肺癌RapidArc-SBRT与IMRT治疗计划的剂量学比较

孙长江，李 军，张西志，张先稳，桂龙刚，王军良，陈永东

(1.苏北人民医院放疗科，江苏 扬州 225001；2.中国人民解放军第307医院放疗科，北京 100071；3.扬州洪泉医院放疗科，江苏 扬州 225200)

肺癌RapidArc-SBRT与IMRT治疗计划的剂量学比较

孙长江1，李 军1，张西志1，张先稳1，桂龙刚1，王军良2，陈永东3

(1.苏北人民医院放疗科，江苏 扬州 225001；2.中国人民解放军第307医院放疗科，北京 100071；3.扬州洪泉医院放疗科，江苏 扬州 225200)

目的 通过对基于旋转拉弧调强的立体定向放疗(RapidArc-SBRT)与调强放疗(IMRT)的治疗计划的比较、分析，从物理剂量上评估了RapidArc-SBRT与IMRT各自的优势,并指出临床应用中应注意的问题。方法 选取20例非小细胞肺癌(NSCLC)患者进行研究，要求患者靶区比较规则，最大直径不超过5 cm，距脊髓的间隙至少大于1 cm。RapidArc-SBRT计划采用旋转拉弧适形技术，IMRT采用固定野动态调强技术，所有计划的处方剂量均为60 Gy，选取合适的方案作为最终的比较计划。结果 RapidArc-SBRT计划肺的V5、V10明显高于IMRT计划，但V15、V20、V30、V40低于IMRT计划；脊髓、食管受量与距计划靶区(PTV)的距离大小有关，心脏的RapidArc-SBRT计划有降低的趋势；2种计划靶区的适形指数(CI)相差较小，RapidArc-SBRT计划的靶区均匀性优于IMRT计划；RapidArc-SBRT计划在治疗总跳数和治疗时间上有明显优势。结论 对于合适的NSCLC患者，RapidArc-SBRT计划具有一定的优势，靶区剂量更均匀，总治疗跳数少，治疗时间短。

肺癌；基于旋转拉弧调强的立体定向放疗；调强放疗；治疗计划；剂量学比较

调强放疗(intensity modulation radiated therapy，IMRT)是非小细胞肺癌的主要治疗手段之一，其治疗后患者的5 a生存率为10%～30%，中位生存时间为12～16个月，5 a局部控制率为50%～70%[1-2]。肿瘤剂量的增加是提高局部控制率的一个重要因素，基于旋转拉弧调强的立体定向放疗(stereotactic body radiation therapy，RapidArc-SBRT)结合了旋转三维适形技术和立体定向方法给予肿瘤更高的剂量。来自国外关于RapidArc-SBRT的研究发现，每天给予更高的单次量，3 a局部控制率达到70%～90%，2 a平均生存率达到50%[3-4]。

本研究主要对RapidArc-SBRT与IMRT的治疗计划进行比较、分析，从物理剂量上评估了RapidArc-SBRT与IMRT各自的优势及在临床应用中应该注意的问题，以期更好为临床服务。

1 材料与方法

1.1 病例选择 选取2015年6月至2015年12月在苏北人民医院放疗中心运用Varian IX加速器(具有RapidArc旋转拉弧调强)上进行根治性放疗的Ⅰ～Ⅲ期NSCLC患者20例，靶区要求形状较规则，体积适中，与脊髓之间的间隙距离大于1 cm。20例患者中位靶区体积为109.8(98.7～155.7)cm3。

1.2 CT模拟定位及靶区勾画与定义 患者上举上肢，采用仰卧位，并用热塑体模进行体位固定。通过美国GE公司大孔径定位CT进行扫描，患者自由平静呼吸，其中层厚选择5 mm，扫描范围包括从下颌至全胸廓的所有区域，扫描过程中患者保持自由平静呼吸。将扫描后的CT图像序列传至Eclipse TPS系统，并由医生勾画出靶区和危及器官(organs at risk，OARs)，勾画的病灶靶区(GTV)包括肺内原发灶、纵隔淋巴结和转移肺门，计划靶区(PTV)为GTV均匀外放1 cm形成的区域。OARs包括心脏、脊髓、食管、正常肺(双肺减去PTV后剩下的体积)。

1.3 计划设计 利用Eclipse TPS分别设计RapidArc-SBRT和IMRT治疗计划，要求处方剂量相同，对肺组织不均质进行校正，因此剂量计算算法采用基于笔形束卷积叠加算法。X线能量均采用6 MV。RapidArc-SBRT计划：采用旋转调强技术，根据患者的靶区范围，选择合适的弧数和起始角度，进行反复优化设计，并在满足临床要求的前提下，选出最优的计划。IMRT计划：采用固定野调强技术，视具体病例采用5、7、9个射野进行设计，多叶光栅(multileaf collimator，MLC)运动方式选择动态调强方式，计算网格大小为2.5 mm。将各个患者的计划进行反复优化，并在满足临床要求的前提下，选出最优的计划。

1.4 计划评估和比较 将PTV归一到99%的体积至少满足处方剂量的95%，利用剂量体积直方图评价以下各指标。PTV：需要评价其平均剂量Dmean、适形指数(conformal index，CI)和均匀性指数(homogeneity index，HI)。OARs：正常肺需要评估其V5、V10、V20、V30、V40；食管需要评估其V55；心脏需要评估其V40；脊髓需要评估Dmax(最大值)。除此以外，还要比较这2种计划的机器总跳数MU。

2 结果

2.1 正常肺受量 RapidArc-SBRT计划的V5、V10的值明显大于IMRT，肺的V15、V20、V30、V40的值RapidArc-SBRT计划要低于IMRT计划，差异有统计学意义(P均<0.05)。见表1。

表1 RapidArc-SBRT与IMRT计划正常肺受量比较 Gy

2.2 其他关键器官的受量 对于RapidArc-SBRT与IMRT的计划脊髓、食管最大受量和平均受量均与距PTV的间隔距离大小相关，2种计划的差异无统计学意义(P均>0.05)；对于心脏V40，RapidArc-SBRT计划比IMRT计划有降低趋势(P<0.05)。见表2。

表2 RapidArc-SBRT与IMRT计划食管、心脏和脊髓受量比较

2.3 PTV的指标 PTV的CI指数,RapidArc-SBRT计划与IMRT计划相差较小，差异无统计学意义(P>0.05)；HI指数RapidArc-SBRT计划要好于IMRT计划(P<0.05)。见表3。

表3 RapidArc-SBRT与IMRT计划靶区CI、HI的比较

2.4 机器跳数和治疗时间 RapidArc-SBRT计划的机器跳数要少于IMRT，治疗时间也少于IMRT(P均<0.05)。见表4(P均<0.05)。

表4 RapidArc-SBRT与IMRT机器跳数、治疗时间的比较

3 讨论

肿瘤周围正常组织器官限量往往是导致放疗剂量不能提高的主要因素。采用更先进的治疗技术，提高PTV的受量，减少正常组织的受量，能够提高NSCLC患者的生存率和局部控制率。RapidArc-SBRT技术作为一种新的治疗模式用于治疗NSCLC患者已取得好的效果[5-8]。

放射性肺损伤是肺癌放疗要考虑的重要指标，一些研究提示中位肺受量是有效的预测指标，另外一些研究认为V20、V30为最佳的预测参数，V5近年来受到普遍关注，RapidArc-SBRT与IMRT计划相比由于增加射野的数量，使得PTV周围的剂量梯度更大，但是低剂量照射面积增加；但在实际治疗应用中，由于IMRT计划的机器总跳数显著多于RapidArc-SBRT，导致IMRT 计划的治疗时间较长，这也会导致正常组织器官接受更多的低剂量照射。

RapidArc-SBRT计划的好坏与肿瘤的形状、大小、与周围危机器官的位置都有很大关系；另外，MLC的叶片宽度对于最后包绕PTV剂量曲线的梯度大小是主要影响因素，要求实施RapidArc-SBRT的计划叶片宽度≤5 mm，这样才能保证有小的剂量半影。

本研究结果显示，RapidArc-SBRT计划肺的V5、V10明显高于IMRT计划，但V15、V20、V30、V40要低于IMRT计划；脊髓、食管受量与距PTV的距离大小有关，心脏的RapidArc-SBRT计划有降低的趋势；2种计划靶区的CI相差较小，RapidArc-SBRT计划靶区的HI要好于IMRT计划；RapidArc-SBRT计划在治疗总跳数和治疗时间上有明显优势。这些结果提示，对于合适的NSCLC患者，RapidArc-SBRT计划具有一定的优势，靶区剂量更均匀，总治疗跳数少，治疗时间短。这也进一步说明，图像引导能够提高定位的准确性，减少OARs与靶区位置的不确定性。RapidArc-SBRT治疗结合图像引导能够保证治疗的准确性。

[1] MOUNTAIN CF.A new international staging system for lung cancer[J].Chest,1986 ,89(4 Suppl):225S-233S.

[2] NARUKE T,GOYA T,TSUCHIYA R,et al.Prognosis and survival in resected lung carcinoma based on the new international staging system[J].J Thorac Cardiovasc Surg,1988 ,96(3):440-447.

[3] COY P,KENNELLY GM.The role of curative radiotherapy in the treatment of lung cancer[J].Cancer,1980 ,45(4):698-702.

[4] DOSORETZ DE,KATIN MJ,BLITZER PH,et al.Radiation therapy in the management of medically inoperable carcinoma of the lung: results andimplications for future treatment strategies[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,1992,24(1):3-9.

[5] GUCKENBERGER M,HEILMAN K,WULF J,et al.Pulmonary injury and tumor response after stereotactic body radiotherapy (SBRT): results of a serial follow-up CT study[J].Radiother Oncol,2007,85(3):435-442.

[6] KIMURA T,MATSUURA K,MURAKAMI Y,et al.CT appearance of radiation injury of the lung and clinical symptoms after stereotactic body radiation therapy (SBRT) for lung cancers: are patients with pulmonary emphysema also candidates for SBRT for lung cancers? [J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,66(2):483-491.

[7] TAKEDA A,KUNIEDA E,TAKEDA T,et al.Possible misinterpretation of demarcated solid patterns of radiation fibrosis on CT scans as tumor recurrence in patients receiving hypofractionated stereotactic radiotherapy for lung cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008 ,70(4):1057-1065.

[8] TAKEDA T,TAKEDA A,KUNIEDA E,et al.Radiation injury after hypofractionated stereotactic radiotherapy for peripheral small lung tumors: serial changes on CT[J].AJR Am J Roentgenol,2004,182(5):1123-1128.

孙长江(1972-)，男，主任医师，主要从事肿瘤放疗和临床剂量学工作。E-mail: scjly@aliyun.com

李军(1975-)，男，博士在读，高级工程师，主要从事肿瘤放射物理学研究工作。E-mail: lijun19751000@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.019

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0146-03

2016-03-12)