小于5cm肺癌5野调强和容积调强放疗的剂量比较

朱华 汪义纯 王鹏

1.合肥仁济肿瘤医院放射治疗科，合肥 230061；2.安徽医科大学第一附属医院放射治疗科，合肥 230000；3.中国科学技术大学附属第一医院西区放射治疗科，合肥 230001

肺癌立体定向体部放疗（stereotactic body radiotherapy，SBRT）是非小细胞肺癌和转移性肺癌治疗方法之一。目前，主流放疗技术包括适形调强放疗(intensitymodulatedradiationtherapy,IM RT)，容积旋转调强放疗（volume modulatied arc，VMAT）[1-2]。本研究比较5野IMRT、VMAT治疗球形或者类球形小体积早期肺癌及转移性肺癌的剂量学参数，通过两种计划物理剂量的比较，为临床优选或者优化放疗决策提供帮助。

1 资料与方法

1.1 一般临床资料

2013年1月至2015年1月中国科学技术大学附属第一医院西区放疗科和安徽医科大学第一附属医院放疗科进行立体定向放射治疗的56例早期原发性肺癌和转移性肺癌患者（共68个病灶）。入选患者病灶均＜5cm，其中男42例、女14例，年龄46～85岁，中位年龄57岁。56例中不适合手术或者拒绝手术的早期非小细胞肺癌4例、肺转移癌52例。4例原发肺癌转移灶4个；52例患者继发性肺部转移灶64个，原发灶分别来自食管27例32灶、肺12例13灶，乳腺3例5灶，肝3例5灶、鼻咽3例4灶，腮腺癌、前列腺癌、宫颈癌、软组织肉瘤、恶性脑膜瘤均为1例1灶。病灶最大直径1.5～4.7cm，中位数3.26 cm。2个肺转移灶患者2个病灶独立设置照射野。

1.2 放疗设备

采用Varian trilogy直线加速器，配置多叶准直器60对，患者图像数据经过光纤网络系统传至PHILIPS ADAC Pinnacle 计划系统制作5野IMRT和VMAT放疗计划。

1.3 定位CT扫描

患者仰卧于真空定位袋上，双臂放置于所设置把手固定。胸部CT扫描时要求患者平静呼吸，从颅底水平扫描至腰2下缘水平，要求包括全部肺组织，层厚2～3mm无间距扫描，dicom图像传送至Philips ADAC放射治疗计划系统。

1.4 靶体积定义

在胸部CT肺窗勾画大体肿瘤体积(Gross Tumor Volume-GTV)，要求包括完整可见的肺部病灶（窗宽1500，窗位-600）边缘。GTV外放5 mm，由于呼吸运动所导致的内靶区（internal tumor volume，ITV）在肺上下部分别外放5～10mm；外周病灶要根据胸壁解剖结构减少外放。计划靶体积(plan target volume，PTV)在CTV外放5～10mm，计划靶体积24.15～208.85 cm3，中位数83.68 cm3，平均值90.73±47.8cm3。危及器官包括肺、脊髓和食管。正常全肺体积的范围为2328.20～5336.90cm3，平均体积为3768.74±722.34cm3。左侧肺体积为1109.26～2259.52cm3，平均值1669.89 cm3；右侧肺体积1278.66～3825.17cm3，平均体积为2151.55±547.24cm3。脊髓体积30.8±15.3 cm3、食管体积32.3±7.5 cm3。

1.5 放疗计划设计

为每个病灶设计大分割5野调强放射治疗（5F-IMRT）和VMAT两组放射治疗计划，同一个病灶的两组放射治疗计划给予相同的剂量-分割模式。给予相同的分次剂量和照射次数，并给予相同的计划靶区处方剂量。5F-IMRT使用直接机器参数优化技术，预先设置最大子野数为50；VMAT使用部分双弧，旋转角度同5F-IMRT，使用SmartArc优化算法。两种放疗计划处方剂量：95%PTV接受剂量50Gy/10f。剂量约束V20≤20%。参照文献[3]确定食管V40＜5%，脊髓最大剂量＜25Gy。达不到上述要求病灶采用常规分割调强放疗（200cGy/f）。所有病灶的SBRT计划经高级物理师和副主任医师以上职称医师认可签字。

1.6 观察指标

1)适形度指数(conformity index，CI)[4]。CI=(VT,ref／VT)×(VT,ref／Vref)，其中VT,ref为参考等剂量面(本文为95%)所包绕的靶体积，VT为所有靶体积，Vref为参考等剂量面所包绕体积；CI值在0～1之间，CI=1时表示参考等剂量面完全包绕靶体积，适形度越高，越接近1。

2)均匀指数(homogeneity index，HI)[5]。HI=D5%/D95%，HI值越大表明剂量不均匀性越大。D5%和D95%分别为5%和95%PTV所受到的照射剂量。

3)正常组织器官受照剂量。观察全肺平均剂量（mean lung dose，MLD），以及肺V5，V10，V20，V30，以及串联器官脊髓、食管最大受量。

1.7 统计方法

使用SPSS 13.0软件，数据符合正态性分布，则对两种计划的计划靶区剂量、CI值，HI值以及靶区周边正常肺组织剂量值进行配对样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种照射方式PTV剂量特征比较

通过剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH）比较，两种治疗计划靶区的覆盖度均能达到处方剂量要求，95%PTV接受剂量50Gy/10f。5F-IMRT与VMAT计划的PTVmax，PTVDmean和PTVmin差异无统计学意义（见表1）。

表1 两种照射方式PTV剂量特征（n=68,cGy）

2.2 PTV靶区CI、HI值比较

VMAT的CI高于5F-IMRT，5F-IMRT 的HI高于VMAT，组间差异有统计学意义（见表2）。

表2 PTV CI和HI比较（±s，n=68）

表2 PTV CI和HI比较（±s，n=68）

2.3 肺组织受照剂量比较

2.3.1 两种照射方式全肺组织剂量比较5F-IMRT，VMAT的全肺V5，V10，V20和V30值见表3。VMAT全肺V5和全肺平均受量显著低于5F-IMRT，差异有统计学意义，而V10，V20和V30两种方式差异无统计学意义。见表3。

2.3.2 两种照射方式患侧肺剂量对比 患侧肺V5，V10，V20，V30和患侧肺平均剂量值见表5。5F-IMRT与VMAT两种放疗计划患侧肺受量V5，V10，V20，V30和患侧肺平均剂量值差异无统计学意义。见表4。

2.3.3 两种照射方式健侧肺平均受量比较 健侧肺组织V5值VMAT显著低于5F-IMRT，差异有统计学意义，V10，V20，V30，健侧肺平均受量两种放疗计划差异无统计学意义，见表5。

2.3.4 食管、脊髓最高剂量比较 本组病例均为转移性肺癌和早期肺小细胞肺癌，病灶往往位于肺外周或者肺中野，距离脊髓或者食管有一定的距离。5F-IMRT、VMAT放疗计划的食管和脊髓最高剂量差异无统计学意义。

表3 5F-IMRT、VMAT全肺组织剂量 （±s，n=68）

表3 5F-IMRT、VMAT全肺组织剂量 （±s，n=68）

表4 5F-IMRT、VMAT照射方式患侧肺受量比较（±s，n=68）

表4 5F-IMRT、VMAT照射方式患侧肺受量比较（±s，n=68）

表5 5F-IMRT、VMAT照射方式健侧肺组织剂量对比（±s，n=68）

表5 5F-IMRT、VMAT照射方式健侧肺组织剂量对比（±s，n=68）

表6 5F-IMRT、VMAT照射方式脊髓和食管最高剂量比较（±s，cGy）

表6 5F-IMRT、VMAT照射方式脊髓和食管最高剂量比较（±s，cGy）

3 讨论

既往使用常规分割放射治疗[6]治疗肺转移瘤和原发性肺癌，由于受正常组织剂量约束，治疗肿瘤常规分割放射剂量较低，病灶局部控制率较低。近年来，大分割放疗应用于肺部病灶治疗。本研究对5F-IMRT，VMAT在转移性肺癌及早期原发性肺癌的计划靶体积和正常组织（肺，食管，脊髓）剂量分布进行了比较。

制定5F-IMRT和VMAT放疗计划，参照文献[7]研究成果，脊髓和食管照射剂量限制在3000cGy/10f之内。结果显示VMAT与5F-IMRT计划的PTVmax，PTVDmean和PTVmin差异无统计学意义（P＞0.05），5F-IMRT和VMAT计划的靶区剂量差异无统计学意义。本组比较结果显示CI值均可达到临床要求，其CI值比较VMAT高于5F-IMRT，而HI值比较5F-IMRT高于VMAT。通过对CI值、HI值比较，VMAT的剂量均匀性要优于5F-IMRT。这和文献报道一致的[1,8-9]的研究结果是一致的。

所有的病例均给予的是同样的剂量-分割模式，比较双肺全肺平均剂量，V5、V10、V20、V30。本组结果显示全肺V5和全肺平均受量比较，VMAT显著低于5F-IMRT，而V10，V20和V30两种方式差异无统计学意义；两种放疗计划患侧肺受量V5，V10，V20，V30和患侧肺平均剂量值差异无统计学意义；健侧肺组织V5值VMAT显著低于5F-IMRT（t=2.85，P=0.01），V10，V20，V30以 及健侧肺平均肺剂量两种照射方式差异无统计学意义。因此，健侧肺组织的剂量学差异主要体现在低剂量区，5F-IMRT要高于VMAT。宋明永等[8]对非小细胞肺癌的剂量学进行比较，表明与IMRT相比，VMAT计划可降低全肺和健侧肺的平均剂量和V5值，与本研究是一致的。也有不同的研究数据，蔡俊涛等[9]的报告认为VMAT（双弧或者部分弧）与IMRT（7野）相比，靶区剂量二者差异无统计学意义，VMAT的CI和HI要优于IMRT计划，但全肺低剂量区（V5值）要高于IMRT计划。

本组转移性肺癌及早期原发性肺癌多位于肺野外周，要求食管和脊髓最高剂量不超过3000cGy，而对达不到上述要求的病例使用常规分割IMRT（200cGy）。通过对照射剂量的限制，可以达到预先设计对食管和脊髓的剂量要求，由于食管、脊髓为串联器官，我们收集了上述二者的最高剂量，差异无统计学意义，由于病灶多位于肺外周和肺中野，我们认为肺是主要的剂量约束器官，因而计划靶区和肺剂量学比较是临床注重的主要因素，是主要研究目标，而食管、脊髓给予剂量约束后均能达到目的，其重要性不及计划靶区和肺剂量约束。

根据本研究的结果，对于肺部较小积病灶（转移性肺癌和早期外周型非小细胞肺癌）而言，5F-IMRT和VMAT两种不同方式照射的立体定向放射治疗技术，5F-IMRT和VMAT计划靶体积剂量学差异无统计学意义，但在正常组织肺组织的剂量分布存在一定的差异性，主要表现为VMAT的全肺和健侧肺组织的V5较低。在临床实际计量计划中应综合考虑，注意计量处方的优化。