肺部小肿瘤射波刀与γ刀计划的剂量学比较

刘万军, 张西志, 李　军, 张先稳, 陈雪梅, 桂龙刚

(江苏省苏北人民医院 肿瘤科, 江苏 扬州, 225001)

肺部小肿瘤射波刀与γ刀计划的剂量学比较

刘万军, 张西志, 李军, 张先稳, 陈雪梅, 桂龙刚

(江苏省苏北人民医院 肿瘤科, 江苏 扬州, 225001)

摘要:目的比较肺部小肿瘤的射波刀与γ刀照射计划的剂量学特点。方法选择20例肺部小肿瘤患者，分别做射波刀计划1及γ刀计划2，分析各计划PTV的适形指数(CI)、均匀指数(HI)，肺接受5～30 Gy照射体积占全肺体积的百分比(V5、V10、V20、V30)，以及食管、脊髓最大受照剂量。结果射波刀计划和γ刀计划的CI分别为0.67、0.58(t=1.58，P=0.100); HI值分别为1.35、1.66(t=6.5，P=0.100)；双肺V5、V10、V20、V30在1计划中较2计划较大(t=5.12、4.67、5.73、6.12,P=0.000); 1、2计划的食管最大受量分别为(8.51±0.6)、(5.26±0.7)(t=-2.76,P=0.009); 脊髓最大受量分别为(9.1±1.2)、(3.4±1.4)(t=2.41、P=0.027); 每个计划食管、脊髓的剂量均不超过其限量。结论射波刀照射计划在肺、食管、脊髓的受量大于γ刀计划，但靶区适形性、均匀性要高于γ刀计划。

关键词:肺肿瘤; 放疗计划; 射波刀; γ刀

放射治疗已成为当代临床肿瘤治疗中的一个重要手段。射波刀又称“立体定位射波手术平台”，是一种全身立体定位放射治疗设备，通过精确定位的放射治疗手段达到消融肿瘤病灶的目的[1-5]。射波刀的特点是立体定向放射治疗，其原理是利用大剂量6 MV X线，从1 200个方向中选择最有利的150～250方向的射束，按肿瘤的立体外形，高度适形、均匀的涵盖靶区。这些射束呈高剂量的分布，精准而分散，先后集中照射至肿瘤，而肿瘤边缘的射线剂量是急速下降的[6]。体部γ刀照射通过多源的多束射线聚焦形成高剂量区，靶区外剂量递减十分陡峭有利于周围正常组织的保护，但靶区内剂量分布不均匀[7-8]。作者对射波刀照射计划与γ刀放疗计划在肺部小肿瘤中的剂量学分步进行比较，以期为选择合适的治疗手段提供剂量学依据。

1资料与方法

1.1　设备

CyberKnife立体定位射波手术平台[计划系统为MultiPlan Version2.1.0(2130)]及“月亮神”γ刀LunaTPS 3.0。射波刀采用功能巨大、运算快速的电脑控制有6个关节机器人手臂所携带轻巧的加速器，瞬间决定X线射线源的开或关，空间位置和射线方向。电脑同时控制有6个自由度的治疗床，已掌握病人被照射的靶区符合治疗计划的需要。对随呼吸而运动的肿瘤，经由呼吸追踪摄影和控制射源同步运动的软件，达到病人在自然呼吸下接受突破性的4D动态照射技术。“月亮神”γ刀是C型螺旋式立体定向放疗设备，可以进行头部体部肿瘤放射治疗，其治疗头安装在月牙形轨道上，采用42颗钴-60源扇形排列，治疗头可沿着半圆形C型臂做180°转动形成了扇形动静态聚焦。射波刀及γ刀计划系统均对肺组织进行了自动校正。

1.2　临床资料

选择2012年1月1日—2014年10月31日进行射波刀照射的20例肺部肿瘤患者(患者为年龄大或拒绝种植体内金标者)，其中男11例，女9例，肺癌9例，乳腺癌肺转移3例，肾癌肺转移2例，其他肿瘤转移6例。共26个靶区(肺周边18个、肺门5个、纵膈3个)，病灶最大直径2～5.5 cm, 中位3.2 cm, 平均3.6 cm。计划靶体积5.1～89.1 cm3, 中位25.9 cm3, 平均26.1 cm3。

1.2.1CT模拟定位：患者仰卧、双手抱头、真空负压垫固定，注射增强剂后分别在吸气相、呼气相和平静自由呼吸相扫描，扫描范围从上颈至肝下缘，测定呼吸动度并以平静吸气相勾画靶区。

1.2.2靶体积定义：大体积肿瘤体积(GTV)，包括CT影像肺窗或纵膈窗可见的肺部病灶，临床靶体积(CTV)为GTV外扩5 mm，计划靶体积(PTV)参考测定的呼吸动度及摆位误差后为CTV外扩5～15 mm。确定正常肺、脊髓、食管为危及器官。

1.2.3放疗计划设计：射波刀计划在MultiPlan Version2.1.0 (2130)上进行计划设计，“月亮神”γ刀计划在LunaTPS 3.0上进行计划设计。为了方便比较使两个计划中PTV及处方剂量一致，并设定处方剂量均为50 Gy。射波刀计划65%～80%等剂量线(处方剂量线)包绕95% PTV，γ刀照射计划50%～60%等剂量线(处方剂量线)包绕95%PTV。双肺接受20 Gy照射体积占全肺体积百分比(V20)≤30%, 双肺V30≤25%, 脊髓最大剂量≤40 Gy, 食管最大剂量≤60 Gy。

1.2.4观察指标: ① 适形指数(CI)[9-11]: CI=(VT,ref/VT)×(VT,ref/Vref)，其中VT,ref为参考等剂量面(本文95%)所包绕的靶体积，VT为所有靶体积，Vref为参考等剂量面所包绕的体积；CI=1时表示参考等剂量面完全包绕靶体积; ② 均匀指数(HI)[12-13]: HI=D5%/D95%，HI越大表明剂量不均匀性越大。正常组织器官受照剂量：肺V5～V30(间隔5 Gy)，脊髓、食管最大受量。

2结果

靶区CI、HI值比较：射波刀计划和γ刀计划的CI分别为(0.67±0.07)、(0.58±0.06)，射波刀计划>γ刀计划(t=1.58,P=0.100); HI值分别为1.35、1.66，射波刀计划>γ刀计划(t=6.5,P=0.100)。

肺组织受照体积比较：双肺V5、V10、V20、V30在射波刀照射计划中均较大[(63.2±7.9)%、(32.7±5.4)%、(13.1±3.2)%、(6.9±1.4)%]，γ刀照射计划较小[(35.5±6.1)%、(15±2.9)%、(6.0±1.5)%、(3.8±1.1)%]，射波刀与γ刀比较,差异有统计学意义(t=5.12、4.67、5.73、6.12，P=0.000)。

食管和脊髓最大受照剂量比较：射波刀计划和γ刀计划食管的最大受量分别为(8.51±0.6)、(5.26±0.7)，射波刀比γ刀受量大(t=-2.76，P=0.009); 脊髓最大量分别为(9.1±1.2)、(3.4±1.4)，射波刀比γ刀大(t=2.41、P=0.027)。每个病人的2个计划均不超过食管、脊髓的最大限量(食管≤60 Gy、脊髓≤40 Gy)。

3讨论

射波刀治疗肺部肿瘤取得了很大的进展，其照射剂量大、精度高、适形性好，靶区周围剂量迅速跌落,为肺部肿瘤提供了无创或微创治疗技术。本研究则对射波刀和γ刀照射计划进行了剂量学的比较。定义包绕95%的PTV体积的剂量线为处方剂量线，同时处方剂量给定50 Gy，比较结果显示CI值为射波刀>γ刀, HI值分别为1.35、1.66, 可见射波刀与γ刀相比，靶区有更好的适形性和剂量均匀性。射波刀不但可以将周边的癌组织进行控制，而且可以更加准确地对癌灶进行定位，在射波刀治疗时对于靶区的把握更加准确，有利于缩小计划靶体积，提高放疗剂量，从而缩短了射波刀治疗的时间，降低了不良反应，减少对于正常组织的损伤，因此对于肿瘤组织来看有更好的杀伤力[14]。

肺作为重要的危及器官，参照国外研究的经验，患者为Ⅰ期周围型非小细胞肺癌，接受照射剂量为48～60 Gy，对于少部分肺功能较差的患者则给予相对较低的剂量，但超过 60%的患者接受的照射总剂量。射波刀治疗Ⅰ期周围型非小细胞肺癌疗效的临床观察显示，处方剂量为60 Gy(分割成3次)，结果显示2年局部控制率为 96%，与国外的研究结果相仿。略高于国外报道的数据，这可能与本组T1期患者所比例较高以及采用肺癌新分期有关。上述结果初步证实，射波刀是一种可以明显提高Ⅰ期周围型非小细胞肺癌局部控制率和长期生存率的安全而有效的新手段，但鉴于目前研究的样本量较小，因此今后有必要开展大样本的研究以验证这一结论。射波刀治疗的近期主要不良反应为短期的乏力、恶心和呕吐以及轻度的血液学毒性，经积极对症处理后均有所好转；远期的不良反应主要是局部疼痛和局部放射性肺炎，经积极对症处理后均可好转，并恢复正常。通过为期 2 年的随访，未发现超过Ⅲ级的远期放射治疗相关不良反应的发生，不过随着随访时间的延长，不良反应可能会有所增加。不过随访资料与中位的临床研究进行比较的结果显示，不良反应未有明显增加，但是否会发生更远期的不良反应，仍需要进一步的随访观察。

文献报道放射性肺炎的发生与V5、V10[15]和V20、V30[16]相关，本研究显示，射波刀计划双肺V5、V10、V20、V30均高于γ刀计划，说明射波刀对于肺的损伤劣于γ刀。V5、V10、V20、V30的指标是针对常规放疗模式实际治疗中研究得出的，立体定向的剂量模式是低分次大剂量照射，这种剂量模式的放射性肺炎、放射性食管炎及脊髓炎的发生与常规剂量模式有很大不同，即评定肺损伤的V5、V10、V20、V30指标的意义也有所不同。剂量模式的改变对周围正常组织的损伤还需要进一步研究。射波刀计划系统属逆向调强，能更好地人为限定某一区域的剂量，因此对于临近肺门、脊髓和食管附近的肿瘤能灵活地限定各个危及器官的受量。对于肺部的小肿瘤射波刀与γ刀计划比较，射波刀的靶区均匀性更好，但肺食管脊髓的受量较高。

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Dosimetry comparison between cyberknife and gamma knife plan for patients with small tumors of lung

LIU Wanjun, ZHANG Xizhi, LI Jun, ZHANG Xianwen, CHEN Xuemei, GUI Longgang

(RadiotherapyCenter,SubeiPeople′sHospital,Yangzhou,Jiangsu, 225001)

ABSTRACT:ObjectiveTo compare dosimetry features between cyberknife and gamma knife plans for patients with small tumors of lung. MethodsTwenty patients with small tumors of lung were selected and respectively treated with cyberknife plan (named plan one) and gamma plan (named plan two). The conformity index (CI) and homogeneity index (HI) of PTV, the percentage of the irradiation volume exposed to 5 to 30 Gy accounting for the whole lung volume (V5、V10、V20、V30) and the maximum exposure doses of esophagus and the spinal cord for each plan were analyzed. ResultsThe CI of cyberknife and gamma knife plan were 0.67 and 0.58 (t=1.58,P=0.100), while the HI were 1.35 and 1.66 separately (t=6.5,P=0.100). The V5, V10, V20and V30 of both lungs in plan one were bigger than those in plan two (t=5.12, 4.67, 5.73, 6.12,P=0.000). The maximum exposure doses of esophagus for two plans were (8.51±0.6) and (5.26±0.7) respectively (t=2.41,P=0.027). The maximum exposure doses of the spiral cord for two plans were (9.1±1.2) and (3.4±1.4) separately (t=2.41,P=0.027). The doses of esophagus and the spiral cord for each plan did not exceed those limits. ConclusionThe exposure doses of lung, esophagus and the spiral cord are relatively higher for cyberknife plan for patients with small tumors of lung, but its CI and HI are better than those of gamma knife plan.

KEYWORDS:tumors of lung; radiotherapy; cyberknife; gamma knife

通信作者:李军, E-mail: lijun19751000@163.com

收稿日期:2015-05-23

中图分类号:R 734.2

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)21-063-03DOI: 10.7619/jcmp.201521017