柳炫宇， 趙文娟， 俞志杰， 王藝霖， 方振煒， 郭飛寶,3

肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤。肺癌的發(fā)生是多因素共同作用導致的結(jié)果[1]。其中，非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)占80%以上。由于NSCLC發(fā)病較為隱匿，約有70%的NSCLC患者確診時已是晚期[2]。放射治療在NSCLC治療中的地位越來越重要[3]。其中，靜態(tài)調(diào)強放射治療(statics intensity-modulated radiotherapy， sIMRT)的腫瘤靶區(qū)精準度較高，可保護機體正常組織，還能有效控制NSCLC的進展，安全性較高，臨床應(yīng)用廣泛[4]；但其射野角度固定，在滿足靶區(qū)劑量覆蓋率的同時，容易造成雙肺高劑量區(qū)的增加。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)則是一系列子野并配合可變束流來實現(xiàn)調(diào)強放射，機器跳數(shù)和治療時長方面明顯少于sIMRT[5]。VMAT旋轉(zhuǎn)角度大，相較于sIMRT技術(shù)而言，射線可從更多的角度進入人體產(chǎn)生作用，可以較好地控制雙肺的高劑量區(qū)，同時可能產(chǎn)生更多的低劑量區(qū)。有研究表明，放射性肺損傷不僅需要關(guān)注肺的高劑量區(qū)(20 Gy)，還需要關(guān)注肺的低劑量區(qū)(5 Gy)[6-7]。而NSCLC放射治療無進展生存率低的主要原因是放射性肺損傷所帶來的放射性肺炎。肺作為放射性敏感組織，三級的放射性肺炎便對患者的生存率產(chǎn)生嚴重的影響[8]。同時，由于人體解剖結(jié)構(gòu)的差異，左、右肺體積大小、肺葉數(shù)目和毗鄰關(guān)系的不同，同一種調(diào)強計劃設(shè)計方式可能對左、右肺癌的放射治療計劃結(jié)果有劑量學參數(shù)上的差異。筆者擬比較左、右肺NSCLC患者采用sIMRT和VMAT兩種放療方案的計劃靶區(qū)和危及器官的劑量學參數(shù)差異，探討左、右肺中央型NSCLC患者的最佳放射治療方案。

1 對象與方法

1.1 對象 收集筆者醫(yī)院2013年12月—2019年1月行根治性調(diào)強放射治療的NSCLC患者28例，其中男性26例，女性2例；年齡(63.1±11.0)歲(42～73歲)。左側(cè)肺癌10例，右側(cè)肺癌18例。鱗癌17例，腺癌11例。分期類型為：Ⅰ期2例，Ⅱ期6例，Ⅲ期17例，Ⅳ期3例。多為中晚期NSCLC。右側(cè)肺癌18例中，腫瘤(含淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶，下同)的幾何中心位置距體正中線的距離范圍為(-7.19～0.33 cm)(2.60±1.72) cm。左側(cè)肺癌10例中，腫瘤的幾何中心位置距體正中線距離范圍為(1.80～5.18 cm)(3.85±1.04) cm(負值表示肺癌中心位置位于體正中線的右側(cè)，正值表示腫瘤中心位置位于體正中線左側(cè))。納入標準：病理診斷明確為NSCLC并接受根治性放射治療的患者。排除標準：合并其他腫瘤或嚴重基礎(chǔ)疾病，既往接受放射治療。

1.2 模擬定位 患者均采用科萊瑞迪熱塑模仰臥位固定，雙臂上抬交叉置額頂。為減少由于皮膚移動造成定位及治療擺位的誤差，訓練患者，囑其保持平靜呼吸，并于體表做鉛點標識，采用西門子大孔徑CT模擬定位機SOMATOM Definition AS行螺旋CT 掃描，范圍從第7頸椎下緣水平到膈肌下3 cm水平，應(yīng)包括全肺組織，掃描層厚3 mm，獲得CT定位圖像。

1.3 靶區(qū)及危及器官勾畫 將CT定位圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絉aysearch公司“Raystation 4.7”版本的放射治療計劃系統(tǒng)平臺上，由一位5 a以上臨床工作經(jīng)驗的放療科醫(yī)師在Raystation治療計劃系統(tǒng)上進行靶區(qū)和危及器官的勾畫，再由一位10 a以上臨床工作經(jīng)驗的放療科醫(yī)師進行靶區(qū)和危及器官的修正，以確保結(jié)構(gòu)的準確性。中央型NSCLC的腫瘤區(qū)(gross tumour volume, GTV)為CT圖像上所見的原發(fā)病灶和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)病灶。臨床靶區(qū)(clinical target volume, CTV)包括可以斷定的GTV和(或)亞臨床病灶范圍?？紤]到放療過程中存在的各種誤差，將GTV和CTV均勻外擴5 mm獲得計劃靶區(qū)(planning target volume, PTV)PTV-G和PTV-C。危及器官主要包括雙肺、心臟、食管、脊髓等。

1.4 治療計劃設(shè)計 放療選用Elekta的Infinity直線加速器模型，光子線能量6 MV，分別設(shè)計sIMRT 和VMAT兩種計劃。VMAT計劃設(shè)計采用單弧照射，照射弧的機架旋轉(zhuǎn)范圍是179.9°～180°(逆時針旋轉(zhuǎn))。sIMRT計劃設(shè)計采用五野照射，照射角度根據(jù)靶區(qū)形狀、位置等的不同而有所差別，以靠近靶區(qū)一側(cè)，平行于靶區(qū)橫斷面長軸范圍內(nèi)進行射野布置。本研究采用提前設(shè)置目標值和擴環(huán)限制，sIMRT五野照射和VMAT單弧照射照滿足臨床要求和計劃設(shè)計的評價標準。PTV-G處方劑量為60 Gy/30次，2.0 Gy/次；PTV-C處方劑量為54 Gy/30次，1.8 Gy/次。

1.5 靶區(qū)和危及器官的劑量參數(shù)記錄 參照ICRU83 號報告分別評估兩組放射治療計劃方案的結(jié)果。利用適形指數(shù)(conformity index， CI)和均勻指數(shù)(homogeneity index， HI)評估靶區(qū)的適形性和均勻性:

HI=(D2-D98)/D50

CI=TVRI2/(TV×VRI)

式中DX為X%靶區(qū)體積所接受的劑量，TVRI為處方劑量線所包繞的靶區(qū)體積，TV為靶區(qū)體積，VRI為處方劑量線所包繞的體積。HI越接近0，表示靶區(qū)劑量分布越均勻；CI越接近1，則表示靶區(qū)劑量分布越適形。記錄靶區(qū)PTV-C的D98和D95，靶區(qū)PTV-G的D98、D95、D50、D2(其中DX為X%的靶區(qū)體積所接受到的最低劑量)；雙肺的劑量參數(shù)V5、V10、V20、V30及Dmean(其中Dmean為平均劑量，VX為X Gy的劑量線所包繞的組織體積)；心臟的劑量參數(shù)V30、V40及Dmean；脊髓的劑量參數(shù)D2、Dmax(Dmax表示心臟所接受的最大劑量)。

2 結(jié) 果

2.1 靶區(qū)劑量參數(shù)分析 VMAT和sIMRT兩種計劃的靶區(qū)覆蓋率和均勻性均能較好地滿足臨床要求。兩種計劃在PTV-GD95的劑量分布上差別有統(tǒng)計學意義(P=0.028)。兩種放療方式的靶區(qū)均勻性和適形性差別均有統(tǒng)計學意義(P=0.012、P=0.003，表1)。

表1 PTV-C和PTV-G計劃靶區(qū)的劑量參數(shù)比較Tab.1 Comparison of dose parameters in the planned target region using VMAT and sIMRT

2.2 心臟和脊髓的劑量參數(shù)分析 兩種放療方式的脊髓Dmax比較，差別有統(tǒng)計學意義(P=0.016,表2)。

表2 VMAT和sIMRT心臟和脊髓的劑量參數(shù)比較Tab.2 Comparison of the dose parameters of the heart and spinal cord with VMAT and sIMRT

2.3 肺劑量參數(shù)分析

2.3.1 肺劑量參數(shù)分析 兩種放療方式在全肺V20、左肺V30、右肺V20的劑量分布上差別有統(tǒng)計學意義(P=0.004、P=0.032、P=0.013，表3)。

表3 VMAT和sIMRT下28例患者的肺劑量參數(shù)比較Tab.3 Comparison of lung dose parameters of 28 patients with VMAT and sIMRT

2.3.2 腫瘤位置偏右的NSCLC的肺劑量參數(shù)分析 對于18例右側(cè)的中央型NSCLC患者，兩種放療方式在全肺V20、右肺V20、右肺V30、右肺Dmean的劑量分布上差別均有統(tǒng)計學意義(P=0.015、P=0.011、P=0.034、P=0.027，表4)。

表4 右肺癌患者VMAT和sIMRT下的肺劑量參數(shù)比較Tab.4 Comparison of lung dose parameters between VMAT and sIMRT for right-side lung cancer

2.3.3 腫瘤位置偏左的肺劑量參數(shù)分析 對于10例左側(cè)中央型NSCLC患者，兩種放療方式在全肺V5、左肺V30、左肺Dmean、右肺V5、右肺Dmean的劑量分布上的差別均有統(tǒng)計學意義(P=0.041、P=0.024、P=0.018、P=0.024、P=0.036，表5)。

表5 左肺癌患者VMAT和sIMRT下的肺劑量參數(shù)比較Tab.5 Comparison of lung dose parameters between VMAT and sIMRT for left-side lung cancer

3 討 論

肺癌是常見的惡性腫瘤之一，放射治療是重要的治療手段。周云瀧等[9]認為，VMAT雙弧能夠極大地提高放療增益比，而VMAT單弧和sIMRT技術(shù)相當，也能滿足臨床的要求。本研究基于左、右肺的中央型NSCLC，設(shè)計了兩種均能滿足臨床要求的放療計劃，分別統(tǒng)計了忽視腫瘤位置、左肺腫瘤以及右肺腫瘤的各個計劃的劑量學參數(shù)，收集并記錄靶區(qū)、心臟、脊髓以及肺的相關(guān)數(shù)據(jù)。本研究結(jié)果表明：在計劃滿足臨床要求的前提下，VMAT較sIMRT 有更好的適形性和均勻性。在忽視腫瘤位置前提下，兩種計劃方式在肺的低劑量區(qū)無明顯差別，而VMAT對全肺的V20有更好的保護作用，這與呂海鵬等[10]的研究結(jié)果一致，VMAT較sIMRT在高量區(qū)保護上更有優(yōu)勢。左肺NSCLC的肺劑量參數(shù)，sIMRT對肺低量區(qū)(V5、V10)有更好的保護作用，而VMAT對肺的高劑量區(qū)(V20、V30)有更好的保護作用。而當右肺NSCLC時，在全肺受量上，sIMRT在全肺的V5更具優(yōu)勢；而在全肺V10、V20、V30方面，VMAT則可以控制得更好；在單獨分析左右肺受量上，亦能得到相同結(jié)果。究其原因，筆者認為，可能是sIMRT射野角度較VMAT少，射束集中，故而導致肺的高量區(qū)增大；而VMAT的旋轉(zhuǎn)優(yōu)勢使得這些必要的射束劑量分散開來，從而導致在VMAT計劃中，低量區(qū)普遍高于sIMRT計劃，高量區(qū)普遍低于sIMRT計劃。在心臟和脊髓保護方面，VMAT表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。此外，在各計劃方式不變的前提下，左肺的受量均低于右肺。筆者認為，從人體解剖學特點考慮，左肺有兩葉肺葉，右肺有三葉肺葉，且左肺由于心臟的擠壓，導致左肺體積較右肺體積小。各計劃中，射線穿過左肺組織少于右肺組織，導致左肺劑量普遍低于右肺。但由于本研究病例數(shù)有限，不排除存在特例情況導致雙肺劑量學的差異。今后可在左、右肺受照劑量與肺體積關(guān)系進行進一步研究。

臨床工作中，為避免放射性肺損傷，不僅需要關(guān)注肺V20受量體積，還需要關(guān)注肺V5的體積大小。姚升字等[11]認為，在胸部腫瘤三維適形放療嚴格限制兩肺V5；對于敏感的肺組織，低劑量亦可產(chǎn)生損傷[12]，應(yīng)將V5的數(shù)值控制在63%以下[13]。鄭磊等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，肺的體積劑量參數(shù),V5、V10、V20、Dmean與放射性肺炎的發(fā)生相關(guān),V5、V10較傳統(tǒng)的預(yù)測參數(shù)V20、Dmean更能預(yù)測放射性肺炎的發(fā)生，而目前放療技術(shù)的發(fā)展使得更多肺組織暴露于小劑量范圍內(nèi)。 因此，在進行正常組織限量的同時, 必須更加重視低體積劑量參數(shù)的設(shè)定。本研究在統(tǒng)計不同位置中央型NSCLC在放療計劃中的全肺V5、左肺V5和右肺V5的基礎(chǔ)上，還統(tǒng)計和分析了腫瘤位置偏左、偏右時其他參考數(shù)據(jù)，在達到要求的范圍內(nèi)應(yīng)綜合考慮合適的放療方式。

綜上所述，對于NSCLC患者而言，在靶區(qū)覆蓋和危機器官受照量均能滿足臨床要求的情況下，VMAT計劃方式有著更好的靶區(qū)適形性和均勻性。NSCLC患者放療計劃的選擇，應(yīng)由臨床醫(yī)生根據(jù)患者肺部的功能狀態(tài)，設(shè)置合理的高、低劑量區(qū)限制要求，結(jié)合放療后肺部并發(fā)癥概率，選擇合適的放療計劃。此外，在臨床工作中，由于患者的身體素質(zhì)、腫瘤位置及大小、腫瘤分期等多種因素的影響，不同計劃方式對同一病例有著不同的劑量學差異，合適的計劃方式對于患者的預(yù)后有著重要的影響。但限于本研究病例數(shù)較少，且缺乏一定的針對性，今后應(yīng)針對不同肺葉的肺癌分布劑量學差異、肺癌體積與位置綜合考慮，在肺癌不同肺內(nèi)位置的“量身定做”計劃等方面繼續(xù)深入。