張晉建，李志強(qiáng)，文婷，王彥，鐘毓，陳靜，黎靜

廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院螺旋斷層放療中心，廣東廣州510010

前言

螺旋斷層放療系統(tǒng)（Helical Tomotherapy,HT）是將6 MV加速器搭載在CT滑環(huán)機(jī)架上，近似于慢速CT掃描的方式對(duì)腫瘤進(jìn)行螺旋切割照射［1-3］。相比其它光子調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)，HT能改善靶區(qū)的劑量均勻性和適形性，并減少正常組織的劑量［4-7］。HT系統(tǒng)360度旋轉(zhuǎn)照射的方式，可能會(huì)引起肺低劑量區(qū)過(guò)大，因而備受爭(zhēng)議。然而，我們?cè)谂R床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，計(jì)劃系統(tǒng)的Block功能可以有效地降低肺的低劑量區(qū)。本文就非小細(xì)胞肺癌患者行HT計(jì)劃時(shí)，應(yīng)用Block減少肺低劑量區(qū)的方法展開研究和探討。

HT計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于一些需要重點(diǎn)保護(hù)的組織區(qū)域可以單獨(dú)勾畫出來(lái)，并設(shè)置為“Block”。依據(jù)保護(hù)程度的不同，可以將Block設(shè)置為3種類型：Unblock、Directional Block、Complete Block。 3 種Block的功能原理如圖1所示。其中，圖中綠色帶箭頭直線表示射線束可通過(guò)，紅色帶箭頭直線表示射線束不可通過(guò)。將保護(hù)區(qū)域設(shè)置為Unblock時(shí)，系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入該區(qū)域的射線方向不作限制（圖1a）；將該保護(hù)區(qū)域設(shè)置為Directional Block時(shí)，射線不能經(jīng)過(guò)該保護(hù)區(qū)域進(jìn)入腫瘤組織，但穿過(guò)腫瘤后的射線可以進(jìn)入該保護(hù)區(qū)域（圖1b）；當(dāng)該保護(hù)區(qū)域設(shè)置為Complete Block時(shí)，射線既不能經(jīng)過(guò)該保護(hù)區(qū)域進(jìn)入腫瘤組織，經(jīng)過(guò)腫瘤組織的射線也不允許進(jìn)入該保護(hù)區(qū)域（圖1c）。軟件設(shè)置的Directional Block和Complete Block在硬件實(shí)現(xiàn)上都是通過(guò)關(guān)閉MLC葉片實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于屏蔽了這區(qū)域范圍的入射角度。

圖1 3種不同類型的Block設(shè)置方式Fig.1 Three different types of Block settings

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院放療中心2016年6月12月采用HT系統(tǒng)治療非小細(xì)胞肺癌病例20例。PTV的體積大小為85～186 cc，處方劑量均為60 Gy/27 f。

1.2 材料與設(shè)備

靶區(qū)和正常組織勾畫采用MIM 6.0工作站（MIM,美國(guó)）；計(jì)劃工作站采用Tomotherapy Planning Station 4.0.4（安科瑞,美國(guó)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 Block設(shè)計(jì)方法 入組20例病例，每例病例均畫相同的保護(hù)區(qū)域，并按以下3種條件設(shè)置3組HT計(jì)劃，第I組為Unblock，第II組為Directional Block，第III組為Complete Block+Directional Block（圖2）。

圖2 3種不同的Block設(shè)計(jì)方法Fig.2 Planning with 3 different kinds of Block settings

1.3.2 計(jì)劃優(yōu)化條件 基本設(shè)置FW=2.50 cm，Pitch=0.287，MF=2.5，計(jì)算網(wǎng)格 0.526×0.526。PTV滿足：V66＜5%，V60＞95%，V57＞90%；脊髓V36＜2%；食道和氣管V55＜5%；全肺組織滿足V5＜60%，V20＜30%。其中，Vx表示接受劑量為xGy的體積占總體積的百分比。靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)（Homogeneity Index,HI）=（D2%-D98%）/D50%，其中，D2%、D98%、D50%分別表示 PTV 2%、98%、50%的體積所對(duì)應(yīng)的劑量。靶區(qū)適形度指數(shù)（Conformity Index,CI）=(TV,RI?TV,RI)/(TV?VRI)，其中，TV,RI是參考等劑量線內(nèi)的靶區(qū)體積，TV是靶區(qū)的體積，VRI是參考等劑量線的體積。CI的值越接近于1，靶區(qū)的劑量適形度越好，等于1時(shí)，靶區(qū)與劑量線完全重合，是最理想的分布。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件，使用單向方差分析方法（One-wayANOVA）分析比較不同組別之間數(shù)據(jù)的差異性。數(shù)據(jù)結(jié)果記錄用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。P＜0.05，認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 劑量分布圖比較

不同Block設(shè)置方案的計(jì)劃劑量圖如圖3所示，從圖3中可以直觀地看到，從I到III組，5 Gy覆蓋的肺體積明顯縮小。

圖3 不同Block設(shè)置的劑量分布圖示例Fig.3 Examples of dose distribution map with different Block settings

2.2 PTV劑量學(xué)參數(shù)比較

3組計(jì)劃PTV的部分劑量體積直方圖（DVH）參數(shù)如表1所示。從I到III組，PTV平均劑量增大，D2%的劑量增大，劑量均勻性變差，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 不同Block設(shè)置方式的PTV參數(shù)（xˉ±s）Tab.1 PTV parameters in 3 groups adopting different Block settings(Mean±SD)

2.3 正常肺組織劑量學(xué)參數(shù)比較

患側(cè)肺、健側(cè)肺及雙肺的DVH參數(shù)如表2～4所示。從I到III組,患側(cè)肺V5明顯降低（P=0.000），而患側(cè)肺 V10、V20、V30、肺平均劑量（Mean Lung Dose,MLD）則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；健側(cè)肺V5、V10、MLD明顯降低（P=0.000），而V20的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；雙肺V5、MLD的劑量明顯降低（P＜0.05），而V10、V20、V30的差異則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.4 單次治療時(shí)間比較

從I到III組計(jì)劃方案，單次治療時(shí)間依次為（5.5±0.5）、（11.8±0.6）、（16.3±2.3）min。

表2 不同Block設(shè)置方式的患側(cè)肺組織物理學(xué)劑量比較（xˉ±s）Tab.2 Comparison of ipsilateral lung doses among 3 groups adopting different Block settings(Mean±SD)

表3 不同Block設(shè)置方式的健側(cè)肺組織物理學(xué)劑量比較（xˉ±s）Tab.3 Comparison of contralateral lung doses among 3 groups adopting different Block settings(Mean±SD)

表4 不同Block設(shè)置方式的雙肺組織物理學(xué)劑量比較（xˉ±s）Tab.4 Comparison of lung doses among 3 groups adopting different Block settings(Mean±SD)

3 討論

諸多研究表明：V5、V20、MLD這幾個(gè)參數(shù)與放射性肺炎發(fā)生率相關(guān)［8-10］。無(wú)論治療方式是調(diào)強(qiáng)放射治療還是三維適形放射治療，對(duì)肺的放射性肺損傷預(yù)測(cè)因子時(shí)，V5、V20、MLD 都是重要的危險(xiǎn)因子［11-14］。因此，非小細(xì)胞肺癌NCCN2016年指南［15］對(duì)肺作了以下限制：V5≤65%，V20≤35%，MLD≤（20～23）Gy。

在本研究中，將Directional Block組和Directional Block+Complete Block組分別與Unblock組進(jìn)行比較，患側(cè)肺V5分別降低了38.6%、69.1%，健側(cè)肺V5分別降低了58.6%、100.0%，健側(cè)肺V10分別降低了72%、100%，健側(cè)肺MLD分別降低了45.8%、87.5%，雙肺V5分別降低了27%、48%，雙肺MLD分別降低了9.6%、21%。與此同時(shí)，PTV的適形性和劑量均勻性變得相對(duì)較差，但均能滿足D66＜5%，D60＞95%，D57＞90%，其中DX代表接受XGy的劑量體積百分?jǐn)?shù)。另外，Directional Block組和Directional Block+Complete Block組的單次治療時(shí)間分別是Unblock組的2.1倍和2.9倍。相比Directional Block組，Directional Block+Complete Block組患側(cè)肺V5降低了49.7%，健側(cè)肺V5、V10、MLD分別降低了100%、100%，76.9%，雙肺V5和MLD分別降低了29.1%、12.7%，治療時(shí)間延長(zhǎng)了38%。因此，Directional Block+Complete Block組對(duì)肺組織的保護(hù)要優(yōu)于Directional Block組，而Unblock組對(duì)肺的保護(hù)作用相對(duì)另外兩組較差。勾畫不同的保護(hù)區(qū)域作Directional Block或Complete Block對(duì)于劑量分布和治療時(shí)間有一定影響。對(duì)于靶區(qū)在一側(cè)肺距離健側(cè)肺較遠(yuǎn)的，可以將健側(cè)肺設(shè)置成Complete Block，患側(cè)肺勾畫一定區(qū)域設(shè)置成Directional Block；對(duì)于靶區(qū)在縱隔，可以分別在左右肺勾畫區(qū)域，設(shè)置成Directional Block或Complete Block。保護(hù)區(qū)域根據(jù)腫瘤的位置和形狀而定，并沒有統(tǒng)一的勾畫標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)靈活運(yùn)用，在靶區(qū)劑量、正常肺組織劑量和治療時(shí)間三者之間取得較好的平衡。

綜上所述，采用Directional Block和Complete Block能夠有效地降低肺組織V5和平均劑量，但靶區(qū)的均勻性和適形度變差（仍符合臨床要求），治療時(shí)間變長(zhǎng)。在計(jì)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該靈活運(yùn)用Block的設(shè)置，優(yōu)化肺組織劑量、靶區(qū)劑量和治療時(shí)間的關(guān)系。非小細(xì)胞肺癌螺旋斷層放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)合理的Block的設(shè)計(jì)，可以將把低劑量區(qū)控制在合理范圍之內(nèi)。