不同放射治疗技术治疗肝癌的剂量学特征比较研究

雷占全

不同放射治疗技术治疗肝癌的剂量学特征比较研究

雷占全①*

目的：比较三维适形放射治疗（3D-CRT）、适形调强放射治疗（IMRT）和简化调强放射治疗（sIMRT）技术治疗原发性肝癌的剂量学特点，为临床提供最优放射治疗计划方案。方法：选择原发性肝癌患者10例，分别制定4野3D-CRT、4野IMRT及4野sIMRT放射治疗计划，处方剂量为50 Gy/20次，通过剂量体积直方图（DVH）分析比较3种计划的靶区剂量均匀度指数（HI）、适形度指数（CI）、机器跳数及危及器官（OAR）照射剂量。结果：通过sIMRT分别与3D-CRT和IMRT比较得到：靶区适形度指数IMRT最优，sIMRT次之，3D-CRT最差，其中sIMRT分别与3D-CRT和IMRT比较均有差异（t=4.95，t=4.32；P＜0.05）。靶区不均匀指数IMRT最优，sIMRT次之，3D-CRT最差，其中sIMRT与3D-CRT和IMRT比较均有差异（t=3.42，t=4.02；P＜0.05）；正常肝组织低剂量照射区域、治疗时间、子野数目、治疗机总跳数及周边危及器官的保护方面：3D-CRT＜sIMRT＜IMRT。结论：sIMRT所具有的子野数少，面积大，机器跳数少，照射时间短及靶区适形度好等优势在原发性肝癌的放射治疗过程中具有较高的治疗增益比，值得推广。

原发性肝癌；三维适形放射治疗；适形调强放射治疗；简化调强放射治疗

［First-author’s address］ Chenggong Hospital Affiliated to Xiamen University， The 174thHospital of PLA， Xiamen 361003， China.

适形调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）是在三维适形放射治疗（three dimension-conformal radiation therapy，3D-CRT）技术基础上发展起来的一种精确放射治疗技术，能够获得更好的靶区适形度和均匀性以及对周围正常组织的保护，目前广泛应用于临床放射治疗［1-3］。但是大部分调强放射治疗计划子野面积过小，单个子野机器跳数过少等局限性增加了剂量的不确定性，由于器官运动的客观存在会引起剂量叠加后较大的误差，靶区剂量适形度越好，剂量分布受器官运动的影响越明显［4-6］。尤其是受呼吸运动较大的肿瘤，如肝癌、肺癌及胃癌等。简化调强放射治疗（simplified intensity modulated radiation therapy，sIMRT）技术是一种设计和实施与IMRT一致，但是其子野面积和跳数接近3D-CRT的放射治疗技术［7-9］。本研究通过对sIMRT与IMRT及3D-CRT计划剂量学比较，为原发性肝癌临床放射治疗提供一个最优选择。

1　资料与方法

1.1一般资料

回顾性分析2013-2015年在解放军第174医院接受放射治疗的10例原发性肝癌患者，其中男性7例，女性3例；年龄40～83岁，中位年龄52岁。分别制定4野3D-CRT、IMRT和sIMRT放射治疗计划，处方剂量为50 Gy/20次，通过剂量体积直方图（DVH）分析比较3种计划的靶区剂量均匀度指数（homogeneity index，HI）和适形度指数（conformity index，CI），机器跳数及危及器官（organ at risk，OAR）照射剂量。患者均签署知情同意书。

1.2纳入与排除标准

（1）纳入标准：①病理确诊或临床诊断为原发性肝癌的患者；②单个病灶，无腹水及远处转移；③具有医学影像学明确证据。

（2）排除标准：①肝多个肿瘤病灶患者；②卡氏评分＜70分，有严重脏器功能障碍的患者；③无法接受全程放射治疗的患者。

1.3仪器与材料

采用Synergy加速器（医科达，瑞典）；东芝Alexion16排CT模拟定位机（日本）；XIO-Relelease4.80放射治疗计划系统（医科达，瑞典）；真空垫及体部热塑膜（广州科莱瑞迪公司）。

1.4治疗计划

1.4.1定位方式

患者取仰卧位，平躺于真空垫上，双手抱肘置于前额，用体部热塑膜固定；利用东芝Alexion16排CT增强扫描获取患者影像资料，通过网络传输至医生工作站由医生勾画靶区及危及器官，经上级医师确认后传输至XIO-Relelease 4.80放射治疗计划系统。

1.4.2计划设计

采用医科达Synergy加速器6MV-X线，所有计划都在XIO-Relelease4.80放射治疗计划系统上设计制定。对每个患者分别设计4野3D-CRT、4野IMRT及4野sIMRT的3种治疗计划，其中IMRT计划和sIMRT计划优化限制条件相同。sIMRT计划限制每个主野子野数≤5个，子野面积≥10 cm2，每个子野跳数＞10 MU。两组调强计划均采用SmartSequencing运算方式。

1.4.3计划评价

为了方便计划评价，3个计划均给予处方剂量为2.5 Gy/次，共20次，95%剂量曲线包绕计划靶区（planing target volume，PTV），两组调强计划处方限制条件填写一致。根据肿瘤放射治疗协作组织（radiation therapy oncology group，RTOG）OAR限量表对OAR给予限定剂量和体积。评价各计划的靶区HI、CI、正常肝组织受量、总跳数、治疗时间及OAR受量。

1.5评价指标

采用剂量-体积直方图（dose volume histogram，DVH）对3种计划的靶区剂量分布HI、CI和OAR受照剂量进行比较。其中CI的计算为公式1：

式中VTref为参考等剂量线所覆盖的靶体积，VT为靶体积，Vref为参考等剂量线所覆盖的总体积，当CI=1时靶区适形度最高。

HI的计算为公式2：

表1　三种不同治疗技术靶区适形度指数、平均剂量及不均匀指数比较

表1　三种不同治疗技术靶区适形度指数、平均剂量及不均匀指数比较

注：表中各治疗计划分别与sIMRT比较。

治疗计划平均剂量（cGY）t值P值适形度指数t值P值均匀度指数t值P值3D-CRT5000±60.230.1510.73±0.024.950.0051.10±0.013.420.010 IMRT5000±3-0.880.2210.86±0.024.320.0021.06±0.014.020.007 sIMRT5000±5--0.77±0.02--1.08±0.01--

表2　三种不同治疗技术照射时间、总子野数及子野跳数比较

表2　三种不同治疗技术照射时间、总子野数及子野跳数比较

注：表中各治疗计划分别与sIMRT比较。

治疗计划照射时间（min）t值P值总子野数t值P值子野跳数t值P值3D-CRT1.5±0.3-4.210.01255.410.000226±5-2.190.021 IMRT3.0±0.53.190.00717±35.340.001540.6±35-3.450.011 sIMRT2.0±0.3--32±4--350.5±24--

表3　三种不同治疗技术正常肝组织(V5、V20、V30、Vmea)受量比较

表3　三种不同治疗技术正常肝组织(V5、V20、V30、Vmea)受量比较

注：表中各治疗计划分别与sIMRT比较。

治疗计划V5t值P值V20t值P值V30t值P值Vmeat值P值3D-CRT4±53.210.00122±31.120.72420±25.120.0011800±303.010.002 IMRT55±6-3.320.01426±40.0210.96217±23.310.0121347±25-4.120.001 sIMRT52±4--25±3--20±3--1524±28--

表4　三种不同治疗技术危及器官受量比较

表4　三种不同治疗技术危及器官受量比较

注：表中各治疗计划分别与sIMRT比较。

治疗计划脊髓Dmax（c G y）t值P值胃V40（%）t值P值左肾V20t值P值左肾Vmea（c G Y）t值P值3 D C R T 1 8 0 5 ± 2 8 -4 . 5 1 0 . 0 0 3 1 2 ± 5 5 . 4 6 0 . 0 0 0 3 5 ± 4 3 . 2 1 0 . 0 1 2 1 8 7 0 ± 3 2 -4 . 1 0 0 . 0 0 1 I M R T 1 4 4 7 ± 3 2 -2 . 4 6 0 . 0 2 3 1 0 ± 2 -4 . 1 1 0 . 0 0 0 2 8 ± 2 2 . 2 1 0 . 0 2 1 1 2 3 4 ± 3 6 -3 . 4 5 0 . 0 0 1 s I M R T 1 6 5 4 ± 3 0 --1 1 ± 2 --3 0 ± 3 --1 5 4 5 ± 3 3 --

式中D5%和D95%分别为5%和95%PTV体积所受到的照射剂量，HI越接近1靶区均匀度越好。采用DVH对OAR的受量进行比较，治疗时间不包括摆位时间。

1.6统计学方法

采用SPSS 12.0软件包进行数据统计，计数资料以均数±标准差（x-±s）表示，治疗计划各指标的成组采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1靶区剂量比较

通过sIMRT计划与其他两种治疗计划比较，得到靶区适形度指数及不均性指数差异具有统计学意义（t=4.95，t=4.32，t=3.42，t=4.02；P＜0.05），IMRT＞sIMRT＞3D-CRT；而靶区平均剂量sIMRT计划与其他两种治疗计划比较，差异无统计学意义（t=0.23，t=-0.88；P＜0.05），见表1。

2.2子野机器跳数及治疗时间比较

通过计划系统及模拟治疗比较3种不同治疗计划IMRT＞sIMRT＞3D-CRT，且照射时间、总子野数及子野跳数sIMRT计划与其他两种治疗计划比较，差异具有统计学意义（t=-4.21，t=3.19，t=5.41，t=5.34，t=-2.19，t=-3.45；P＜0.05），见表2。

2.3危及器官

正常肝组织的低剂量照射区域IMRT＞sIMRT＞3D-CRT，高剂量照射区域及平均剂量IMRT＜sIMRT＜3D-CRT，sIMRT计划与其他两种治疗计划比较，均具有统计学差异，见表3。

所有患者3种计划脊髓、胃及左肾均满足RTOG限定要求，3种不同治疗技术危及器官受量sIMRT计划与其他两种治疗计划比较，均有统计学差异，见表4。

3　讨论

在原发性肝癌患者接受放射治疗时，通过本研究结果比较3种不同的放射治疗技术可以看出子野数目、患者治疗时间、机器总跳数、靶区适形度及均匀度均为IMRT＞sIMRT＞3D-CRT；对于危机器官保护IMRT略好于sIMRT，但高于3D-CRT；正常肝组织的低剂量照射区域sIMRT略好于IMRT，而3D-CRT明显好于前两者，高剂量区域及平均剂量IMRT略好于sIMRT，但明显好于3D-CRT。

正常情况下，肝脏及肝内肿瘤的移动，主要受呼吸运动的影响。有研究报道，正常呼吸状态下，肝内的肿瘤在头-尾向上的移动度为（10.6±7.0）mm，在左-右方向上的移动度为（5.2±1.8）mm，在腹-背方向上的移动度为（4.6±1.6）mm［10-14］。接受放射治疗的肝癌病灶体积较大，且肝内肿瘤随呼吸移动等原因，使得IMRT技术中射野面积小、子野跳数过多、照射时间过长等因素在肝癌放射治疗过程中存在诸多局限性，但是sIMRT照射技术不仅解决了IMRT技术中的诸多不利因素，并且对周围正常肝组织及周边危及器官的保护好于3D-CRT。

4　结论

肝癌是严重威胁人类健康的恶性肿瘤，20世纪90年代以前，大部分肝癌患者接受全肝放射治疗，极易出现全身黄疸、腹水和转氨酶升高等放射性肝损伤现象［15-16］。随着放射治疗技术和设备的发展，肝癌放射治疗由局部精确放射治疗取代全肝放射治疗，在很大程度上保护了正常肝组织及其功能，使得放射治疗已经成为继手术治疗、介入治疗后的另一种有效手段。有研究报道，不能手术切除的肝细胞肝癌，经放射治疗后可明显提高肿瘤控制率及延长生存期［17-19］。本研究结果表明，在肝癌患者接受放射治疗时，为了满足靶区适形度及靶区周围正常组织得到更好的保护，首选技术应为sIMRT，其次是3D-CRT，而IMRT技术在肝癌临床治疗中并不具备很明显的优势，故在临床治疗原发性肝癌时，可根据实际情况择优选择。

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Comparatic study of different radiotherapy techniques in the treatment of hepatocellular carcinoma

LEI Zhan-quan

China Medical Equipment，2016，13（9）:70-73.

Objective: To compare the dosimetry of three-dimensional conformal radiotherapy（3D-CRT）， intensity modulated radiotherapy （IMRT） and simplified intensity modulated radiotherapy （sIMRT） for hepato-cellular cancer， in order to put forward the best radiation therapy plan. Methods: 10 patients with hepatocellular carcinoma were designed 4 fields radiotherapy plan of 3D-CRT， IMRT and sIMRT，prescribed dose 50 Gy/20f， compared the target dose of homogeneity index （HI） and conformal index， monitor unit （MU）， the dose of organ at risk （OAR） of the 3 different radiotherapy techniques. Results: Compared sIMRT respectively with 3DCRT and IMRT， target optimum conformal index IMRT was the optimal， sIMRT was the second，and 3D-CRT was the worst. The differences were statistically significant among them （t=4.95， t=4.32； P＜0.05）. Target homogeneity index IMRT was the optimal， sIMRT was the second， and 3D-CRT was the worst. The differences were statistically significant among them （t=3.42， t=4.02； P＜0.05 statistically significant）. The low dose irradiation area of normal liver， time of therapy， the child field number， the total MU and the protection of OAR: 3D-CRT＜sIMRT＜IMRT. Conclusion: sIMRT had better rate of radiotherapy and more advantages， such as less child fields， larger area， less MU，short irradiation time and better conformal target， which was worth popularizing.

Hepatocellular carcinoma； Three dimensional conformal radiation therapy；Intensity modulated radiotherapy； Simplified intensity modulated radiation therapy

1672-8270（2016）09-0070-04

R730.55

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.09.021

2016-05-26

①解放军第174医院（厦门大学附属成功医院）放疗科 福建 厦门 361003

455676689@qq.com

雷占全，男，（1988- ），本科学历，助理工程师。解放军第174医院（厦门大学附属成功医院）放疗科，从事放射诊疗工作。