15例非小细胞肺癌IMRT计划与IGRT计划剂量学比较研究

王义海， 柔 倩， 张瑾熔， 伊斯刊达尔·阿不力米提， 张玉晶， 吴 恒， 黄晓辉

(新疆医科大学附属肿瘤医院1胸腹放疗科， 3放疗中心， 乌鲁木齐 830011; 2中山大学附属肿瘤医院， 广州 510060;4新疆大学信息科学与工程学院， 乌鲁木齐 830046)

肺癌是常见的恶性肿瘤之一。非小细胞肺癌占全部肺癌的80%。目前放射治疗手段已成为肿瘤治疗最主要的途径之一，在肿瘤的综合治疗手段中占有重要的地位[1]。大多数肺癌患者确诊时多已晚期，错失了最佳手术治疗的时机，对于胸部肿瘤放射治疗是除手术外最主要的局部治疗手段。由于摆位误差、呼吸运动、部分内运动误差等因素的存在，均影响放射治疗靶区设置和治疗过程中剂量的准确性，并潜在地增加正常组织的放射性损伤概率。基于CBCT技术的图像引导放疗是继三维适形放疗(CRT)和调强放疗(IMRT)之后又一新的放疗技术[2],弥补了以上的部分缺点。在治疗同时进行扫描，从而得到在线信息，进行校正。

1 材料与方法

1.1临床资料选取新疆医科大学附属肿瘤医院经病理诊断明确的非小细胞肺癌患者15例，男性9例，女性6例，年龄45～75岁。

1.2设备及软件Phlips大孔径CT定位机，Vrian 23EX直线加速器配载图像采集系统，Vrian Eclipse10.0计划系统，热塑体膜，依据Lyman模型研制的NTCP计算软件。

1.3方法

1.3.1 体位固定及扫描 患者取仰卧位，双手抱头，热塑膜固定体位；带体膜进行全肺增强扫描，扫描间距为5 mm。将扫描图像传入Vrian Eclipse10.0计划系统。

1.3.2 CBCT扫描 按照体膜标记完成摆位后行CBCT图像扫描，图像自动匹配后记录三维方向误差(分次间误差)，调整治疗床，使得三维方向误差为0进行治疗，治疗结束后再次行CBCT图像扫描，记录治疗后三维方向误差(分次内误差)。每例患者每周行CBCT在线引导体位校正1次，共行4次，得到8组数据。

1.3.3 PTV外扩距离确定 分别计算分次间误差(∑)和分次内误差(δ)，根据二参数公式(M=2.5∑+0.7δ)[3]计算X、Y、Z三维方向上CTV到PTV的外放距离。

1.3.4 计划设计

1.3.4.1 CT-IMRT计划 勾画GTV，在三维方向上平均外扩8 mm得到PTV(其中外扩5 cm得到CTV)，采用5野三维调强放疗，PTV处方剂量为50 Gy(2 Gy/次)，要求90%PTV达到处方剂量，剂量归一方式为100%归一最大剂量点[4]，双肺V20<37%，脊髓最大剂量≤40 Gy。

1.3.4.2 CT-IGRT计划 勾画GTV，外扩5 cm得到CTV，在三维方向上按照M值外扩得到PTV，采取与CT-IMRT计划相同射野、角度和原则，得到校正后计划CT-IGRT, PTV处方剂量为 50 Gy (2 Gy/次)。

1.4统计学处理采用SPSS17.0计算机统计软件进行数据分析。对CT-IGRT与CT-IMRT计划评价参数进行比较，差异行配对t检验；比较2种计划正常肺组织的NTCP，差异行非参数wilcoxson检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1PTV剂量的比较15例肺癌患者在不同方向上外扩边界值见表1。CT-IMRT计划和CT-IGRT计划的PTV最大剂量、最小剂量、平均剂量及95%体积照射剂量均不同,2种计划比较差异无统计学意义，见表2。

表1 15例肺癌患者在不同方向上外扩边界值/cm

表2 CBCT校正前后计划在靶体积的评价参数比较

2.2正常组织及危及器官剂量比较肺、脊髓校正前后平均剂量有不同；心脏最大剂量与40%体积受照射剂量也不相同，见表3。双肺V5、V10、V20、V30、V50体积均不同，同剂量肺的受照体积在2种计划中V5、V10、V20差异有统计学意义，V30、V40、V50差异无统计学意义，见表4。

表3 CBCT校正前后计划在危及器官的评价参数比较

表4 CBCT校正前后计划在肺体积的参数评价比较

2.4肺组织NTCP比较以V5、V10、V20、V30、V40、V50 作为受照肺体积CT-IGRT比CT-IMRT明显减低,见表5。

表5 CBCT校正前后计划在肺体积参数变化时NTCP比较(M+Q)

注：NTCP值整体数据同时扩大10 000倍；M为中位数，Q为四分位数间距。

3 讨论

由于摆位误差、呼吸运动等误差因素的存在，均影响放射治疗靶区设置和治疗过程中剂量的准确性，并潜在地增加正常组织和器官的放射性损伤概率，从而限制了胸部肿瘤区域放疗剂量的提高，并导致了肿瘤局部控制率的降低。尽量缩小靶区的PTV，通过具体计算的公式精确外扩数值，根据外扩数值勾画PTV，能够避免正常组织的受照体积过大，从而提放射治疗的精确性。

詹蔚等[5]应用IGRT 图像引导治疗鼻咽癌，当摆位误差为5 mm时，各靶区剂量减少明显，且12 例患者中有8.3% 的GTV 和16.7% 的CTV D95 减少>6%，同时PGTV 与PGTVndD99减少最大，均值分别为(93.50±1.0)%和(93.73±1.2)%。本研究理论上计算出的PTV外扩值可减小靶区周围正常组织的受照剂量，提高肿瘤控制概率，降低正常组织损伤概率，但临床治疗IGRT较IMRT校正前后PTV其所受最大剂量、平均剂量差异均无统计学意义，最小剂量差异有统计学意义。本研究结果显示PTV靶区剂量IGRT与IMRT比较，前者不弱于后者。本研究数据未能得到阳性结果，可能与本研究病例数少、扫描例数少有关，有待日后增加病例数目进一步研究2种治疗方法有无差异。

肺属于放射性比较敏感的器官，放射性肺炎是胸部肿瘤放射治疗后常见的并发症。Guckenberger等[6]研究Ⅲ期非小细胞肺癌的治疗比较，IGRT与非IGRT治疗计划比较可减小肺平均剂量的(5.6±3.8)%，IGRT与非IGRT治疗计划的照射剂量分别是(6.6±3.2)%与(8.8±6.3)%，但两者差异无统计学意义。本研究中IMRT与IGRT2种计划比较分析发现V5、V10、V20差异有统计学意义(P=0.002、0.001、0.003)，说明IGRT与IMRT比较，在同一剂量照射肺组织，IGRT肺受照体积较IMRT可明显减小，V30、V40、V50差异无统计学意义。提示肺受照剂量>20 Gy，随剂量的增加2种计划无明显差异。肺平均受量在2种计划比较后差异有统计学意义。提示IGRT治疗较IMRT治疗计划可减低肺组织的平均受照剂量，但此为治疗计划理论数值，实际临床治疗中能否减小肺组织损伤及肺炎的发生概率有待于日后临床研究验证实施。

本研究分析NTCP中发现：如果以V5为肺受照体积来计算，2种计划有统计学差异，以V10为肺受照体积来计算，则统计学差异明显，以V20作为肺受照体积计算时统计学差异明显，V30、V40、V50均有统计学差异，并且这种趋势在随双肺所受照射剂量增大时差异越明显，提示经CBCT校正后放疗计划在控制正常组织损伤概率方面较IMRT治疗计划有明显优势。对于同一剂量的照射肺部组织， IGRT治疗计划出现组织损伤的概率明显低于IMRT治疗计划。说明经CBCT校正后的计划能降低正常肺组织受照体积，能够降低放射性肺炎的发生。

Schwarz等[7]评价头颈部肿瘤通过IGRT和非IGRT治疗，颈脊髓受量在IGRT治疗中可追加保证，而在非IGRT放射治疗中颈脊髓的受量会超过最初的设定剂量，这就意味着通过IGRT治疗可减小颈脊髓的最大剂量，使最大限度地保护脊髓、降低脊髓的最大耐受剂量成为可能。本研究发现，IMRT与IGRT放疗治疗计划中脊髓的最大受量比较，IGRT治疗计划中的脊髓最大受量相对较低，提示脊髓最大受量相对于调强放射治疗，IGRT治疗中更有优势，为日后需要再次放疗的患者提供了条件。

目前一般认为心脏受照剂量小于30 Gy 时，极少引起心脏损伤，超过40 Gy时，发生率逐渐增高。赵丽华等[8]研究286例胸部肿瘤放疗患者放疗后所致心脏损伤的相关因素，结果显示随心脏受照剂量及面积的增大，心脏损伤的发生率也增加，可高达42.9%。本研究发现心脏最大剂量、40%心脏剂量-体积，2种治疗计划无明显差异。在调强放疗中为(5.76±7.22) Gy，IGRT治疗中为(4.23±5.17) Gy，差异无统计学意义(P=0.055)，但有统计学差异的趋势，考虑与本研究病例数少及扫描例数少有关，待日后研究中增加病例数进一步研究心脏剂量分布情况在IGRT治疗计划中的优势。

总之，IGRT的优势是在提高肿瘤控制的同时减少对正常组织的损伤，确保形状复杂并处于运动状态的肿瘤投照准确的剂量，是调强放射治疗得到精确实施的技术保证[9]。IGRT计划可减小摆位误差，缩小PTV外扩数值，精确PTV外扩距离，减小双肺平均受照剂量，降低正常组织并发症概率，减小脊髓最大剂量，从而减低脊髓组织损伤概率的发生。

参考文献：

[1] McKenzie A, van Herk M, Mijnheer B. Margins for geometric uncertainty Around organs at risk in radiotherapy[J].Radiother Oncol,2002,62(3): 299-307.

[2] van Herk M, Remeijer P, Lebesque JV, et al. Inclusion of geometric uncertainties intreatment plan evaluation[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2002, 52(5): 1407-1422.

[3] van Herk M, Remeijer P, Lebesque JV, et al. Errors and margins in radiotherapy[J]. Semin Rasiat Oncol,2004,14(1):52-64.

[4] Fogliata A, Clivio A, Nieolini G, et al. Intensity modulation with photons for benign intracranial tumors:a planning comparison of volumetric single arc,helical arc and fixed gantry techniques[J]. Radiother Oncol,2008,89(3):254-262.

[5] 詹蔚,徐晓婷,郭建,等.CBCT 在纠正摆位误差导致鼻咽癌PTV剂量不足的应用研究[J].药物生物技术,2012,19(6):527-529.

[6] Guckenberger M, Kavanagh A. Combining advanced radiotherapy technologies to maximize safety and tumor control probability in stage III non-small cell lung cancer[J]. Strahlentherapie and Onkologie,2012,188(10):894-900.

[7] Schwarz M, Giske K, Stoll A, et al. IGRT versus non-IGRT for postoperative head-and-neck IMRT patients: dosimetric consequences arising from a PTV margin reduction[J]. Radiat Oncol,2012,7(1):133.

[8] 赵丽华,刘俊倩.胸部肿瘤放疗后心脏损伤的观察[J].上海医学,1998,21(10):594-595.

[9] 秦永辉,黄莉,王若峥.图像引导放射治疗的临床应用[J].新疆医科大学学报,2012,35(3):287-300.