魏鵬，葉書成，劉衛(wèi)東，楊君東，王夢雅，呂敏，王麗芳（通信作者）

1 濟寧醫(yī)學院附屬醫(yī)院腫瘤科（山東濟寧 272000）；2 濟寧醫(yī)學院臨床醫(yī)學院（山東濟寧 272067）

肺癌是臨床上最常見的惡性腫瘤。我國每年新發(fā)肺癌病例已近80萬例，而死亡病例高達60余萬例，該病已成為我國發(fā)病率與病死率均最高的癌癥[1-2]。有研究顯示，約85%的肺癌為非小細胞肺癌[3]。臨床對早期非小細胞肺癌患者首選根治性手術(shù)治療，但對于不能手術(shù)或不愿手術(shù)的患者，放射治療則是標準的治療手段[4]。近年來，立體定向放射治療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）已成為早期非小細胞肺癌患者的常用治療方法，可精確地消融腫瘤，同時最小化危及器官的損傷。目前，臨床主要采用容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）技術(shù)進行SBRT[5-7]，但VMAT實施過程中多葉準直器、患者運動與機架角度等相互影響可導致治療精度的不確定性。近年來，動態(tài)適形弧放射治療（dynamic conformal arc therapy，DCAT）被廣泛用于各種腫瘤的治療中[8-10]。本研究選取15例非小細胞肺癌患者，比較了DCAT與VMAT在非小細胞肺癌SBRT中的劑量學差異，以期為非小細胞肺癌患者放射治療技術(shù)的臨床選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2020年1月于濟寧醫(yī)學院附屬醫(yī)院接受放射治療的15例非小細胞肺癌患者，其中男8例，女7例；年齡52～86歲，平均（68±11）歲；左側(cè)肺癌5例，右側(cè)肺癌10例；靶區(qū)體積5.46～76.11 cm3，平均（32.68±22.73）cm3；所有患者均經(jīng)病理檢查確診，無縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

1.2 方法

1.2.1 CT 模擬定位與靶區(qū)勾畫

所有患者均取仰臥位，雙手臂交叉抱肘放于額前，使用立體定向固定體架、真空負壓袋和腹壓板（腹壓板壓至腰肋三角下30 mm 左右）進行體位固定；在患者平靜呼吸下使用荷蘭飛利浦公司大孔徑CT 模擬定位機進行全時相（10個時相）四維CT 掃描，掃描范圍從環(huán)狀軟骨至第12胸椎，包括全胸廓的所有區(qū)域，掃描厚度和層間距均為3 mm，掃描結(jié)束后將CT 圖像以Dicom 格式傳輸至Monaco5.11.03治療計劃系統(tǒng)；最終由高年資放射治療醫(yī)師在肺窗下勾畫各時相的腫瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV）并生成內(nèi)靶區(qū)（internal target volume，ITV），將ITV 外放5 mm 生成計劃靶區(qū)（plan target volume，PTV），并勾畫雙肺、患側(cè)肺、健側(cè)肺、心臟、脊髓、肋骨、食管、大血管、氣管樹等危及器官。

1.2.2 計劃設(shè)計

采用瑞典醫(yī)科達公司Monaco5.11.03 治療計劃系統(tǒng)分別對15 例非小細胞肺癌患者進行DCAT 和VMAT 計劃設(shè)計，過程中使用醫(yī)科達Versa HD 直線加速器，射線能量選擇6 MV FFF，劑量率均為1400 MU/min。DCAT 計劃：以PTV 為治療等中心，治療角度為220°單弧照射，選擇可變劑量率與子野形狀優(yōu)化等。VMAT 計劃：選擇與DCAT計劃相同的治療等中心，同樣的治療角度，雙弧照射。計算網(wǎng)格與統(tǒng)計不確定度選擇2 mm 和1%，PTV 與危及器官的優(yōu)化參數(shù)均相同。PTV 的處方劑量為48 Gy/4 f，單次劑量為12 Gy。處方劑量覆蓋95%的靶區(qū)體積，90%的處方劑量至少覆蓋99%的靶區(qū)體積，危及器官劑量限制參考AAPM TG101號報告[11]。

1.3 計劃評估

對每例患者的DCAT計劃與VMAT計劃均采用下列參數(shù)進行評估：PTV 最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、最小劑量（Dmin）、適形度指數(shù)（conformity index，CI）[12-13]和50%處方劑量線包圍的所有體積與PTV體積之比（R50%），R50%值越小越好，雙肺Dmean、V20（%）、V13.5（cm3）、V12.5（cm3）和V5（%），患側(cè)肺Dmean、V20（%）和V5（%），健側(cè)肺V5（%），其他各危及器官最大劑量Dmax，以及計劃計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和出束時間等，其中C I=（T VPI）2/（TV×VPI）（TVPI為處方劑量線所包圍的靶體積，TV表示靶體積，VPI表示處方劑量線包圍的所有區(qū)域的體積，CI值的范圍為0～1，越接近1說明靶區(qū)適形度越好）。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結(jié)果

2.1 PTV 劑量分布

兩組計劃得到的PTV 劑量參數(shù)均能滿足臨床要求。兩組PTV 劑量比較，DCAT 計劃的Dmax與Dmean均高于VMAT 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；DCAT 計劃靶區(qū)劑量的Dmin稍高于VMAT計劃，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；VMAT 計劃的CI、R50%均優(yōu)于DCAT 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組計劃的PTV 劑量分布比較（）

表1 兩組計劃的PTV 劑量分布比較（）

注：DCAT 為動態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療，PTV 為計劃靶區(qū)，CI 為適形度指數(shù)

2.2 危及器官劑量分布

兩組計劃得到的危及器官劑量參數(shù)均能滿足臨床要求。兩組危及器官劑量比較，DCAT 計劃的雙肺Dmean、V20、V13.5、V12.5均高于VMAT 計劃，患側(cè)肺的Dmean、V20、V5均高于VMAT 計劃，肋骨和氣管樹的Dmax均高于VMAT 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組計劃的危及器官劑量分布比較（）

表2 兩組計劃的危及器官劑量分布比較（）

注：DCAT 為動態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療

2.3 計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和出束時間

DCAT 計劃的計算時間、出束時間均短于VMAT 計劃，機器跳數(shù)、控制點數(shù)均低于VMAT 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組計劃計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和出束時間比較（）

表3 兩組計劃計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和出束時間比較（）

注：DCAT 為動態(tài)適形弧放射治療，VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療

3 討論

非小細胞肺癌患者行SBRT 時，通常靶區(qū)體積小、分次次數(shù)較少且單次劑量較大，不可避免地會導致治療時間較長。隨著VMAT 技術(shù)的引入，與傳統(tǒng)的調(diào)強適形放射治療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）技術(shù)相比，治療時間明顯縮短。但由于需要大量的小子野來調(diào)制光束，VMAT實際治療過程中受多葉準直器運動、患者呼吸運動、機架旋轉(zhuǎn)與靶區(qū)之間復雜的相互影響可能會出現(xiàn)脫靶的情況[14]。因此，在患者實施治療前和治療過程中需要對VMAT 計劃進行較為嚴格的質(zhì)量保證。

DCAT 將多葉準直器的適形能力與旋轉(zhuǎn)弧形射束相結(jié)合，從而產(chǎn)生適用于腫瘤靶區(qū)部位的持續(xù)改變的劑量分布。此技術(shù)可以使多葉準直器葉片在機架旋轉(zhuǎn)過程中不斷更新以適形靶區(qū)體積并同時保護靶區(qū)周邊危及器官。醫(yī)科達Monaco 治療計劃系統(tǒng)在傳統(tǒng)DCAT 基礎(chǔ)上增加了子野形狀優(yōu)化和可變劑量率兩個選項。子野形狀優(yōu)化是在子野進行初始排序后改進了子野形狀，以滿足靶區(qū)周圍危及器官的約束條件[15]；且子野形狀優(yōu)化增強了計劃質(zhì)量，縮短了出束時間，減少了子野數(shù)量。可變劑量率是指允許機架旋轉(zhuǎn)速度和劑量率變化，在一定程度上增加了放射治療計劃的調(diào)制能力。

Moon 等[16]針對肝癌患者的SBRT 研究表明，DCAT 雖然在正常肝臟的V30、V20和V10明顯高于VMAT，但是兩種治療技術(shù)均能滿足放射治療腫瘤協(xié)作組（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）關(guān)于SBRT 的相關(guān)協(xié)議；DCAT 在計算時間、機器跳數(shù)和出束時間方面明顯優(yōu)于VMAT，是VMAT 的一個有效替代方案。Stathakis 等[17]的研究也表明，DCAT 在肝癌和肺癌患者的SBRT 中可以獲得與VMAT 相似的劑量結(jié)果，同時在危及器官與靶區(qū)重疊區(qū)域DCAT 可以獲得更低的劑量。

本研究中，DCAT 計劃在危及器官劑量方面不優(yōu)于VMAT 計劃，與Thaper 等[18]的研究結(jié)果相似。雖然在適形度和劑量梯度等方面DCAT 計劃不如VMAT 計劃，但是DCAT 計劃具有以下優(yōu)勢：DCAT計劃可以抵消多葉準直器相互作用的影響，在整個治療過程中靶區(qū)都保持在治療射野內(nèi)；DCAT 計劃在非均勻區(qū)域的計算敏感度比VMAT 小，在計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和治療時間方面優(yōu)于VMAT 計劃。本研究結(jié)果顯示，DCAT 計劃的平均出束時間比VMAT 計劃快1 min，而機器跳數(shù)和控制點的減小、治療時間的縮短可以更好地幫助患者保持治療體位和控制呼吸，從而提高治療的精度和患者的舒適度。因此，對于一些協(xié)調(diào)性差、呼吸控制困難或耐受能力有限的患者，應優(yōu)先考慮采用DCAT。此外，更少的機器跳數(shù)和更短的治療時間可以減少多葉準直器的漏射劑量和直線加速器的負荷，降低直線加速器損耗，延長設(shè)備使用壽命。

綜上所述，對非小細胞肺癌患者采用DCAT 和VMAT 兩種技術(shù)進行SBRT，均能獲得比較滿意的靶區(qū)劑量分布，VMAT 計劃對于危及器官的保護更好，DCAT 計劃在計算時間、機器跳數(shù)、控制點數(shù)和出束時間方面更具優(yōu)勢。