呼吸门控技术以及非均整模式应用于早期非小细胞肺癌小病灶立体定向放疗的优势*

刘穆平，初磊，邓煜，韩宇，许庆勇，陈林

150086哈尔滨，哈尔滨医科大学附属肿瘤医院 放疗科

近年来，我国放疗新技术发展迅速，立体定向放射治疗(stereotactic body radiation therapy,SBRT)等技术已广泛应用于单独病灶的早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者，并且疗效显著，堪与手术疗效相媲美[1]。我院放疗科在2017年开始使用非均整(flattening filter free,FFF)模式结合呼吸门控(active breathing control,ABC)技术进行NSCLC小病灶的SBRT治疗。传统均整模式下的SBRT治疗采用高单次剂量，出束时间较长，而非均整模式下的SBRT治疗采用均整块移除的X射线能量模式,能够使6 MV的剂量率达到1 400 MU/min，10 MV FFF能量模式的X射线剂量率高达2 200 MU/min[2-4]，且FFF对比常规均整模式治疗，安全性和有效性相近[5]，生存率也堪比外科手术效果[6]，ABC技术在肺癌的应用中也是安全可靠的[7]。本文分析ABC技术以及非均整治疗技术对于传统SBRT来说在出束治疗总时间、摆位误差以及V5、V20等方面有哪些优势。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017～2018我院放疗技术中心医科达Versa HD设备上的使用SBRT模式治疗的早期非小细胞肺癌小病灶的26例患者，其中男性18例，女性8例，年龄37～63岁，均憋气良好，其中A组为传统均整模式下SBRT治疗的患者10例；B组为非均整模式下SBRT治疗的患者8例；C组为呼吸稳定的非均整模式下结合ABC技术治疗的患者8例。

1.2 仪器与设备

Versa HDTM直线加速器及80对多叶光栅系统[Multi-leaf collimators，MLC;瑞典医科达公司(Elekta，Sweden)]，MLC每片叶片在加速器等中心处的投影宽度都为5mm，叶片最大运动速度达到6.5cm/s，叶片漏射和半影更低。高速运动的MLC叶片，可以进一步降低SBRT的治疗总时间。图像采集应用的是加速器带有的XVI(X-ray Volume Imaging)系统的新一代影像引导。

1.3 方法

体位固定：26例患者均采用体膜架进行体位固定[8]，并通过V-MAT(10MV能量)进行弧形放射治疗[9]，嘱患者仰卧位，嘱其身体放松保持双手交叉置于头顶，图像扫描均采用灰度匹配方式配准图像。入组者均为单次剂量给予5～7Gy,给予8～10分次治疗，总剂量均数为62Gy。A、B组采用四维放射治疗技术(4D radiotherapy,4DRT)以及C组采用ABC技术。4DRT的CT定位：四维放射治疗技术在影像定位、计划设计均需要考虑解剖结构随时间变化的放疗技术，考虑呼吸时相的CT图像和平均密度投影图像，扫描前嘱咐患者平静呼吸，放置呼吸感受器后，根据呼吸检测系统，于曲线平稳时扫描，扫描结束后，系统将呼吸周期的全部图像进行重建和排序，标记各个时相。靶区勾画：放疗科医师在各个时相上分别勾画靶区，把这些图像的肿瘤边界相叠加确定为ITV(internal target volume,ITV)，ITV外扩0.5 cm得到计划靶区(planning target volume,PTV)，然后在平均密度投影图像进行剂量计算。计划实施：在每次放疗前后行锥形束CT(cone beam CT,CBCT)扫描并配准图像，得出前后、头脚、左右三个方向上的误差，调整治疗床位置后进行治疗，记录治疗出束总时长，治疗结束后再次行CBCT扫描并配准图像，记录摆位误差数据。呼吸门控技术CT定位及治疗实施：训练者先用门控系统测定患者自由呼吸深度，然后让患者深吸气后记录最大呼吸深度值，选择其2/3的值即为屏气阈值，在患者吸气末端扫描图像并进行治疗，尽量保持一致。每日放疗前行CBCT扫描，配准扫描图像和计划图像，得出前后、头脚、左右三个方向上的误差，调整治疗床位置后进行治疗，记录治疗出束总时长，治疗结束后再次行CBCT扫描，观察患者在治疗过程中靶区的活动性。搜集其治疗前后的摆位误差数据，分析其左右、头脚、前后三个方向上测量的误差，分为三组，A组：均整模式下SBRT的治疗前、后的配准数据；B组：非均整模式下SBRT的治疗前、后的配准数据；C组：非均整模式下应用ABC技术的SBRT治疗前、后的配准数据；比较3组患者的治疗时间、摆位误差、单次剂量、靶区勾画以及患侧肺V5、V20及剂量学差异，探讨在非小细胞肺癌小病灶应用ABC技术结合非均整模式治疗模式较普通立体定向放射治疗的优势。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 三组间出束时间对比

A组普通均整模式下、B组FFF模式以及C组ABC技术结合FFF模式三种SBRT的出束时间比较，均整模式的出束时间，明显长于FFF以及呼吸门控结合FFF两组的时间，约1倍之多，差异有统计学意义(P<0.05；表1)。

表1 三组患者出束跳数与出束时间的均数对比(n=26)

Table 1. The Mean of Machine Unit and Total Treatment Time in Three Groups (N=26)

VariableGroup AGroup B Group CMachine unit85022532328Total treatment time (s) 367198205

2.2 三组间治疗误差对比

A组普通均整模式下、B组FFF模式以及C组ABC技术结合FFF模式三种SBRT放疗计划的治疗前后配准图像后的摆位误差分析，A组在y方向的误差最大，其治疗后的误差明显大于治疗前误差；B组治疗前误差与A组相差不大，其治疗后误差稍增大；C组误差最小，且其治疗前后误差几无明显差异(表2)。

表2 26名患者治疗前后的摆位误差分析(mm)

Table 2. Setup Error before and after Treatment in 26 Patients (mm)

GroupX directionY directionZ directionGroup A before treatment0.23±0.34-1.12±0.800.10±0.16Group A after treat-ment0.28±0.35-0.87±1.230.13±0.22Group B before treatment0.38±0.17-0.55±0.570.11±0.17Group B after treat-ment0.39±0.13-0.57±0.590.15±0.18Group C before treatment0.33±0.13-0.12±0.320.14±0.10Group C after treat-ment0.32±0.12-0.14±0.290.14±0.10

2.3 三组间V5和V20对比

C组患侧肺的V5、V20计划低于A、B组，差异有统计学意义(P<0.05；表3)。

VariableNGroup AGroup BGroup CV52633.28±11.0832.89±10.9329.87±10.64V202616.81±6.5316.85±6.6413.29±5.37

3 讨 论

精准放疗已普遍应用于放射治疗技术，且近年来有较多的研究对常规均整模式以及非均整模式的优劣进行比较[10-12]。而精益求精之下，如何减少误差及副反应，让放疗实施更加完美，对呼吸运动时靶区的移动性进行研究非常有必要。有研究报道，常规均整模式SBRT治疗出束剂量率约为600MU/min左右[2]，在开展SBRT技术治疗患者时，计划的投照时间会比较长。医科达Versa HD加速器所采用的FFF的X射线能量模式能够使10 MV FFF能量模式的X射线剂量率高达2 200 MU/min，再配合高速运动的MLC叶片，可以进一步降低SBRT等治疗技术投照的时间，故采用FFF模式可节省时间。常规均整模式SBRT治疗可见在头脚方向的误差一般都很大，因呼吸运动而引起的肿瘤移动可高达20mm[13]，本研究将ABC技术结合FFF模式对患者在吸气末端屏气的图像进行采集并配准，对比其在出束总时长、治疗前后摆位误差以及患侧肺组织的V5、V20等方面进行比较分析发现ABC技术结合FFF模式适合应用于早期小病灶的NSCLC的SBRT治疗之中[14]。

均整模式下应用ABC技术的治疗时间不会比FFF模式下治疗短，舒适性也不会比普通模式有明显优势，只能说保证舒适性的条件下，其他几个方面有明显优势。如表1所示，ABC技术结合FFF模式的出束时间与普通FFF模式并无明显差异，较传统均整模式而言则大大缩短了治疗时间[15]。而且根据靶区来比较，4维CT重叠后的靶区小，对于肺部小病灶既降低了脱靶的可能，又降低了不必要的损伤，对患侧肺组织的保护达到了最优化[16-18]。如表2所示，ABC技术结合FFF模式在治疗前患者于吸气末端进行CBCT扫描配准图像，并于同样阈值的吸气末端屏气实施治疗，重复性高，误差小，大大缩小了头脚方向的误差，且其用FFF模式治疗缩短了治疗时间[19-20]，治疗后的摆位误差依旧很小。如表3所示，本文通过分析ABC技术与FFF模式共同应用于NSCLC的小病灶SBRT治疗之中，不仅使单次大剂量的治疗时间明显减少，ABC模式下患者在吸气末端，肺的体积增大，降低了肺组织的照射量，器官受照量也低于较传统SBRT，随之带来的副反应例如放射性肺炎也相对较轻。ABC技术可以保证肿瘤位置不受呼吸运动影响，吸气后肺的体积变大，正常肺组织评估受量低，提高效率的同时减少分次内的误差，提高了患者的依从性。患侧肺组织的V5、V20在采用ABC后下降明显，差异有统计学意义。

综上所述，ABC技术与FFF模式两种技术的结合应用在保证舒适性的条件下，其出束时间、器官受照量以及摆位误差较FFF模式具有明显的优势，值得推广应用于早期小病灶的NSCLC的立体定向放射治疗之中，但因病例数较少，长期效果有待跟踪。

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