调强放疗与容积旋转调强放疗在非小细胞肺癌肿瘤体积差异患者中的应用比较*

雷怀宇, 张书旭, 李慧君, 张国前, 王琳婧, 王锐濠, 阳露, 王蕾, 周丕校

广州医科大学附属肿瘤医院放疗中心(广东广州 510095)

由于生活水平的提高，常规体检中的胸透被CT取代，由于高分辨率CT的应用，更多的肺癌患者被诊断出来。放疗作为肿瘤治疗的三大手段之一，尤其在非小细胞肺癌(NSCLC)患者中广泛应用[1]。在放疗的发展过程中，经历了普通放疗、3DCRT、调强放疗(IMRT)阶段，技术的发展应用都是为了增加患者的治疗增益比，即在保证靶区剂量前提下，尽可能降低正常组织剂量[2]。近年来容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)成为实现IMRT的重要手段，其是在普通IMRT技术的基础上，随着工程学和电器学的发展而产生的新技术，可在加速器机架等中心旋转照射的同时，多叶光栅(MLC)快速运动，剂量率不断改变，从而实现剂量分布优化，提高治疗效率和精度[3]。有研究表明，与IMRT比较，VMAT技术靶区适形度更高，在危及器官保护方面更具优势[4]。在临床实践中发现，当肺癌患者靶区较大时，给出的放疗处方很难满足，以往也有研究表明肺癌肿瘤体积与位置会对IMRT靶区剂量产生影响[5]。采用何种放疗技术能更好地满足临床需求，是值得探讨的问题，故本研究通过对不同靶肺体积比患者进行分类，比较IMRT计划和VMAT计划的靶区及正常组织剂量体积参数，探究两种计划的优劣，为临床工作的开展提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2019年6月至2020年11月经细胞学或病理学确诊并完成IMRT或VMAT的初治NSCLC患者，原发肿瘤包括T1～4病变共30例患者，其中男23例，女7例，年龄42～81岁。本研究符合人体试验伦理学标准，并得到广州医科大学附属肿瘤医院伦理委员会的批准(2019伦审第46号)，已获得患者的知情同意。

1.2 定位扫描和靶区勾画 患者均采用仰卧位平躺于CT模拟机，双手上举并热塑膜固定，平静呼吸下行增强扫描，层厚5 mm，扫描范围从下颌骨至膈肌下5 cm。图像传入治疗计划系统，由同一位有经验的放疗医生根据NCCN指南并依据放疗计划设计时靶区和正常组织要求分别勾画肺原发病灶、区域转移淋巴结和肺、脊髓、心脏等危及器官。其中临床靶区(clinical target volume，CTV)：在GTV边缘外前后、左右、上下方向外扩0.5 cm。计划靶区(planning target volume，PTV)：在CTV边缘外前后、左右方向外扩0.5 cm，上下外扩0.6 cm所包含的范围。

1.3 肿瘤靶区与肺体积之比分类特点 30例患者靶肺体积比0.03～0.35。其中靶肺体积比≤0.1为8例，0.1<靶肺体积比≤0.2为7例，0.2<靶肺体积比≤0.3为8例，0.3<靶肺体积比≤0.4为7例。30例患者靶区、肺体积、靶肺体积比、发生部位见表1。

表1 30例患者靶区、肺体积、靶肺体积比、发生部位

1.4 计划设计、评估及实施 采用Pinnacle 9.10计划系统进行计划设计，选择能量为6MV-X 线。对已执行临床放疗的患者分别重新设计IMRT计划和VMAT计划，IMRT计划采用5野或7野，VMAT计划根据需要采用半弧或全弧，半弧为180°，机架在患侧肺从0～180°旋转，全弧为360°。临床处方为60 Gy，30次，要求95%PTV达到处方剂量，危及器官剂量限值如下：双肺：V5≤60%，V20≤30%，V30≤20%；心脏：V30≤40%，V40≤30%；脊髓：Dmax≤45 Gy。根据临床要求，尽可能调整计划，使靶区剂量达到最高。为使同一患者的IMRT计划和VMAT计划具有可比性，当某一计划不能满足60 Gy剂量时，统计两个计划的最高剂量(D95)，更改较高计划的MU，使两个计划的D95一致。

1.5 评价参数 靶区评估参数为适形指数(conformity index，CI)及均匀性指数(homogeneity index，HI)，参考ICRU83 号报告[6]，CI=(Vt，ref/Vt)×(Vt，ref/Vref)，Vt，ref为参考等计量线包绕的靶区体积，Vt为靶体积，Vref为参考等计量线面所包绕的所有区域的体积。HI=(D2%-D98%)/D50%(D2%、D50%、D98%分别表示2%、50%、98%靶区体积所受的照射剂量)；CI值在0～1之间，CI值越高说明适形度越高；HI值越小说明靶区均匀性越好。危及器官指标：双肺(V5、V20、V30、MLD)，脊髓(Dmax、Dmean)，心脏(V30、V40、Dmean)。

1.6 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件，采用t检验比较2种计划剂量学参数，以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 整体IMRT 组与VMAT 组患者剂量体积 PTV可给予的D95、DminVMAT计划大于IMRT计划，PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT计划小于IMRT 计划，以上差异均有统计学意义(P<0.05)。肺的V5VMAT计划小于IMRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)。肺的V20、MLD，脊髓的Dmax，心脏的V30、DmeanVMAT计划小于IMRT计划，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 整体VMAT与IMRT计划的剂量学比较

2.2 按靶肺体积比分组比较 IMRT 与VMAT 的剂量体积 根据靶肺体积比将患者分为4组，靶肺体积比≤0.1组PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT小于IMRT，差异有统计学意义(P<0.05)，余差异无统计学意义；0.1<靶肺体积比≤0.2组PTV的DminVMAT大于IMRT，HI VMAT小于IMRT，差异有统计学意义(P<0.05)，余差异无统计学意义；0.2<靶肺体积比≤0.3组PTV的Dmin、心脏的V40VMAT大于IMRT，PTV的Dmax、HI、肺的V5VMAT小于IMRT，差异有统计学意义(P<0.05)，余差异无统计学意义。0.3<靶肺体积比≤0.4组PTV的D95、DminVMAT大于IMRT计划，HI VMAT小于IMRT 计划，差异有统计学意义(P<0.05)，余差异无统计学意义。靶肺体积比≤0.1组PTV可给予的D95均能达到60 Gy，0.1<靶肺体积比≤0.2及0.2<靶肺体积比≤0.3组PTV可给予的最高剂量(D95)不能都达到60 Gy，VMAT较高，但差异无统计学意义；0.3<靶肺体积比≤0.4组PTV可给予的最高剂量(D95)不能都达到60 Gy，VMAT较高，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3～4。

表3 靶肺体积比≤0.1及0.1<靶肺体积比≤0.2组 VMAT 与 IMRT 计划的剂量学比较

表4 0.2<靶肺体积比≤0.3组及0.3<靶肺体积比≤0.4组 VMAT 与 IMRT 计划的剂量学比较

2.3 30例患者靶肺体积及IMRT 与VMAT可给予最高剂量统计 PTV为71.81～893.82 cm3，平均(510.32±230.36)cm3；肺的体积为1 644.01～6 279.91 cm3，平均(2 982.58±1 077.43)cm3；靶肺体积比为0.03～0.35；当体积比<0.11时，D95都可达到60 Gy剂量。当>0.11时有2例患者VMAT计划能达到60 Gy，IMRT计划不能；当>0.22时，所有计划均难以达到60 Gy，但VMAT计划可给予的剂量高于IMRT计划。见图1。

图1 D95随靶肺体积比变化

3 讨论

VMAT技术相对于IMRT因其治疗时间短，机器调数(MU)少，在临床中广泛应用[6-7]。在肺癌的放疗中，从剂量学方面来说VMAT在靶区适形度和危及器官保护方面更好[8]。刘楚基等[9]研究表明对于局部晚期NSCLC IMRT和VMAT均可满足临床需要，而VMAT适形指数好于IMRT。Jiang等[10]提出VMAT较 IMRT可降低双肺的 V20和V30，但V5和V10有所增加。叶丰进等[11]研究发现VMAT技术不仅能提高原发靶区剂量，也能增加靶区适形度，缩短单次治疗时间，减少呼吸运动对放疗的影响，降低了治疗区域正常组织照射剂量，但肺V5剂量较高，宋明永等[12]也得出类似结论。NSCLC靶区剂量分布VMAT好于IMRT，VMAT在OAR保护方面更有优势，优先推荐使用VMAT，但考虑低剂量区对肺的影响时，应采用IMRT[13]。周云泷等[14]也认为VMAT技术明显优于IMRT，它提高了靶区的适形度和均匀度，对肺、脊髓等也有较好的保护作用。本文将30例患者作为一个整体比较发现VMAT优于IMRT计划，VMAT计划的均匀度更好、肺的V5更小。

但以上没有从靶区位置或者靶区体积上来探讨VMAT与IMRT的优劣。本文将靶区体积作为主要因素，对两种技术进行分析，在临床给予靶区60 Gy的条件下，靶区较小时IMRT和VMAT都能实现，两种计划差异不明显；当靶区体积逐渐增大时，两种技术都难以实现靶区60 Gy的剂量，但当靶区较大时，VMAT计划在满足正常组织剂量体积前提下，能给予的靶区剂量高于IMRT，有利于肿瘤局部控制率的提高，计划更具优势。

影响NSCLC患者靶区剂量的因素不仅与放疗技术有关，还与靶区体积和位置相关。倪千喜等[15]研究发现，肺癌患者肿瘤靶区剂量与肿瘤靶区体积比、靶区离脊髓的最小距离相关，VPTV/VLung值越高时，肿瘤靶区照射剂量越低。这与本文结论一致。VPTV/VLung一定时，PTV 的D95与PTV离脊髓的最小距离呈正相关。PTV 离脊髓的距离一定时，PTV的D95与VPTV/VLung呈负相关。欧阳伟炜等[16]对胸内不同空间位置的NSCLC进行分类研究，将肿瘤分为上下、内中外区，通过比较3DCRT和IMRT计划发现，IMRT计划能大幅降低双肺剂量体积，而且当原发灶位于中区和内区时这种优势更明显。

影响“大肿瘤”靶区剂量的因素还有很多，比如靶区的位置、形状等。对于某位患者，基于一定的解剖学特征，采用何种放疗技术以达到更好的治疗效果显得尤为重要。本研究所有患者均采用常规CT扫描，计划设计时就要考虑患者的呼吸、摆位误差等因素，为了保证不漏靶，就必须采用统一边界外放方式，这样就增加了正常组织的剂量负担，反而使得靶区剂量不能满足临床要求。而4DCT 技术采用多时相扫描，应用最大密度投影法(maximum intensity projection，MIP)勾画原发灶，靶区体积更小[17]。结合4DCT，呼吸门控放疗在计划设计时勾画吸气末或呼气末时相靶区，并在该时期给予出束治疗，相对于常规放疗所必须的扩边界方式给正常组织带来的危害大幅减少[18-19]。在临床中对于一段计划不能给足剂量的患者，采用自适应放疗(ART)，实时调整计划，即采用多段治疗，当上一段治疗完成后，重新定位扫描，重新设计放疗计划，由于靶区逐渐缩小，得以使全段计划相加靶区剂量充足[20-21]。

综上所述，从临床角度考虑，当NSCLC患者的靶区较小时，选用IMRT技术，既能降低计划设计时的优化时间，也能节省患者的治疗费用。当靶区较大时，有条件的应选用VMAT技术，使靶区给予更高的治疗剂量。随着4DCT、呼吸门控和ART的发展，NSCLC的治疗会取得长足进步，患者局部控制率和生存率也将进一步提高。

利益相关声明：本文所有作者不存在利益冲突。

作者贡献说明：雷怀宇为本课题主要负责人并论文写作，张书旭为课题设计指导，李慧君为临床协调，张国前为计划审核，王琳婧为病例选择，王锐濠、阳露为计划设计，王蕾为数据统计，周丕校为数据分析。