蔡婧，熊強(qiáng)，魏建平，劉安文

0 引言

肺癌是全世界危害人類健康最常見的惡性腫瘤。大約85%的肺癌為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）。約1/3的NSCLC患者初步就診時(shí)即為局部晚期，不適合行手術(shù)切除，其標(biāo)準(zhǔn)治療方法為同步放化療[1]。然而治療效果不佳，主要原因是因?yàn)橹車Ｆ鞴俚亩拘韵拗屏朔暖煱袇^(qū)的劑量[2]。研究表明，高的生物學(xué)劑量和短的治療時(shí)間和療效及生存成正比[3]，如何利用現(xiàn)有的技術(shù)條件在提高靶區(qū)劑量的同時(shí)不延長總的治療時(shí)間并且不增加正常器官的放射性毒性反應(yīng)是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。

目前關(guān)于如何提高局部晚期NSCLC患者根治性同步放化療療效的研究方向包括功能影像指導(dǎo)放療靶區(qū)勾畫，即生物靶區(qū)（bilogical target volume,BTV）。功能影像能夠在放療過程中先于腫瘤體積的變化而更早地反映腫瘤微觀結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而有利于早期療效評(píng)判及指導(dǎo)劑量提升放療。功能影像以PET/CT及功能磁共振（functional magnetic resonance imaging,fMRI）為代表。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherent motion,IVIM）指活體生物組織中水分子多種運(yùn)動(dòng)形式。IVIM包括細(xì)胞內(nèi)、外自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、跨細(xì)胞膜運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為慢速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，微循環(huán)血管灌注的相關(guān)運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為快速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用于一系列從小到大的b值并對(duì)其DWI信號(hào)強(qiáng)度衰減進(jìn)行擬合，可以得到慢速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)系數(shù)（D），是指細(xì)胞間水分子運(yùn)動(dòng)，代表彌散；快速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)系數(shù)（D*），是指血管內(nèi)的水分子流動(dòng)產(chǎn)生的假擴(kuò)散效果，代表灌注；微循環(huán)灌注分?jǐn)?shù)（f），反映血容量，即血管中水質(zhì)子的體積，代表快速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的體積分?jǐn)?shù)。另外，由于肺部是運(yùn)動(dòng)弧度比較大的器官，利用四維計(jì)算機(jī)斷層攝影（four dimensional computed tomography,4DCT）圖像分析在呼吸過程中靶區(qū)及正常器官位置和體積的變化規(guī)律，有助于依據(jù)每個(gè)患者獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)特征設(shè)計(jì)個(gè)體化放療計(jì)劃，減少靶區(qū)照射范圍，降低正常組織的不良反應(yīng)并盡量提高靶區(qū)受照劑量。本課題采用4DCT結(jié)合IVIM成像指導(dǎo)局部晚期NSCLC靶區(qū)勾畫及劑量提升，探索其療效及安全性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院2014年9月—2018年3月間經(jīng)確診為無法手術(shù)、局部晚期NSCLC患者60例。采用隨機(jī)數(shù)字表法按1:1比例將所有患者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（n=30）和對(duì)照組（n=30）。實(shí)驗(yàn)組患者男26例、女4例；年齡44～74歲，平均年齡62.60±8.463歲；PS評(píng)分0分者11例、1分者19例；病理類型：鱗癌 20 例、腺癌 10 例；臨床分期：ⅢA期15例、ⅢB期15例。對(duì)照組患者男28例、女2例；年齡47～73歲，平均年齡60.80±5.921歲；PS評(píng)分0分者10例、1分者20例；病理類型：鱗癌22例、腺癌8例；臨床分期：ⅢA期16例、ⅢB期14例。兩組患者年齡、病程、病理分型和臨床分期等一般資料組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 入組標(biāo)準(zhǔn)

（1）組織學(xué)證實(shí)為非小細(xì)胞肺癌；（2）分期為ⅢA/ⅢB期（AJCC2007版）；（3）經(jīng)多學(xué)科綜合判斷為無法手術(shù)治療；（4）年齡≥18歲；（5）PS評(píng)分為0～1分；（6）以根治性放化療為目的；（7）放療前未接受過放療或手術(shù)；（8）既往無惡性腫瘤病史，無嚴(yán)重內(nèi)科疾?。唬?）一秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second,FEV1）≥1.2升/秒或≥50%預(yù)測(cè)值；（10）實(shí)驗(yàn)室檢查：白細(xì)胞計(jì)數(shù)≥4×109/L，中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)≥2.0×109/L，血小板計(jì)數(shù)≥100×109/L，血紅蛋白≥10 g/dl，肝腎功能及心電圖正常；（11）入組前3天內(nèi)妊娠實(shí)驗(yàn)陰性，并且同意在試驗(yàn)期間使用醫(yī)學(xué)上有效的避孕措施；（12）簽署知情同意書。

1.3 剔除標(biāo)準(zhǔn)

（1）病理學(xué)證實(shí)為小細(xì)胞肺癌；（2）有胸膜及心包轉(zhuǎn)移的證據(jù)；（3）有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的證據(jù)；（4）之前患過其他惡性腫瘤（PFS≥3年，或可治愈的非惡黑的皮膚癌除外）；（5）之前采用過系統(tǒng)化療；（6）入組前采用過放療可能導(dǎo)致放療野重疊；（7）有其他潛在的嚴(yán)重疾病者（充血性心力衰竭，透壁性心肌梗死，入院時(shí)伴有嚴(yán)重急性細(xì)菌或真菌感染，會(huì)影響治療的COPD或其他呼吸系統(tǒng)疾病等），考慮到該研究可能加劇或無法控制其疾?。唬?）嚴(yán)重免疫抑制性疾病，如AIDS；（9）孕婦、哺乳期婦女或不同意試驗(yàn)中采用有效避孕措施的育齡婦女；（10）影像學(xué)證實(shí)導(dǎo)致大血管嚴(yán)重破壞和狹窄的T4患者；（11）患者不能進(jìn)行MRI檢查。

1.4 放療計(jì)劃的執(zhí)行

實(shí)驗(yàn)組：采用醫(yī)科達(dá)Versa HD醫(yī)用直線加速器，4DCT模擬機(jī)定位掃描，掃描范圍上界為環(huán)狀軟骨，下界為腰2錐體。掃描層厚為5 mm，腫瘤區(qū)域?qū)雍駷?.5 mm。使用GE 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀（美國GE公司，GE Signa HDxt 3.0T MR），16通道腹部相控陣線圈，GE AW4.6工作站。MRI掃描序列包括橫斷位T2WI壓脂、冠狀位T2WI壓脂序列及IVIM。采用20、100、150、200、250、300、350、400、500、600、800、1000 s/mm2共12個(gè)b值行多b值擴(kuò)散加權(quán)成像序列（IVIM-DWI）掃描。結(jié)合橫斷位和冠狀位T2WI壓脂圖像，選取腫瘤信號(hào)最高或強(qiáng)化最明顯處作為分析層面，在病灶截面積最大及上、下相鄰層面手動(dòng)繪制感興趣區(qū)。重復(fù)測(cè)量3次，取均值，ROI面積＜50 mm2。將IVIM-DWI的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.6工作站，手動(dòng)校正和降噪，采用Functool軟件包的MADC圖像后處理軟件獲得慢擴(kuò)散系數(shù)D（slow ADC）、快擴(kuò)散系數(shù)D*（fast ADC）及快擴(kuò)散所占的容積分?jǐn)?shù)f（fraction of fast ADC）三種參數(shù)化圖像；常規(guī)DWI經(jīng)后處理得到擴(kuò)散系數(shù)ADC圖像。

綜合考慮患者胸部C T 掃描及磁共振普通掃描及功能成像的結(jié)果，勾畫肺內(nèi)腫瘤組織為GTV-T，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)為GTV-N，根據(jù)MRI功能成像找到ADC值最低及血供最豐富的腫塊區(qū)域，勾畫并標(biāo)記為GTV-a。臨床靶區(qū)（CTV）對(duì)于原發(fā)腫瘤在GTV的基礎(chǔ)上均勻外放0.6～0.8 cm（鱗癌0.6 cm，腺癌0.8 cm）。對(duì)于陽性淋巴結(jié)則外擴(kuò)0.5 cm，并且CTV應(yīng)包括陽性淋巴結(jié)所在相應(yīng)的淋巴引流區(qū)域。計(jì)劃靶區(qū)（PTV）分別在GTV和CTV基礎(chǔ)上，根據(jù)本單位的擺位誤差（約0.5 cm）進(jìn)行均勻外擴(kuò)。PTV（GTV-T、GTV-N）劑量66 Gy/30 F/6 W，PTV（CTV）劑量60 Gy/30 F/6 W。放療4周后使用同樣的掃描及后處理方法對(duì)其進(jìn)行放療后復(fù)查，根據(jù)治療后影像重新勾畫GTV-T、GTV-N、CTV，觀察腫瘤大小的改變及各參數(shù)的改變，并根據(jù)治療前后的MRI功能影像顯示另外勾畫出腫瘤治療抵抗區(qū)并命名為GTV-r，并驗(yàn)證是否與放療前腫瘤活性較強(qiáng)區(qū)域（GTV-a）相符合。根據(jù)個(gè)體差異，在不增加周圍正常器官劑量及總治療時(shí)間的前提下采用大分割方式對(duì)治療后GTV-r進(jìn)行劑量提升。對(duì)照組：不行IVIM成像及縮野劑量提升，其余與實(shí)驗(yàn)組一致。

1.5 同步化療方案

采用每周方案同步化療，方案為：多西紫杉醇20 mg/m2+順鉑20 mg/m2或紫杉醇45～50 mg/m2+卡鉑AUC 2。當(dāng)出現(xiàn)Ⅲ度以上化療毒性時(shí)推遲化療（非血液毒性緩解至Ⅰ度，中性粒細(xì)胞恢復(fù)至2×109/L，血小板恢復(fù)至100×109/L方可繼續(xù)化療），若化療推遲超過2周則停止化療。

1.6 隨訪

患者治療結(jié)束后1月進(jìn)行隨訪評(píng)估，第一年每3月隨訪一次，第二年每6月隨訪一次，接下來每年隨訪一次。每次隨訪時(shí)，輔助檢查包括：血常規(guī)，生化，胸腹部CT，顱腦MRI，全身骨顯像及胸部MRI平掃及功能成像（IVIM）。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)從放療第一天開始到患者疾病進(jìn)展或死亡為末次隨訪時(shí)間。兩樣本率的比較采用χ2檢驗(yàn)或精確檢驗(yàn)；參數(shù)間相關(guān)性關(guān)系采用Pearson或Spearman相關(guān)性分析；兩組獨(dú)立樣本參數(shù)值之間差異比較采用t檢驗(yàn)或秩和檢驗(yàn)；多組獨(dú)立樣本參數(shù)值之間差異比較采用單因素方差分析或秩和檢驗(yàn)；生存觀察終點(diǎn)差異的比較采用Log rank檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 IVIM指導(dǎo)NSCLC根治性同步放化療靶區(qū)勾畫及劑量提升的可行性

實(shí)驗(yàn)組30例（功能MRI結(jié)合4DCT勾畫靶區(qū)及放療劑量達(dá)45～50 Gy時(shí)進(jìn)行縮野并行劑量提升，Elekta Versa HD醫(yī)用直線加速器及Monacco物理計(jì)劃系統(tǒng)）在周圍正常器官耐受前提下，靶區(qū)劑量覆蓋可，適形性好，劑量分布均勻。實(shí)驗(yàn)組患者最高物理劑量達(dá)44 Gy/20 F+24 Gy/10 F（生物學(xué)劑量達(dá)53.7 Gy+29.8 Gy=83.5 Gy）。實(shí)驗(yàn)組平均放療劑量為66.8±0.497 Gy，對(duì)照組平均放療劑量為66±0.000 Gy，兩組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001,t=9.182）。

2.2 IVIM指導(dǎo)NSCLC根治性同步放化療靶區(qū)勾畫及劑量提升的療效

2.2.1 總有效率 在放療結(jié)束后1月根據(jù)患者隨訪復(fù)查胸腹部CT，顱腦MRI，全身骨顯像，胸部MRI平掃及MRI功能成像（IVIM），按RECIST1.1標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)分析近期療效。療效評(píng)價(jià)分為完全緩解（CR），部分緩解（PR），疾病穩(wěn)定（SD）和疾病進(jìn)展（PD）。CR+PR視為治療有效，SD+PD視為治療無效。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組近期療效結(jié)果見表1?？ǚ綑z驗(yàn)顯示對(duì)照組和治療組近期療效差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=5.455,P=0.020）。

表1 兩組患者總有效率的比較Table 1 Comparison of overall response rate between two groups

2.2.2 無進(jìn)展生存 通過Log rank生存分析比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組PFS的差異，實(shí)驗(yàn)組中位PFS為7.2月，對(duì)照組中位PFS為6.3月，兩組PFS差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.131），見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組PFS的比較Figure 1 Comparison of PFS between experimental group and control group

2.3 IVIM指導(dǎo)NSCLC根治性同步放化療靶區(qū)勾畫及劑量提升的疾病進(jìn)展模式

進(jìn)展模式分為局部和區(qū)域腫瘤進(jìn)展（locoregional progression,LP）、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（distant metastasis,DM）以及同時(shí)出現(xiàn)LP和DM。實(shí)驗(yàn)組有1例患者隨訪3月后出現(xiàn)心臟猝死，不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。通過卡方檢驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組治療后局部區(qū)域進(jìn)展發(fā)生的概率，結(jié)果顯示兩組患者局部進(jìn)展發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=3.320,P=0.068），見表2。

表2 兩組患者疾病進(jìn)展模式的比較Table 2 Comparison of disease progression patterns between two groups

2.4 IVIM指導(dǎo)NSCLC根治性同步放化療靶區(qū)勾畫及劑量提升的治療相關(guān)不良反應(yīng)

治療及隨訪過程中觀察患者放化療的毒性反應(yīng)，見表3。通過卡方檢驗(yàn)分析毒性反應(yīng)發(fā)生率差異，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組患者3/4級(jí)放射性肺炎的發(fā)生率顯著降低（χ2=4.800,P=0.028），兩組患者3/4級(jí)放射性食管炎（χ2=0.577,P=0.706）、放射性心臟毒性（χ2=0.351,P=1.000）、骨髓抑制（χ2=0.483,P=0.488）的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 兩組3/4級(jí)毒性反應(yīng)的發(fā)生率的比較Table 3 Comparison of incidence of grade 3/4 toxic effects between two groups

2.5 分析IVIM參數(shù)值及常規(guī)DWI的ADC值與療效的相關(guān)性

2.5.1 明確有效組和無效組治療前IVIM參數(shù)值及常規(guī)ADC值及治療過程中各參數(shù)值的變化與近期療效的關(guān)系 首先用單樣本正態(tài)性檢驗(yàn)對(duì)各參數(shù)作正態(tài)性檢驗(yàn)，服從正態(tài)分布采用兩組獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不服從采用校正t檢驗(yàn)，比較治療有效及治療無效組組間腫瘤治療前平均ADC、D、D*、f值及完成生物學(xué)劑量45～50 Gy放療時(shí)ADC、D、D*、f值與治療前差值dADC、dD、dD*、df的差異。結(jié)果顯示有效組和無效組患者僅僅在dD值上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），提示dD值越大療效越好，其余參數(shù)值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表4。

表4 治療有效組和無效組各參數(shù)值之間的差異 (mm2/s)Table 4 Comparison of IVIM parameters between treatment effective group and ineffective group (mm2/s)

2.5.2 明確治療前IVIM參數(shù)值及常規(guī)ADC值及治療過程中各參數(shù)值的變化與患者PFS之間的相關(guān)性 通過Pearson相關(guān)性分析檢驗(yàn)治療前平均ADC、D、D*、f值及完成生物學(xué)劑量45～50 Gy放療時(shí)ADC、D、D*、f值與治療前差值dADC、dD、dD*、df與患者PFS之間的相關(guān)性。結(jié)果顯示，只有dD值與PFS成正相關(guān)，dD值越大，PFS越長（P=0.006），其他參數(shù)值與PFS無相關(guān)性，見表5。

3 討論

同步放化療仍是不能手術(shù)局部晚期NSCLC的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，然而目前利用這種治療方法的局控率小于50%，5年生存率僅達(dá)10%～15%左右[2]。這種治療效果不佳的原因主要為局部失敗，而局部失敗的主要原因是靶區(qū)設(shè)計(jì)不合理。在靶區(qū)定位方面，功能影像可以彌補(bǔ)普通CT的不足，研究報(bào)道，NSCLC患者基于PET/CT勾畫根治性同步放化療靶區(qū)較普通CT體積小，便于劑量提升（66.6～73.8 Gy），且野外復(fù)發(fā)率低[4]。Yang等[5]研究顯示，DWI可以作為PET/CT外的另一個(gè)選擇用于靶區(qū)精準(zhǔn)定位。Tang等報(bào)道，DCEMRI區(qū)別NSCLC T3及T4分期上優(yōu)于64-MDCT[6]。Schaarschmidt等[7]報(bào)道，MRI-DWI在NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的判別上具有較高的特異性（＞90%），ADC值與PET/CT的SUV值成負(fù)相關(guān)，兩者均可用于NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的鑒別。另有研究證實(shí)了功能MRI用于前列腺癌、宮頸癌、腦膠質(zhì)瘤及直腸癌等精準(zhǔn)靶區(qū)勾畫及劑量提升的有效性及安全性[8-12]。

表5 各參數(shù)值與PFS的相關(guān)性 (mm2/s)Table 5 Correlation between IVIM parameters and PFS(mm2/s)

調(diào)強(qiáng)放射治療的同步增量放療（simultaneous integrated radiation boost,SIB）可以在亞臨床病灶CTV采用常規(guī)分割劑量適形放療的同步增加原發(fā)腫瘤GTV的單次分割劑量，縮短了總的治療時(shí)間。目前研究發(fā)現(xiàn)SIB-IMRT應(yīng)用于多種腫瘤可提高局部控制率并進(jìn)一步提高生存，并且不良反應(yīng)可以耐受[13-16]。最新研究表明，SIB-IMRT技術(shù)用于局部晚期NSCLC放療較普通IMRT有效率提高，不良反應(yīng)可耐受[17-18]。

同時(shí)，國內(nèi)外的研究者也探討在放療過程中監(jiān)測(cè)腫瘤體積的改變，從而在放療過程中期通過縮野放療來實(shí)現(xiàn)提高靶區(qū)劑量的同時(shí)降低周圍正常器官的劑量，即自適應(yīng)放療。功能影像能早于解剖影像更好地反映腫瘤微觀結(jié)構(gòu)的變化。Mahasittiwat等[19]報(bào)道，NSCLC放療至2/3根治劑量時(shí)腫瘤代謝體積（MTV）的縮小顯著大于普通CT的變化，這說明通過功能影像指導(dǎo)放療過程中縮野有利于靶區(qū)劑量提升。Kong等提出在照射劑量達(dá)到45 Gy時(shí)腫瘤的大小及SUV值會(huì)有一個(gè)顯著的改變，在照射45 Gy的時(shí)候給予縮野增量放療可以在提高腫瘤放療抵抗區(qū)域劑量的同時(shí)降低或者不增加正常組織的照射劑量[20]。目前正在進(jìn)行的RTOG1106研究利用了這一理念，在放療過程中根據(jù)PET-CT調(diào)整靶區(qū)從而使得腫瘤的劑量增加到80.4 Gy[20]。Bainbridge等[21]報(bào)道功能磁共振顯像在指導(dǎo)肺癌放療中有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，它不僅可以精確放療前的靶區(qū)，并且能夠早期預(yù)測(cè)肺癌放療療效及正常器官毒性。Ohno等[22]報(bào)道，治療前的ADC值及SUVmax值均可預(yù)測(cè)Ⅲ期非小細(xì)胞肺癌的同步放化療療效及預(yù)后，治療前低的ADC值或高的SUVmax值放化療療效好，生存期長，并且ADC值的預(yù)測(cè)價(jià)值似乎優(yōu)于SUVmax。Iizuka等[23]研究了ADC值及SUVmax值對(duì)于Ⅰ期非小細(xì)胞肺癌行SBRT治療的療效預(yù)測(cè)價(jià)值，結(jié)果顯示治療前低的ADC值或高的SUVmax值疾病進(jìn)展時(shí)間短，預(yù)后差，ADC值及SUVmax值兩者結(jié)合對(duì)于Ⅰ期非小細(xì)胞肺癌SBRT治療療效的預(yù)測(cè)價(jià)值更大。Seki等[24]報(bào)道，CT動(dòng)態(tài)灌注分?jǐn)?shù)、MRI灌注參數(shù)與PET/CT SUV值均能早期預(yù)測(cè)非小細(xì)胞肺癌放化療療效。然而目前探索功能MRI成像用于指導(dǎo)NSCLC放療過程中縮野及劑量提升的研究尚未見報(bào)道。

本研究采用MRI功能影像IVIM結(jié)合4DCT指導(dǎo)無法手術(shù)的局部晚期NSCLC同步放化療靶區(qū)勾畫，可以更精確的勾畫靶區(qū)。在放療劑量達(dá)45 Gy左右進(jìn)行縮野劑量提升。研究結(jié)果顯示，所有患者在周圍正常器官耐受的前提下可以使靶區(qū)劑量至少達(dá)到66 Gy，患者總有效率顯著提高，但PFS及疾病進(jìn)展模式無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組3/4級(jí)放射性肺炎的發(fā)生率顯著下降。同時(shí)，本研究探索IVIM參數(shù)值對(duì)局部晚期NSCLC同步放化療療效的預(yù)測(cè)價(jià)值，結(jié)果顯示治療過程中D值的變化與患者的療效有關(guān)，D值增加越多PFS越長。D值反應(yīng)彌散，治療過程中彌散能力越強(qiáng)說明腫瘤細(xì)胞密度降低，治療效果好，放療過程中D值的變化可能作為NSCLC放療療效預(yù)測(cè)指標(biāo)。之后本研究將擴(kuò)大樣本量繼續(xù)深入探討，同時(shí)探索能使得IVIM-DWI達(dá)到最大臨床指導(dǎo)意義的最佳b值 。