首先满足GTV,再考虑CTV)；最后要考虑其它邻近正常组织的受照剂量。

1.4 评价指标

肿瘤靶区评价指标有：适形度指数(CI )[CI =Vt,ref/Vt×Vt,ref/Vref， Vt,ref为参考等剂量线面所包绕的靶区体积；Vt为靶区体积；Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积；CI值范围是0～1,CI值越大,表示适形度越好]；均匀性指数(HI)[ HI =D5/D95，D5为5%靶区接受的最低剂量；D95为95%靶区接受的最低剂量,即处方剂量。HI值越小(接近1),表示靶区剂量均匀性越好]。因 PTV1位于PTV之内，故仅评价PTVl的剂量均匀性。正常组织的评价指标主要有肺V5、肺V10、肺V20、肺V30、MLD，食管V55和脊髓Dmax。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 3种计划对靶区剂量学影响

从DVH图和等剂量曲线分析，患者均能达到满意的剂量要求，见表1。

2.2 3种放疗计划对周围正常组织剂量学的影响 (表2)

表1 3组间靶区剂量均匀性与适形性比较

注：△为与A组比较，P>0.05；*为与A组比较，P<0.05；#为与B组比较，P<0.05

表2 正常组织受照剂量/体积比较

注：#为与B、C组比较，P均<0.05；△为与C组比较，P>0.05；*为与C组比较，P<0.05

3 讨论

以CT定位为基础的三维适形放射治疗技术(3D-CRT)已广泛应用于非小细胞肺癌，在保护周围正常组织，提高肿瘤靶区照射剂量方面有明显的优势[3]。然而受肺部病变周围正常器官和组织(如正常肺组织、脊髓等)剂量限制的影响，仍无法进一步提高肿瘤区放射治疗总剂量。SMART技术与3D-CRT技术相比，其优势表现在：①有更好的物理剂量适形性，能显著降低周围正常组织的放射受量，因而在保护正常组织的基础上进一步提高放疗剂量；②同时实现多个不同靶区的不同剂量要求，以期增加GTV每次分割剂量，增加GTV的生物效应剂量，缩短总治疗时间。③整个治疗过程SMART技术只可进行一次计划，与3D-CRT技术的多阶段计划相比，节省了计划和验证的时间。此技术在头颈部肿瘤放射治疗中疗效明显[4]，但在非小细胞肺癌放射治疗中应用较少。分析原因有以下两点：①基于调强技术(IMRT)使靶区剂量分布不均匀性增大的特点。由于非小细胞肺癌CT图像下靶区勾画的局限性及呼吸运动的影响，很有可能出现脱靶和周围正常组织损伤增加。②基于IMRT技术会使正常肺组织受到更大体积的、有损伤的低剂量照射，而低剂量区体积与急性放射性肺炎的关系密切。PET-CT定位技术在PET功能成像优点的基础上增加了准确定位信息，将PET灵敏反映组织代谢变化和CT清楚显示病灶及周围结构特征相结合，在肺癌放射治疗中的价值远远大于单独的PET和CT[5～7]。为减轻上述原因的影响，本研究行同一患者PET-CT定位SMART计划、CT定位SMART计划与常规CT定位3D-CRT计划剂量学优劣的对比研究，以期寻找最佳治疗方案。

3.1 对靶区剂量学的影响

目前，有关PET-CT定位对靶区剂量学研究主要集中在PET-CT定位勾画GTV，靶区范围的减少有助于进一步提高放射剂量，同时不增加正常组织损伤[8，9]。调强技术对非小细胞肺癌靶区剂量学研究发现[2]：调强技术可提高靶区的适形性，靶区内剂量不均匀性增加。本研究通过对同一患者3种治疗计划靶区剂量均匀性和适形性对比发现：①PET-CT定位SMART计划、CT定位SMART计划与CT定位3D-CRT计划比较，PTV1、PTV适形性及PTV1均匀性均有统计学差异。说明调强技术明显提高了靶区适形性，但靶区不均匀性有所增加。②PET-CT定位SMART计划与CT定位SMART计划比较，PTV1、PTV适形性及PTV1均匀性略提高，但均无统计学差异。说明本组研究未发现PET-CT定位在靶区剂量均匀性和适形性上的明显优势,不除外样本量少的原因存在，我们会增加样本量继续观察。

3.2 对周围正常组织器官剂量学的影响

在非小细胞肺癌放射治疗计划设计中，需要注意的正常组织器官包括肺、食管、脊髓、心脏等，其中最重要的组织是肺组织。目前，关于肺的影响参数有V5、V10、V20、V30及MLD。常用的发生放射性肺炎的预测指标是V20、V30及MLD。多数文献报道：PET-CT与单纯CT制定的放疗计划相比，减少了肺V20等与放射性肺损伤相关参数的值[9，10]。肺癌放射治疗剂量学研究发现[1，11]，调强技术明显降低了肺V20，但肺低剂量体积略有升高。近年来，越来越多的研究提示低剂量区体积与急性放射性肺炎的关系密切[12，13]。付和谊等前瞻性研究100例Ⅲ～Ⅳ期非小细胞肺癌患者，结果显示其与1、2、3级以上急性放射性肺炎相关。提示低剂量体积增加可能是轻度急性放射性肺炎的主要因素。王静等报道3D-CRT治疗86例非小细胞肺癌病例结果，多因素分析显示V5是独立预后因素。本研究发现：①CT定位SMART计划与CT定位3D-CRT计划比较，全肺V20、V30、MLD间有明显统计学差异，V5、V10间无统计学差异。说明肺癌调强放疗技术对肺低剂量体积影响不一。②PET-CT定位SMART计划与CT定位SMART计划、3D-CRT计划比较，全肺V5、V10、V20、V30、MLD均有明显统计学差异。说明PET-CT定位SMART计划使靶区的缩小，能进一步减少正常组织的受照剂量/体积。另外，本研究还进行了3种计划间食管V55、脊髓Dmax的比较，结果显示，食管V55组间均有统计学差异，PET-CT定位SMART计划脊髓Dmax明显低于CT定位SMART计划和CT定位3D-CRT计划。进一步说明PET-CT定位SMART计划在保护周围正常组织中的优势。

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