不同肺叶非小细胞肺癌三维适形放疗与调强放疗计划剂量学比较研究

薛英波，冯志宇，邱 冬，谭诗生，李 杭

(贵州省人民医院肿瘤科，贵州 贵阳 550002)

不同肺叶非小细胞肺癌三维适形放疗与调强放疗计划剂量学比较研究

薛英波，冯志宇，邱 冬，谭诗生，李 杭

(贵州省人民医院肿瘤科，贵州 贵阳 550002)

目的 比较分析不同肺叶非小细胞肺癌三维适形放疗(3D-CRT)与调强放疗(IMRT)剂量学特点。方法 选取实施根治性放疗的非小细胞肺癌患者40例，肿瘤位于上叶者和下叶者各20例，分别制定3D-CRT和IMRT计划，分析计划靶区(PTV)和正常组织的剂量分布，分别比较上叶组和下叶组3D-CRT和IMRT计划之间的剂量学参数。结果 1)上叶组和下叶组IMRT计划的靶区最小剂量(PTV-Dmin)和适形指数(CI)明显高于3D-CRT计划，靶区最大剂量(PTV-Dmax)、靶区平均剂量(PTV-Dmean)和异质性指数(HI)明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；2)上叶组和下叶组IMRT计划的肺V5～V65和平均肺剂量(MLD)明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；上叶组和下叶组IMRT计划的肺V5低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义(P>0.05)；3)上叶组和下叶组IMRT计划的食管Dmean、V55和心脏V40，上叶组IMRT计划的食管V35、心脏Dmean明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；下叶组IMRT计划的食管V35、心脏Dmean，上叶组和下叶组的脊髓Dmax低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义(P>0.05)；4)上叶组和下叶组IMRT计划的肺、食管正常组织并发症发生率(NTCP)，下叶组的心脏NTCP明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；2种放疗计划脊髓NTCP比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 在非小细胞肺癌的根治性放疗中，IMRT比3D-CRT更能提高靶区的适形性和剂量分布的均匀性，IMRT在保护正常组织器官方面表现出明显优势。

非小细胞肺癌；放疗；三维适形放疗；调强放疗；剂量学

国际癌症研究机构的统计表明肺癌发病率和病死率均占恶性肿瘤的首位，放疗是肺癌的主要治疗方法之一[1]。近年来，随着计算机、放疗和影像技术的发展，放疗技术获得了长足的发展，其中发展最快的是三维适形放疗(three dimensional conformal radiation therapy ，3D-CRT)和调强放疗(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)。迄今为止，国内外关于3D-CRT与IMRT在非小细胞肺癌的剂量学比较研究较多,但关于进一步分析2种技术在不同肺叶肿瘤的剂量学差异的研究却甚少[2]。因此，我们选取分别位于上叶及下叶且靠近胸壁或与纵隔相连的受呼吸运动影响小的Ⅰb～Ⅲb期非小细胞肺癌患者为研究对象，采用热塑膜固定减少呼吸运动，比较位于不同肺叶2种放疗技术对靶区与正常组织剂量分布的影响，以提供临床应用参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取在2012年10月至2014年10月在我院住院的实施根治性放疗的非小细胞肺癌患者，按纳入标准和排除标准选择符合条件的患者进入本研究，共纳入40例患者，其中肿瘤位于上叶者(上叶组)和下叶者(下叶组)各20例。40例患者中，男24例，女16例；年龄40～80岁(57.43±13.47)岁；鳞癌22例，腺癌18例；临床分期：Ⅰ期4例，Ⅱ期12例，Ⅲ期24例；20例肺上叶的中位计划靶区(PTV)为347.4(164.7±624.6)cm3，20例肺下叶的中位PTV为326.7(99.3±612.4)cm3。

纳入标准:1)PS评分0～1分、年龄40～80岁；2)细胞学或组织病理学证实的非小细胞肺癌；3)拒绝手术或不能耐受手术及手术无法切除的Ⅰb～Ⅲb期；4)病灶位于上叶及位于下叶的靠近胸壁或与纵隔相连的受呼吸影响较小的患者；5)无胸部放疗史；6)非妊娠或正在哺乳的妇女；7)无重要脏器功能障碍；8)无肺叶切除或全肺切除史；9)无远处转移。

排除标准：1)PS评分≥2分、年龄<40岁或>80岁；2)小细胞肺癌或混有小细胞成分的混合型癌；3)曾接受过胸部放疗；4)曾接受过肺叶或全肺切除手术；5)正在妊娠或哺乳的妇女。

1.2 方法

1.2.1 仪器设备 1)Pinacle8.0h三维治疗计划系统；2)放疗局域网络；3)德国Siemens公司高精度64排螺旋CT机；4)瑞典ELEKTA高能直线加速器；5)北京医疗器械研究所放疗模拟定位机；6)热塑膜及全碳纤维体位固定器。

1.2.2 技术路线 选取位于上叶及下叶的靠近胸壁或与纵隔相连的受呼吸影响较小的Ⅰb～Ⅲb期非小细胞肺癌各20例，采用热塑膜固定减少呼吸运动，由2名副主任医师以上职称的医生勾画靶区，分别应用IMRT和3D-CRT制定放疗计划。3D-CRT计划采用共面5～6野技术。IMRT计划采用共面非等角度5野静态IMRT技术。靶区包括原发灶及区域淋巴结[CT短径≥1.0 cm或PET的标准摄取值(suv)≥2.5]，照射剂量60 Gy/30次/6周。要求95%的PTV体积接受60 Gy以上的剂量。剂量计算均进行肺组织不均匀性校正，PTV内允许最大的不均匀性为20%。正常组织限量要求：正常肺V20不超过30%、平均肺剂量(mean lung dose，MLD)不超过15 Gy；食管V50不超过50%；心脏V40不超过30%；脊髓最大剂量(Dmax)不超过45 Gy。应用剂量体积直方图(dose volume histogram，DVH)分析PTV和正常组织的剂量分布(肺、食管、心脏、脊髓)。

1.2.3 剂量学参数 1)靶区评价指标：靶区最小剂量(PTV-Dmin)、靶区最大剂量(PTV-Dmax)、靶区平均剂量(PTV-Dmean)；2)靶区剂量分布评价指标：适形指数(conformity index，CI)、异质性指数(heterogeneity index,HI)；3)危机器官评价指标：正常肺：V5～V65，MLD;脊髓：Dmax；食管：V35、V55、Dmean;心脏：V40、Dmean；正常组织并发症发生率(norml tissue complication probability,NTCP)

2 结果

2.1 2种放疗计划不同肺叶PTV剂量学比较 上叶组和下叶组IMRT计划的PTV-Dmin和CI明显高于3D-CRT计划，而PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 2种放疗计划PTV剂量学比较

2.2 2种放疗计划不同肺叶肺受量比较 上叶组和下叶组IMRT计划的肺V10～V65和MLD明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；上叶组和下叶组IMRT计划的肺V5低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 2种放疗计划不同肺叶肺受量比较

2.3 2种放疗计划危及器官受量比较 上叶组和下叶组IMRT计划的食管Dmean、V55和心脏V40，上叶组IMRT计划的食管V35和心脏Dmean明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；下叶组IMRT计划的食管V35、心脏Dmean，上叶组和下叶组IMRT计划的脊髓Dmax低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 2种放疗计划危及器官受量比较

2.4 2种放疗计划NTCP比较 上叶组和下叶组IMRT计划的肺、食管NTCP，下叶组的心脏NTCP明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义(P<0.05)；上叶组2种放疗计划均无心脏NTCP。上叶组和下叶组2种放疗计划脊髓NTCP差异无统计学意义(P>0.05)。见表4、图1。

表4 2种放疗计划NTCP比较

3 讨论

非小细胞肺癌中约30%～40%为局部进展期，不能手术切除，而放化疗联合是治疗局部晚期非小细胞肺癌的主要治疗手段。约64.3%的患者在其治疗的不同时期需要接受放疗[3]。然而单纯放疗效果不尽人意，前瞻性研究显示，Ⅲ期非小细胞肺癌放化疗2 a生存率为22%～33%[4]。局部未控或复发是非小细胞肺癌治疗失败和生存率低的重要原因之一[5]。根据基础放射生物学原理，要杀灭临床治疗中的局部晚期非小细胞肺癌可能需要接近100 Gy的剂量[6]。但由于肺组织耐受剂量的限制，给予60 Gy以上的剂量在常规放疗中是不可能实现的[6]。肺癌的放疗技术十分复杂，真正的最佳治疗计划设计是非常困难的，表现在以下几个方面：1)精确的靶区确认困难；2)胸腔内敏感器官(心脏、肺、食管、脊髓)；3)胸廓外轮廓不规则；4)治疗区组织密度不均一(肺、骨)；需要不规则野计算；器官运动幅度大(呼吸运动、心脏和血管的搏动)。近年来，随着计算机、放疗和影像技术的发展，3D-CRT技术得到充分发展，精确性和准确性也有了提高，使高剂量照射区域和肿瘤的立体形态完全一致，能给肿瘤很高的放射剂量，而降低肿瘤周围正常组织的剂量[7]。IMRT是一项新兴的肿瘤放疗治疗技术，其可以较大程度控制剂量分布，使肿瘤控制率提高，正常组织的不良反应降低[8-9]。IMRT技术较3D-CRT能够完成更好的剂量分布，对危及器官起到更好的保护作用[10-11]。

尽管目前IMRT计划和实施可广泛应用，但是在如何正确使用IMRT方面仍有许多不确定的地方。IMRT的某些局限性可以被克服，但不恰当使用该治疗技术所带来的风险会很明显[12]。肿瘤位于不同肺叶随呼吸运动发生移位的大小也不同，其移位对放疗剂量学精确性有比较大的影响，因此如何在提高肿瘤剂量与降低正常组织剂量之间取得一个较好的平衡是肺癌放疗一直在探索的课题。目前,国内外关于非小细胞肺癌3D-CRT与IMRT的剂量学比较研究较多，但针对不同肺叶的比较研究甚少，位于上叶与位于下叶的肿瘤的不同解剖特点，2种治疗技术的剂量学是否存在差异值得进一步研究。

本研究比较同位于上叶以及同位于下叶的靠近胸壁或与纵隔相连的受呼吸影响较小，同时采用热塑膜固定减少呼吸运动的非小细胞肺癌的3D-CRT和IMRT计划，以明确位于上叶以及位于下叶的非小细胞肺癌的3D-CRT和IMRT的剂量学优劣。结果显示，无论肿瘤位于上叶还是下叶IMRT计划的PTV-Dmin和CI明显高于3D-CRT计划，PTV-Dmax、PTV-Dmean和HI明显低于3D-CRT计划，这提示与3D-CRT相比，IMRT计划不仅提高了靶区的适形性，同时降低了靶区剂量分布的不均匀性。放射性肺损伤是非小细胞肺癌放疗最常见的放射损伤，本研究结果显示，无论肿瘤位于上叶还是下叶，IMRT计划的肺V10～V65、MLD和肺 NTCP 明显低于3D-CRT计划，说明IMRT较3D-CRT能更好保护正常肺组织。目前，关于肺组织大体积低剂量照射导致的放射性肺损伤问题备受关注，早期有研究[13-14]显示，IMRT会增加肺V5，原因主要与多叶准直器叶片间漏射和穿射有关。虽然本研究上叶组和下叶组IMRT计划的肺V5与3D-CRT计划差异无统计学意义，但是IMRT计划较3D-CRT计划平均降低了上叶约3.0%的肺V5值，下叶约1.5%的肺V5值，如果扩大样本数量，可能会得出有差异的数据，从数据上分析得出，IMRT应用于肺上叶应该比应用于下叶对于降低肺V5值更有优势。食管的放射性损伤是影响非小细胞肺癌放疗的主要限制因素之一。本研究采用食管V35、V55、Dmean和NTCP这4个参数作为观察指标，结果显示，上叶组和下叶组IMRT计划的食管Dmean、V55，上叶组IMRT计划的食管V35均明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义；下叶组IMRT计划的食管V35低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义，说明肿瘤位于上叶IMRT计划较3D-CRT计划能更好保护食管；另外，在食管保护方面，IMRT对肿瘤位于上叶的非小细胞肺癌比位于肿瘤下叶者更有优势。有关放射性心脏损伤的剂量学参数的报道比较少见，本研究选择心脏Dmean和心脏V40作为观察指标，结果显示，上叶组和下叶组IMRT计划的心脏V40，上叶组IMRT计划的心脏Dmean均明显低于3D-CRT计划，差异有统计学意义；下叶组IMRT计划心脏Dmean低于3D-CRT计划，但差异无统计学意义，说明IMRT在保护心脏方面要优于3D-CRT，尤其是对于上叶的保护要较下叶有优势，分析原因可能与原发灶距离心脏的距离不同有关，上叶肿瘤距离心脏相对下叶较远，因此，对于原发灶位于上叶的非小细胞肺癌来说，IMRT的优势在于，在计划优化时，心脏优化函数的权重可以设置的更小，从而为优化各项肺参数时保留更大的空间，进而实现更好的保护正常肺组织的目的。在设计非小细胞肺癌放疗计划时脊髓Dmax不能超过45 Gy，本研究结果显示脊髓Dmax均控制在45 Gy之内，脊髓的NTCP均小于1%，说明在保护脊髓方面IMRT计划和3D-CRT计划无明显差别。

综上所述，在非小细胞肺癌的根治性放疗方面，5野IMRT比3D-CRT更能提高靶区的适形性和剂量分布的均匀性，同时IMRT在保护正常组织器官方面表现出明显的优势。IMRT应用于上叶非小细胞肺癌的优势大于下叶者，但是本研究纳入的样本数量较小，可能会影响研究结果，为了获得更加真实可靠的数据，尚需扩大样本数量进一步研究。

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薛英波(1970-)，女，副主任医师，主要从事胸部肿瘤诊治工作。E-mail：996050284@qq.com

李杭(1959-)，男，主任医师，硕士生导师，主要从事胸部肿瘤诊治工作。E-mail：lihang.sy@163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2017.02.020

R734.2；R730.55

B

1673-5412(2017)02-0149-04

2016-09-19)