調強放療與容積旋轉調強放療在非小細胞肺癌腫瘤體積差異患者中的應用比較*

雷懷宇, 張書旭, 李慧君, 張國前, 王琳婧, 王銳濠, 陽露, 王蕾, 周丕校

廣州醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院放療中心(廣東廣州 510095)

由于生活水平的提高，常規(guī)體檢中的胸透被CT取代，由于高分辨率CT的應用，更多的肺癌患者被診斷出來。放療作為腫瘤治療的三大手段之一，尤其在非小細胞肺癌(NSCLC)患者中廣泛應用[1]。在放療的發(fā)展過程中，經歷了普通放療、3DCRT、調強放療(IMRT)階段，技術的發(fā)展應用都是為了增加患者的治療增益比，即在保證靶區(qū)劑量前提下，盡可能降低正常組織劑量[2]。近年來容積旋轉調強放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)成為實現(xiàn)IMRT的重要手段，其是在普通IMRT技術的基礎上，隨著工程學和電器學的發(fā)展而產生的新技術，可在加速器機架等中心旋轉照射的同時，多葉光柵(MLC)快速運動，劑量率不斷改變，從而實現(xiàn)劑量分布優(yōu)化，提高治療效率和精度[3]。有研究表明，與IMRT比較，VMAT技術靶區(qū)適形度更高，在危及器官保護方面更具優(yōu)勢[4]。在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，當肺癌患者靶區(qū)較大時，給出的放療處方很難滿足，以往也有研究表明肺癌腫瘤體積與位置會對IMRT靶區(qū)劑量產生影響[5]。采用何種放療技術能更好地滿足臨床需求，是值得探討的問題，故本研究通過對不同靶肺體積比患者進行分類，比較IMRT計劃和VMAT計劃的靶區(qū)及正常組織劑量體積參數(shù)，探究兩種計劃的優(yōu)劣，為臨床工作的開展提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院2019年6月至2020年11月經細胞學或病理學確診并完成IMRT或VMAT的初治NSCLC患者，原發(fā)腫瘤包括T1～4病變共30例患者，其中男23例，女7例，年齡42～81歲。本研究符合人體試驗倫理學標準，并得到廣州醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院倫理委員會的批準(2019倫審第46號)，已獲得患者的知情同意。

1.2 定位掃描和靶區(qū)勾畫 患者均采用仰臥位平躺于CT模擬機，雙手上舉并熱塑膜固定，平靜呼吸下行增強掃描，層厚5 mm，掃描范圍從下頜骨至膈肌下5 cm。圖像傳入治療計劃系統(tǒng)，由同一位有經驗的放療醫(yī)生根據NCCN指南并依據放療計劃設計時靶區(qū)和正常組織要求分別勾畫肺原發(fā)病灶、區(qū)域轉移淋巴結和肺、脊髓、心臟等危及器官。其中臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)：在GTV邊緣外前后、左右、上下方向外擴0.5 cm。計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)：在CTV邊緣外前后、左右方向外擴0.5 cm，上下外擴0.6 cm所包含的范圍。

1.3 腫瘤靶區(qū)與肺體積之比分類特點 30例患者靶肺體積比0.03～0.35。其中靶肺體積比≤0.1為8例，0.1<靶肺體積比≤0.2為7例，0.2<靶肺體積比≤0.3為8例，0.3<靶肺體積比≤0.4為7例。30例患者靶區(qū)、肺體積、靶肺體積比、發(fā)生部位見表1。

表1 30例患者靶區(qū)、肺體積、靶肺體積比、發(fā)生部位

1.4 計劃設計、評估及實施 采用Pinnacle 9.10計劃系統(tǒng)進行計劃設計，選擇能量為6MV-X 線。對已執(zhí)行臨床放療的患者分別重新設計IMRT計劃和VMAT計劃，IMRT計劃采用5野或7野，VMAT計劃根據需要采用半弧或全弧，半弧為180°，機架在患側肺從0～180°旋轉，全弧為360°。臨床處方為60 Gy，30次，要求95%PTV達到處方劑量，危及器官劑量限值如下：雙肺：V5≤60%，V20≤30%，V30≤20%；心臟：V30≤40%，V40≤30%；脊髓：Dmax≤45 Gy。根據臨床要求，盡可能調整計劃，使靶區(qū)劑量達到最高。為使同一患者的IMRT計劃和VMAT計劃具有可比性，當某一計劃不能滿足60 Gy劑量時，統(tǒng)計兩個計劃的最高劑量(D95)，更改較高計劃的MU，使兩個計劃的D95一致。

1.5 評價參數(shù) 靶區(qū)評估參數(shù)為適形指數(shù)(conformity index，CI)及均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)，參考ICRU83 號報告[6]，CI=(Vt，ref/Vt)×(Vt，ref/Vref)，Vt，ref為參考等計量線包繞的靶區(qū)體積，Vt為靶體積，Vref為參考等計量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。HI=(D2%-D98%)/D50%(D2%、D50%、D98%分別表示2%、50%、98%靶區(qū)體積所受的照射劑量)；CI值在0～1之間，CI值越高說明適形度越高；HI值越小說明靶區(qū)均勻性越好。危及器官指標：雙肺(V5、V20、V30、MLD)，脊髓(Dmax、Dmean)，心臟(V30、V40、Dmean)。

1.6 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，采用t檢驗比較2種計劃劑量學參數(shù)，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 整體IMRT 組與VMAT 組患者劑量體積 PTV可給予的D95、DminVMAT計劃大于IMRT計劃，PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT計劃小于IMRT 計劃，以上差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。肺的V5VMAT計劃小于IMRT計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。肺的V20、MLD，脊髓的Dmax，心臟的V30、DmeanVMAT計劃小于IMRT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 整體VMAT與IMRT計劃的劑量學比較

2.2 按靶肺體積比分組比較 IMRT 與VMAT 的劑量體積 根據靶肺體積比將患者分為4組，靶肺體積比≤0.1組PTV的Dmax、Dmean、HI VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計學意義；0.1<靶肺體積比≤0.2組PTV的DminVMAT大于IMRT，HI VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計學意義；0.2<靶肺體積比≤0.3組PTV的Dmin、心臟的V40VMAT大于IMRT，PTV的Dmax、HI、肺的V5VMAT小于IMRT，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計學意義。0.3<靶肺體積比≤0.4組PTV的D95、DminVMAT大于IMRT計劃，HI VMAT小于IMRT 計劃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，余差異無統(tǒng)計學意義。靶肺體積比≤0.1組PTV可給予的D95均能達到60 Gy，0.1<靶肺體積比≤0.2及0.2<靶肺體積比≤0.3組PTV可給予的最高劑量(D95)不能都達到60 Gy，VMAT較高，但差異無統(tǒng)計學意義；0.3<靶肺體積比≤0.4組PTV可給予的最高劑量(D95)不能都達到60 Gy，VMAT較高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3～4。

表3 靶肺體積比≤0.1及0.1<靶肺體積比≤0.2組 VMAT 與 IMRT 計劃的劑量學比較

表4 0.2<靶肺體積比≤0.3組及0.3<靶肺體積比≤0.4組 VMAT 與 IMRT 計劃的劑量學比較

2.3 30例患者靶肺體積及IMRT 與VMAT可給予最高劑量統(tǒng)計 PTV為71.81～893.82 cm3，平均(510.32±230.36)cm3；肺的體積為1 644.01～6 279.91 cm3，平均(2 982.58±1 077.43)cm3；靶肺體積比為0.03～0.35；當體積比<0.11時，D95都可達到60 Gy劑量。當>0.11時有2例患者VMAT計劃能達到60 Gy，IMRT計劃不能；當>0.22時，所有計劃均難以達到60 Gy，但VMAT計劃可給予的劑量高于IMRT計劃。見圖1。

圖1 D95隨靶肺體積比變化

3 討論

VMAT技術相對于IMRT因其治療時間短，機器調數(shù)(MU)少，在臨床中廣泛應用[6-7]。在肺癌的放療中，從劑量學方面來說VMAT在靶區(qū)適形度和危及器官保護方面更好[8]。劉楚基等[9]研究表明對于局部晚期NSCLC IMRT和VMAT均可滿足臨床需要，而VMAT適形指數(shù)好于IMRT。Jiang等[10]提出VMAT較 IMRT可降低雙肺的 V20和V30，但V5和V10有所增加。葉豐進等[11]研究發(fā)現(xiàn)VMAT技術不僅能提高原發(fā)靶區(qū)劑量，也能增加靶區(qū)適形度，縮短單次治療時間，減少呼吸運動對放療的影響，降低了治療區(qū)域正常組織照射劑量，但肺V5劑量較高，宋明永等[12]也得出類似結論。NSCLC靶區(qū)劑量分布VMAT好于IMRT，VMAT在OAR保護方面更有優(yōu)勢，優(yōu)先推薦使用VMAT，但考慮低劑量區(qū)對肺的影響時，應采用IMRT[13]。周云瀧等[14]也認為VMAT技術明顯優(yōu)于IMRT，它提高了靶區(qū)的適形度和均勻度，對肺、脊髓等也有較好的保護作用。本文將30例患者作為一個整體比較發(fā)現(xiàn)VMAT優(yōu)于IMRT計劃，VMAT計劃的均勻度更好、肺的V5更小。

但以上沒有從靶區(qū)位置或者靶區(qū)體積上來探討VMAT與IMRT的優(yōu)劣。本文將靶區(qū)體積作為主要因素，對兩種技術進行分析，在臨床給予靶區(qū)60 Gy的條件下，靶區(qū)較小時IMRT和VMAT都能實現(xiàn)，兩種計劃差異不明顯；當靶區(qū)體積逐漸增大時，兩種技術都難以實現(xiàn)靶區(qū)60 Gy的劑量，但當靶區(qū)較大時，VMAT計劃在滿足正常組織劑量體積前提下，能給予的靶區(qū)劑量高于IMRT，有利于腫瘤局部控制率的提高，計劃更具優(yōu)勢。

影響NSCLC患者靶區(qū)劑量的因素不僅與放療技術有關，還與靶區(qū)體積和位置相關。倪千喜等[15]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者腫瘤靶區(qū)劑量與腫瘤靶區(qū)體積比、靶區(qū)離脊髓的最小距離相關，VPTV/VLung值越高時，腫瘤靶區(qū)照射劑量越低。這與本文結論一致。VPTV/VLung一定時，PTV 的D95與PTV離脊髓的最小距離呈正相關。PTV 離脊髓的距離一定時，PTV的D95與VPTV/VLung呈負相關。歐陽偉煒等[16]對胸內不同空間位置的NSCLC進行分類研究，將腫瘤分為上下、內中外區(qū)，通過比較3DCRT和IMRT計劃發(fā)現(xiàn)，IMRT計劃能大幅降低雙肺劑量體積，而且當原發(fā)灶位于中區(qū)和內區(qū)時這種優(yōu)勢更明顯。

影響“大腫瘤”靶區(qū)劑量的因素還有很多，比如靶區(qū)的位置、形狀等。對于某位患者，基于一定的解剖學特征，采用何種放療技術以達到更好的治療效果顯得尤為重要。本研究所有患者均采用常規(guī)CT掃描，計劃設計時就要考慮患者的呼吸、擺位誤差等因素，為了保證不漏靶，就必須采用統(tǒng)一邊界外放方式，這樣就增加了正常組織的劑量負擔，反而使得靶區(qū)劑量不能滿足臨床要求。而4DCT 技術采用多時相掃描，應用最大密度投影法(maximum intensity projection，MIP)勾畫原發(fā)灶，靶區(qū)體積更小[17]。結合4DCT，呼吸門控放療在計劃設計時勾畫吸氣末或呼氣末時相靶區(qū)，并在該時期給予出束治療，相對于常規(guī)放療所必須的擴邊界方式給正常組織帶來的危害大幅減少[18-19]。在臨床中對于一段計劃不能給足劑量的患者，采用自適應放療(ART)，實時調整計劃，即采用多段治療，當上一段治療完成后，重新定位掃描，重新設計放療計劃，由于靶區(qū)逐漸縮小，得以使全段計劃相加靶區(qū)劑量充足[20-21]。

綜上所述，從臨床角度考慮，當NSCLC患者的靶區(qū)較小時，選用IMRT技術，既能降低計劃設計時的優(yōu)化時間，也能節(jié)省患者的治療費用。當靶區(qū)較大時，有條件的應選用VMAT技術，使靶區(qū)給予更高的治療劑量。隨著4DCT、呼吸門控和ART的發(fā)展，NSCLC的治療會取得長足進步，患者局部控制率和生存率也將進一步提高。

利益相關聲明：本文所有作者不存在利益沖突。

作者貢獻說明：雷懷宇為本課題主要負責人并論文寫作，張書旭為課題設計指導，李慧君為臨床協(xié)調，張國前為計劃審核，王琳婧為病例選擇，王銳濠、陽露為計劃設計，王蕾為數(shù)據統(tǒng)計，周丕校為數(shù)據分析。