非小细胞肺癌调强放疗与螺旋断层放疗剂量学的比较研究

解佳奇 蒋 俊 任 伟 吕 昕 朱丽晶 闫 婧



非小细胞肺癌调强放疗与螺旋断层放疗剂量学的比较研究

解佳奇 蒋 俊 任 伟 吕 昕 朱丽晶 闫 婧

目的 比较螺旋断层放射治疗(Tomo Therapy治疗计划系统)和常规加速器静态调强放射治疗(Precise Plan治疗计划系统)非小细胞肺癌(NSCLC)患者的剂量分布特点及差异。方法 回顾性分析并设计Tomo Therapy和IMRT治疗计划，计划分别传输至Tomo Therapy治疗计划系统(Tomo组)和Precise Plan治疗计划系统(IMRT组)，肿瘤靶区给予70 Gy/33 F照射剂量，临床靶区给予60 Gy/33F照射剂量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心脏<30%、食管<30%，根据剂量分布、剂量体积直方图(DVH)等指标，比较两组剂量分布特点。结果 Tomo组的GTV放射剂量参数HI(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均显著低于IMRT组(P<0.05),Tomo组HI值更接近于1。两组CI、Dmini、Dmean比较差异不显著(P>0.05)。Tomo组的PTV放射剂量参数Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean(6603.8±143.7)cGy，均显著低于IMRT组(P<0.05),两组的CI、Dmini、HI比较差异不显著(P>0.05)。Tomo组的患侧肺脏放射剂量参数Dmax、Dmini、Dmean值与IMRT组比较具有统计学意义(P<0.05)。Tomo组的健侧肺脏放射剂量参数Dmax、Dmini、值与IMRT组比较具有统计学意义(P<0.05)，Dmean值比较差异不显著(P>0.05)。Tomo组的脊髓放射剂量参数Dmean、Dmini值与IMRT组比较具有统计学意义(P<0.05)，Dmax值比较差异不显著(P>0.05)。Tomo组的心脏放射剂量参数Dmax、Dmean、Dmini值与IMRT组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。Tomo组的食管放射剂量参数Dmini值显著高于IMRT组，差异均有统计学意义(P<0.05)，两组患者的Dmax、Dmean值差异不显著(P>0.05)。结论 研究表明螺旋断层放射治疗肺癌较常规加速器静态调强放射治疗具有更好的放射均匀性，同时对邻近器官组织的放射性伤害更小。

非小细胞肺癌；螺旋断层放射治疗；常规加速器静态调强放射治疗；剂量分布特点

(ThePracticalJournalofCancer,2017,32:479～483)

放射治疗的发展史虽然较短，但已成为恶性肿瘤综合治疗中必不可少的环节。放射治疗在非小细胞肺癌(NSCLC)临床治疗中占据举足轻重的地位[1]。强调放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)技术是临床常用的1种立体定向放射治疗，已有研究证实，它较常规放疗剂量更集中分布在病灶内，周围组织的损伤更轻。螺旋断层放射治疗(helical tomotherapy,HT)技术包含了IMRT技术，但是因为是基于兆伏计算机的断层扫描，使得靶区适形性更好，有望成为NSCLC放射治疗的新选择[2]。本文通过对比分析HT和IMRT放射治疗NSCLC的临床资料，分析二者的放射线在病灶处分布的均匀性、适形度以及病灶周围正常组织受射线的损伤程度。

1 资料与方法

1.1 一般资料

以本院肿瘤科2013年1月至2014年1月收治的12例NSCLC患者作为研究对象，均为男性，年龄41～78岁，中位年龄64岁；其中中央型肺癌7例、周围型肺癌5例；鳞癌9例、腺癌3例；临床分期Ⅱ期6例、Ⅲ期4例、Ⅳ期2例。

纳入标准：所有肺癌患者均经过病理组织活检确诊；均为初次确诊的男性患者，尚未接受任何治疗措施；患者身体状况能够耐受放射治疗并且愿意接受该治疗措施。

排除标准：前期接受过放射治疗或者化疗的患者；身体状况已经不适宜进行放射性治疗的患者；未完成治疗的患者。

1.2 治疗计划设计

在ADAC Pinnacle7.4f工作站上画出靶区及正常器官后，将CT图像传输至Tomo Therapy治疗计划系统(Tomo组)和Precise Plan治疗计划系统(IMRT组)后开始对靶区进行照射，肿瘤靶区给予70 Gy/33 F照射剂量，临床靶区给予60 Gy/33 F照射剂量，正常器官全肺<30%、脊髓<45 Gy、心脏<30%、食管<30%。需保证95%的靶区体积都受到照射且剂量为60 Gy/30 f。

1.2.1 图像传输 患者仰卧于检查床，双臂交叉置于头顶，以该体位建立体膜，同时固定体位。采用飞利浦公司的ACQSim 85 cm大孔径CT模拟定位机，以层厚5 mm和间距5 mm的参数进行CT螺旋扫描。扫描范围为环状软骨至肾上腺。

1.2.2 放射靶区标记 结合临床和CT图像显示的肿瘤体积勾画为GTV；以GTV勾画线为基线向肺部扩大8 mm，向受侵淋巴结一侧扩大5 mm，该范围勾画为CTV；在CTV的基础上向周围扩展8 mm标记为PTV。

1.2.3 放射治疗 Homo组：以每分钟860 cGy的剂量率，25 mm的铅门宽度，3.3 mm的螺距和2.5的调制因子对靶区进行360°51个角度旋转照射；IMRT组：以每分钟400 cGy的剂量率，4 mm的叶片宽度，6MV的X射线和7个主野70个子野对靶区照射。

1.3 剂量指标标准

CI：适形指数，表示靶区体积与95%的等计量曲线包绕的体积之比，越接近于1说明其适形性越好[3]；HI：剂量均匀指数，靶区最大剂量与处方剂量之比，越接近于1越好；其余参数：Dmax为最大剂量；Dmini为最小剂量；Dmean为平均剂量。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 Tomo组与IMRT组的GTV放射剂量参数比较

Tomo组GTV放射剂量HI为(1.047±0.015)cGy、Dmax(7406.2±137.1)cGy，均显著低于IMRT组(P<0.05),Tomo组HI值更接近于1。两组的CI、Dmini、Dmean比较差异不显著(P>0.05)，见表1。

表1 Tomo组与IMRT组GTV放射剂量参数比较

2.2 Tomo组与IMRT组的PTV放射剂量参数比较

Tomo组的PTV放射剂量参数Dmax(7306.4±151.4)cGy、Dmean (6603.8±143.7)cGy均显著低于IMRT组(P<0.05),两组的CI、Dmini、HI比较差异不显著(P>0.05)，见表2。

表2 Tomo组与IMRT组的PTV放射剂量参数比较

2.3 Tomo组与IMRT组的患侧肺脏放射剂量参数比较

Tomo组的患侧肺脏放射剂量参数Dmax、Dmini、Dmean值与IMRT组比较，差异具有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 Tomo组与IMRT组的患侧肺脏放射剂量参数比较

2.4 Tomo组与IMRT组的健侧肺脏放射剂量参数比较

Tomo组的健侧肺脏放射剂量参数Dmax、Dmini与IMRT组比较，差异具有统计学意义(P<0.05)，Dmean值两组比较差异不显著(P>0.05)，见表4。

2.5 Tomo组与IMRT组的脊髓放射剂量参数比较

Tomo组的脊髓放射剂量参数Dmean、Dmini值与IMRT组比较，差异具有统计学意义(P<0.05)，Dmax值两组比较差异不显著(P>0.05)，见表5。

2.6 Tomo组与IMRT组的心脏放射剂量参数比较

Tomo组的心脏放射剂量参数Dmax、Dmean、Dmini值与IMRT组比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表6。

表4 Tomo组与IMRT组的健侧肺脏放射剂量参数比较

表5 Tomo组与IMRT组的脊髓放射剂量参数比较

表6 Tomo组与IMRT组的心脏放射剂量参数比较

2.7 Tomo组与IMRT组的食管放射剂量参数比较

Tomo组的食管放射剂量参数Dmini值显著高于IMRT组，差异有统计学意义(P<0.05)，两组患者的Dmax、Dmean值比较差异不显著(P>0.05)，见表7。

表7 Tomo组与IMRT组的食管放射剂量参数比较

3 讨论

非小细胞肺癌较肺部其他类型癌症，生长速度慢，远处转移较晚。早期患者无特征性临床症状，主要表现为咳嗽、低热、胸部疼痛及痰中带血等，易被患者忽视；当患者以咯血、呼吸困难症状就医时疾病已发展至中晚期，丧失了手术根治性切除的机会。研究表明放射治疗在中晚期NSCLC患者治疗措施中占据重要地位，超过60%的患者在治疗期间需使用放疗，而40%的患者在治疗初期就可选择放射治疗[3-4]。RTOG的荟萃分析[5]指出瘤床区剂量和局部控制率、无进展生存期呈显著相关(P<0.0001)，增加局部照射剂量可提高肿瘤的治疗效果，但是同时也增加了癌症周围正常组织的受照剂量，相应的并发症明显增多。正常肺组织、食管、脊髓和心脏等脏器组织的射线损伤是影响肺癌放射治疗疗效的重要并发症，也是决定NSCLC放射剂量的主要因素。因此，研究新的放疗技术以提高靶区的受照剂量就显得很有意义。

IMRT已广泛应用肺癌的治疗，该技术与常规分割照射以及传统的三维适形放疗(three-dimensional radiotherapy，3DCRT)相比，照射线明显集中分布在病灶范围内，周围正常组织受照剂量显著减少。如Christian等[6]的研究显示IMRT明显的降低的正常组织的照射剂量，与3DCRT相比提高了靶区内剂量的适形性。美国安德森肿瘤中心的研究人员Murshed[7]的研究证实使用IMRT后肺的V10及V20明显降低，相当于减低了2%的平均肺照射剂量，降低10%的放射性肺炎的发生率，心脏和使馆的照射剂量亦降低，进而认IMRT提高了靶区的准确性，通过选择适当的计划参数，可有效控制正常组织的低剂量分布，缩小靶区周围正常组织的低剂量照射范围。总之IMRT较常规放疗，靶区适形度高，照射量在20 Gy以上的肺组织体积大大缩小，且脊髓、食管、心脏的受照体积明显缩小，说明IMRT具有在提高靶区受照剂量的同时较少增加正常组织的受照剂量[6，8]。

Tomo显现出体优良靶区剂量均匀性和正常组织的保护优势，与其他的放疗方式如IMRT、3DCRT或 容积弧形调放射治疗(VMAT)相比较，Tomo通过使用64个二进制的准直器叶片和51个等间距的投影波束角的连续移动和平移，实现了螺旋式照射，由于HT的照射视野众多，更充分的利用理想角度进行放射线照射，使得适形优化的自由度显著提高，每一个角度的强调放射集中强，剂量分布的适形度和均匀性较常规放射大大提高。另外，机架角度变更的同时多叶光栅叶片的位置发生同步变更，可区别给予照射剂量，达到病灶范围内的高剂量照射，同时很好地保护周围组织及器官[9-11]。相当多的研究都在比较螺旋断层放疗和其他放疗方式的剂量学比较，总的来说这些研究大多都认为前者具有有明显剂量学优势，主要体现在剂量均匀性更好及剂量梯度更陡峭[12]。Lee等[13]的研究中共计20例患者接受了HT方式治疗，每一例患者均分别使用HT及SaS-IMRT (ADAC Pinnacle3)治疗系统设计计划，比较两者的剂量直方图(dose volume histograms,DVH)、适形指数(conformity index,CI) 、均匀指数(homogeneity index,HI)和危及器官(organs at risk,OARs)。结果证实HT方式较传统的SaS-IMRT明显提高了CI(11.9±5.5)%、HI(8.8±1.5)%。Cattaneo等[14]的研究同样选择了13例局部晚期的NSCLC患者，分别使用Tomo和3DCRT两种方式放疗，结果证实Tomo组较3DCRT相比，显著提高了PTV的一致性，肺组织的V20～V40明显降低，降低了7%的放射性肺炎的发生率，同样降低了照射剂量超过45～60 Gy的心脏、食管体积，从而显著降低了急性期食管炎及晚期食管癌的发病率。国内解放军301医院的孟玲玲等[15]入组了10例NSCLC患者，使用Tomo及传统的IMRT 2种治疗计划系统，肿瘤靶区均给予70 Gy/33 F照射剂量，临床靶区给予60 Gy/33 F照射剂量，正常器官脊髓<45 Gy、全肺V20<30%,全心脏V50<50%，全食管V55<50%，结果证实Tomo计划较IMRT有更好的靶区剂量均匀性及更陡峭的剂量梯度，能降低肺的中高剂量照射体积,但是可能会增加肺中低剂量照射体积。

本文Tomo组的GTV放射剂量参数HI 显著的低于IMRT组，说明HTPTV的适形度明显优于IMRT治疗，但两组的CI比较差异不显著，与国内报道相反，其原因可能为样本量小，误差大，且医师操作技术不同。Tomo组患者双侧肺脏放射剂量与IMRT差异有统计学意义，且Tomo组的脊髓、心脏的放射剂量参数Dmini值与IMRT组差异有统计学意义，提示HT照射对周围组织器官的保护程度优于IMRT治疗。本文HT脊髓的照射体积优于IMRT，但心脏的受照体积与IMRT相当，与其他报道不一致的主要原因可能与病灶位置、操作技术有关。有研究报道，予以照射剂量小但照射体积大的HT措施治疗NSCLC，对肺组织的损伤程度较照射剂量大但照射体积小的HT治疗大，可能因为360° 51个角度旋转不断照射放射线，无法避免地造成照射剂量较低的肺组织受照体积增大。

综上所述，与常规加速器静态调强放射治疗相比，螺旋断层放射治疗NSCLC放射均匀性更佳，同时对邻近器官组织的放射性伤害更小。后续研究应深入研究HT中正常组织低剂量敏感反应的影响因素。

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(编辑：吴小红)

Dosimetric Comparison between Intensity-modulated Radiotherapy and HelicalTomotherapy for Non-small Cell Lung Cancer

XIE Jiaqi,JIANG Jun,REN Wei,et al.

Nanjing Drum Tower Hospital,the Affiliated Hospital of Nanjing University Medical School,Nanjing,230000

Objective To compare dose distribution characteristics and differences of helical tomography radiotherapy (TomoTherapy treatment planning system) and conventional accelerators static IMRT (PrecisePlan treatment planning system) for non-small cell lung cancer (NSCLC) patients.Methods Retrospective analysis and design TomoTherapy and IMRT treatment plan,after the CT image tag target and normal organs were transferred to the TomoTherapy treatment planning system (Tomo group) and PrecisePlan treatment planning system (IMRT group),GTV give 70Gy/33F dose,clinical target volume give 60Gy/33F dose,normal organs pneumonectomy <30%,spinal cord <45Gy,heart <30%,esophagus <30%,according to the dose distribution,dose volume histograms (DVH) and other indicators to compare two dose distribution characteristics.Results GTV radiation dose parameters HI Tomo group 1.047±0.015 (cGy),Dmax 7406.2±137.1 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),HI values closer to 1 Tomo group.Two sets of CI,Dmini,Dmean difference was not significant (P>0.05).PTV radiation dose parameters Tomo group Dmax 7306.4±151.4 (cGy),Dmean 6603.8±143.7 (cGy) were significantly lower than the IMRT group (P<0.05),two groups of CI,Dmini,HI difference was not significant (P>0.05).Ipsilateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,Dmean value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05).Contralateral lung radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmini,value and IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmean value difference was not significant (P>0.05).Spinal radiation dose parameters Dmean Tomo group,Dmini value IMRT group difference was statistically significant (P<0.05),Dmax comparison value was not significantly different (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmax Tomo group,Dmean,Dmini value IMRT group difference was not statistically significant (P>0.05).Heart radiation dose parameters Dmini value Tomo group was significantly higher than IMRT group differences were statistically significant (P<0.05),two groups of patients Dmax,Dmean value of the difference was not significant (P>0.05).Conclusion Spiral tomography lung cancer compared with conventional radiotherapy accelerator static IMRT has better uniformity of radiation,while the adjacent organs radioactive hurt smaller.

Non-small cell lung cancer;Spiral tomography radiotherapy;Conventional accelerator static IMRT;Dose distribution characteristics

230000 南京大学医学院附属鼓楼医院(解佳奇,任 伟,吕 昕,朱丽晶,闫 婧)；230601 安徽医科大学第一附属医院(蒋 俊)

闫 婧

10.3969/j.issn.1001-5930.2017.03.039

R734.2

A

1001-5930(2017)03-0479-05

2016-05-04

2016-12-30)