胸腺瘤三维适形放射治疗与调强放射治疗在共面与非共面照射技术中的剂量学差异

张玉海 李月敏

(中国人民解放军总医院第八医学中心放疗科，北京市 100091，电子邮箱：zyhphy@sina.com)

放射治疗是胸腺瘤的主要治疗方法之一。目前，三维适形放射治疗(three-dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT)和调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)已成为胸腺瘤放射治疗的主流技术。胸腺瘤患者有较好的长期生存率，因此放疗造成的晚期损伤不容忽视。胸腺瘤放疗靶区邻近心脏、食管、气管、脊髓以及双侧肺，如何同时兼顾肿瘤靶区和周围正常组织的受照剂量是治疗计划制定的关键。本研究通过回顾性分析29例接受放疗的胸腺瘤患者的临床资料，比较3D-CRT与IMRT在共面与非共面照射技术中的剂量学差异，为患者制定最佳的治疗方案提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2012年10月至2016年7月在我院放疗科接受放疗的29例胸腺瘤患者为研究对象。纳入标准：均经术前胸部CT检查及术后病理证实为胸腺瘤，均为首次接受放射治疗。排除胸腺癌患者。其中男性21例、女性8例，年龄17～62(45.3±7.2)岁，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期胸腺瘤各19例、7例、3例。

1.2 体位固定与CT扫描 患者仰卧位，用体部热塑膜固定，做好定位标记，平静呼吸下用GE Discovery CT模拟机扫描，扫描层厚3 mm，扫描范围从胸廓入口至膈肌。获取的定位CT图像传至Eclipse 8.6治疗计划系统(Varian Medical Systems公司)，重建三维图像。

1.3 靶区和危及器官的定义 由放疗医生勾画肿瘤靶区(gross tumor volume,GTV)、临床靶区(clinical target volume,CTV)和计划靶区(planning target volume,PTV)，其中PTV是在CTV的基础上三维方向外放5 mm形成。勾画的危及器官包括双肺、心脏、气管、食管、脊髓等，脊髓的计划危及区(planning risk volume,PRV)在脊髓的基础上外放3 mm形成。

1.4 治疗计划设计 所有计划均在Eclipse 8.6治疗计划系统中进行设计，采用Varian Ⅸ 加速器6MV X线照射。对每个入选病例均设计两组共4个放射治疗计划，包括共面组3D-CRT计划和IMRT计划，以及非共面组3D-CRT计划和IMRT计划。PTV 单次剂量2.0 Gy,总剂量50～60 Gy，要求处方剂量至少覆盖95% PTV。危及器官限量要求：心脏受照剂量≥30 Gy的体积(V30)≤40%，食管受照剂量≥30 Gy的体积(V30)≤50%，双肺受照剂量≥20 Gy的体积(V20)≤25%，脊髓最大受照剂量(maximal dose,Dmax)≤45 Gy。

1.4.1 共面3D-CRT计划和IMRT计划的设计：(1)3D-CRT计划采用共面5野照射，射野方向通常是前野+两右前斜野+两左前斜野，射野的角度、权重和楔形板度数根据实际肿瘤形状和剂量分布情况进行调整。(2)IMRT计划采用角度分别为60°、30°、0°、330°和300°均匀分布的共面野，设定靶区及危及器官的目标函数和剂量限制，进行逆向运算和优化，完成后计算剂量分布。必要时依据剂量分布情况对优化条件进行微调。设计共面适形与调强计划时，床角均为0°。射野分布情况如图1a所示。

1.4.2 非共面3D-CRT计划和IMRT计划的设计：非共面3D-CRT计划和IMRT计划分别基于1.4.1的共面计划进行设计，改变其中的两个斜野为非共面野，其他的治疗野保持不变。非共面野的设计将床角设定为270°，机架角度根据实际情况设定在30°～40°和320°～330°之间，射野分布情况如图1b所示。非共面3D-CRT计划的设计方法和IMRT计划的优化方法均与共面计划相同。

图1 射野分布图

1.6 统计学分析 采用SPSS 17.0软件进行统计分析。计量资料以(x±s)表示，多组间比较采用方差分析，两两比较采用SNK-q检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 不同放疗计划的CI及HI比较 共面及非共面IMRT计划的CI均大于共面及非共面3D-CRT计划，而HI均小于共面及非共面3D-CRT计划(均P<0.05)，但共面及非共面IMRT计划之间、共面及非共面3D-CRT计划之间的CI比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，见表1。

2.2 不同放疗计划危及器官剂量分布比较 共面及非共面IMRT计划的全肺 V30、V20、V15和MLD，以及非共面3D-CRT计划的全肺V20、V15和V10均低于共面3D-CRT计划(均P<0.05)，非共面IMRT计划的全肺 V15和V10均低于共面IMRT(均P<0.05)。4种计划的心脏、食管、气管的V30、Dmean以及脊髓的Dmax比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表1 不同放疗计划的CI及HI比较(x±s)

注：与共面及非共面3D-CRT 比较，*P<0.05。

表2 不同放疗计划危及器官剂量分布的比较(x±s，n=29)

注：与共面3D-CRT比较，*P<0.05；与共面IMRT比较，#P<0.05。

3 讨 论

胸腺瘤是一种对放射治疗敏感的肿瘤，因此放疗在胸腺瘤治疗中占有重要的地位，术后辅助放疗可以显著提高Ⅱ期和Ⅲ期胸腺瘤患者的总生存率，特别是对于非完全切除的患者[1-4]。近年来，胸腺瘤的3D-CRT和IMRT是广泛开展的两种精确放疗技术[5]，由于胸腺瘤属于纵隔肿瘤，受呼吸运动影响较小，比较适合做IMRT。相关研究表明，IMRT相对于3D-CRT有明显的剂量学优势，IMRT可以明显改善靶区的剂量分布，同时降低周围正常组织的受照剂量[6-8]。本研究结果显示，共面及非共面IMRT计划的CI均大于共面及非共面3D-CRT计划，而HI均小于共面及非共面3D-CRT计划(均P<0.05)，这提示相对于3D-CRT计划而言，IMRT计划既提高了靶区的适形性，也降低了靶区剂量分布的不均匀性，具有明显的剂量学优势，这与顾恒乐等[9]的研究结果相似。此外，共面及非共面IMRT计划全肺的V30、V20、V15和MLD均低于共面3D-CRT计划(均P<0.05)，这提示IMRT计划靶区适形度好，对减少胸腺瘤周围正常器官受量也更有优势。

放射性肺损伤是胸腺瘤放疗的主要副反应之一。研究表明，全肺V30、V20、V10、V5和MLD的大小与放射性肺炎的发生及放射性肺损伤密切相关[10-13]。胡睿等[14]比较晚期肺癌患者的非共面和共面IMRT计划，发现非共面计划降低了肺V20和MLD，也控制了低剂量肺体积。笔者对胸腺瘤非共面计划与共面计划也做了进一步的对比研究，结果显示，共面及非共面IMRT计划之间、共面及非共面3D-CRT计划之间的CI比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，且4种计划的心脏、食管、气管的V30、Dmean以及脊髓的Dmax比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，这提示在靶区的适形度方面，以及心脏、食管、气管和脊髓的保护上，非共面计划均没有明显的优势。但是，非共面3D-CRT计划的全肺V20、V15和V10较共面3D-CRT计划分别下降了3.19%、6.70%、9.93%，非共面IMRT计划的全肺V15和V10较共面IMRT计划分别下降了5.21%和8.40%，并且差异均有统计学意义(均P<0.05)，说明非共面计划对肺组织的保护程度更好，这与其他学者[15-16]的研究结果相似。非共面计划在降低全肺受照剂量的同时，必定会增加纵隔主要是心脏的受照剂量。本研究结果显示，非共面计划中心脏的Dmean较共面计划有所增加，但差异并无统计学意义(P>0.05)，其值均在临床可接受范围内。因此笔者认为，对胸腺瘤放疗而言，非共面照射在不影响靶区剂量分布和满足心脏临床要求的情况下，可明显降低肺组织的受照剂量。

综上所述，对于胸腺瘤而言，IMRT可以获得更好的靶区适形度和均匀性，降低周围正常器官的受照剂量，而非共面照射技术能进一步降低全肺的受照剂量。另外，如果采用非共面IMRT，随着机器跳数的增加、治疗床的旋转、治疗时间的延长，对患者的体位固定、摆位精度以及设备的机械精度的要求也更高。非共面照射不同于共面照射，由于角度关系增加了机架旋转时与患者和治疗床间的碰撞可能，因此，非共面照射的安全问题必须重视。首次治疗前，必须在机房内模拟实际治疗过程中的机架旋转和治疗床旋转，确保治疗过程的安全。治疗过程中，共面和非共面治疗野切换时，技师必须在机房内手动操作,以降低碰撞风险。