原发性肝癌患者螺旋断层放射与三维适形放射治疗剂量分布比较

时建芳　刘吉平　程晓龙　张婕

[摘要] 目的 探討原发性肝癌患者螺旋断层放射与三维适形放射治疗剂量分布情况。 方法 选择2018年6月～2019年6月在我院行放疗治疗的原发性肝癌患者30例为研究对象，均行CT平扫。分别制定三维适形放射治疗（3DCRT）方案与螺旋断层放射治疗（HT）方案。比较两种放射方法靶区放射剂量分布情况以及危及器官放射剂量分布情况。 结果 （1）两种放射治疗方法靶区（PTV）剂量分布：95%、100%处方剂量覆盖的靶区体积两组方法比较差异无统计学意义（P>0.05）;HT放射治疗方法CI显著高于3DCRT，HI显著低于3DCRT（P<0.05），提示HT放射治疗方法适形度与靶区剂量分布均匀性均优于3DCRT。（2）HT照射方法对危及器官照射剂量的分布上正常肝脏组织平均照射剂量、肝脏V30显著低于3DCRT（P<0.05）;HT对双肾的照射剂量显著高于3DCRT（P<0.05）。结论 螺旋断层放射与三维适形放射治疗原发性肝癌，对PTV剂量分布没有显著差异，但是HT放射治疗的适形度与靶区照射剂量的均匀性要优于3DCRT。对危及器官照射剂量分布显示，两者在胃组织以及脊髓组织的照射剂量没有显著差异，HT在正常肝组织的平均照射剂量要低于3DCRT，但是对双肾的照射剂量要高于3DCRT。

[关键词] 原发性肝癌;螺旋断层放射治疗;正常肝组织;三维适形放射治疗

[中图分类号] R735.7          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2020）07-0110-04

Spiral tomography and three-dimensional conformal radiation therapy in patients with primary liver cancer： comparison of dose distribution

SHI Jianfang1， 2， 3 LIU Jiping1， 2， 3 CHENG Xiaolong1， 2， 3 ZHANG Jie1， 2， 3

1.Institute of Oncology and Basic Medicine， Chinese Academy of Sciences， Hangzhou 310000， China; 2.Department of Radiation Physics， University Cancer Hospital， Chinese Academy of Sciences， Hangzhou 310000， China; 3.Department of Radiophysics， Zhejiang Cancer Hospital， Hangzhou 310000， China

[Abstract] Objective To investigate the dose distribution of spiral tomography and three-dimensional conformal radiation therapy in patients with primary liver cancer. Methods Thirty patients with primary liver cancer who underwent radiotherapy in our hospital from June 2018 to June 2019 were selected as the research subjects， and all underwent plain CT scans. The therapy schedule of three-dimensional conformal radiation therapy（3DCRT） and helical tomography（HT） were developed separately. The radiation dose distribution of the planning target volume（PTV） and the organ at risk（OAR） were compared between the two therapy schedules. Results （1）The dose distribution of PTV of the two radiotherapy methods： the target volume covered by 95% and 100% of the prescribed dose was not significantly different between the two methods（P>0.05）; the CI of the HT radiotherapy method was significant higher than that of 3DCRT， HI was significantly lower than that of 3DCRT（P<0.05）， suggesting that the conformity and the uniformity of target dose distribution of HT radiotherapy were better than those of 3DCRT. （2）In the dose distribution of HT radiotherapy to OAR， the average dose of normal liver tissues and liver V30 were significantly lower than that of 3DCRT（P<0.05）; the dose of HT to both kidneys was significantly higher than that of 3DCRT（P<0.05）. Conclusion HT and 3DCRT for primary liver cancer have no significant difference in the dose distribution of PTV， but the conformity of HT radiation therapy and the uniformity of target radiation dose are better than those of 3DCRT. The dose distribution of OAR showed that there was no significant difference between the two in gastric tissue and spinal cord tissue. The average radiation dose of HT in normal liver tissue was lower than that of 3DCRT， but the radiation dose to both kidneys was higher than that of 3DCRT.

[Key words] Primary liver cancer; Helical tomography; Normal liver tissue; Three-dimensional conformal radiation therapy

原发性肝癌是我国常见的恶性肿瘤，在恶性肿瘤死亡顺位中位居第三位，仅次于胃癌与食道癌，具有发生率高、预后差的特点。早期肝癌症状隐匿，无特征性表现，容易被忽视，因此临床上一旦出现典型症状与体征，诊断不困难，但是多已非早期。早期肝癌以手术切除治疗为主，但是对中晚期肝癌，多无法手术治疗，临床上采用其他方法治疗。放疗治疗是综合治疗原发性肝癌的重要方法之一，随着放射治疗技术的发展，其在原发性肝癌中的应用也越来越受到临床重视。三维适形放射治疗是一种高精度的放射治疗，利用CT图像重建三维的肿瘤结构，通过在不同方向设置一系列不同的照射野，使得高剂量区的分布形状在三维方向上与靶区形状一致，同时使得病灶周围正常组织的受量降低[1，2]。螺旋断层放射治疗是一种依托于螺旋断层放射治疗系统TOMO设备的癌症放射治疗方法，是当今最先进的肿瘤放射治疗技术之一[3，4]。本文比较两种放疗方法在原发性肝癌治疗中剂量分布情况，以期为临床选择提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年6月～2019年6月我院行放疗治疗的原发性肝癌患者30例为研究对象。纳入标准：原发性肝癌诊断明确[5]，首次确诊，病理为原发性肝细胞肝癌，肿瘤为单个病灶，最大直径≤10 cm 或癌结节≤2个，最大直径总和≤10 cm，局限在肝内，肝功能B级及以下，ECOG评分≤2分;心、肺、肾功能正常，无放射治疗禁忌证，无远处转移，对放射治疗知情同意。排除标准：放疗禁忌证，肝功能分级C级，入组前接受其他治疗，入组前广泛肝内或者肝外转移。30例患者其中Ⅲ期21例，Ⅳ期9例;男18例，女12例;年龄43～66岁，平均（55.2±7.4）岁;肿瘤直径5～10 cm，平均（7.3±1.6）cm。本研究经过医院伦理委员会同意。

1.2 扫描方法、靶区勾画、照射剂量

1.2.1 CT扫描  所有患者采用GE螺旋CT扫描仪进行扫描。患者检查前禁食4 h，扫描前30 min口服温开水600～800 mL，以充盈胃肠道。患者平卧位，行全肝平扫，扫描范围膈肌上4 cm至右肾下4 cm，层厚3 mm，120～140 kV，230～250 mA，512×512矩阵。扫描期间患者屏气。

1.2.2 靶区勾画  将所得图像输入图像处理系统，进行靶区勾画（图1、图2），设计三维适形放射治疗（3D CRT）化疗计划。将获得的CT数据传送入TOMO治疗系统，设计螺旋断层放射治疗（HT）治疗计划。靶区勾画包括肿瘤靶区（影像结果可观察到的大体肿瘤体积，GTV）;临床靶区（GTV+其周围亚临床病灶，将GTV往外扩5 mm，CTV）;计划靶區（包括CTV、治疗过程中器官生理运动以及日常摆位误差等导致的外放边界的扩大照射范围，确保CTV得到规定处方照射剂量，由GTV头、脚方向向外扩10 mm，其他方向向外扩5 mm，根据组织器官解剖可做适当修改，PTV）。照射危及器官包括正常肝脏、双肾、胃及脊髓。

1.2.3 照射剂量设定[6]  GTV照射剂量定位50 Gy，单次剂量3～7 Gy/次，总次数7～13次，隔日1次;全肝平均剂量≤23 Gy;肝脏V30（肝脏30 Gy及以上照射剂量所占总体积的百分比）<50%;正常肝组织平均照射剂量≤23 Gy;肾脏平均照射剂量≤23 Gy，肾脏V20<33%;胃最大照射剂量≤54 Gy;脊髓最大受照射剂量≤47 Gy。

1.3照射剂量分布评价

比较HT与3DCRT两种放射治疗在计划靶区同一个冠状面、横断面、矢状面的剂量分布。采用剂量体积直方图（GVH）评估放射治疗剂量，比较两种放疗方法在靶区以及照射危及器官照射剂量;靶区照射剂量包括V95%与V100%处方剂量覆盖的靶区体积：正常肝组织平均照射剂量、肝脏组织平均照射剂量、肝脏V30、胃平均照射剂量、双肾平均照射剂量、脊髓平均照射剂量。采用CI（适形指数）评估剂量曲线和PTV之间适形度比率，比值在0～1之间，得分越高则适形度越高。采用不均匀指数（HI）评价PTV剂量均匀性，越小则说明靶区剂量分布越均匀。

1.4 统计学方法

采用SPSS20.0统计软件对数据进行分析，计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种放射方法靶区（PTV）剂量分布

见表1。两种放射治疗方法靶区（PTV）剂量分布：95%、100%处方剂量覆盖的靶区体积两组方法比较差异无统计学意义（P>0.05）;HT放射治疗方法CI显著高于3DCRT，HI显著低于3DCRT（P<0.05），提示HT放射治疗方法适形度与靶区剂量分布均匀性均优于3DCRT。

2.2两种方法危及器官照射剂量比较

见表2。HT照射方法对危及器官照射剂量的分布上正常肝脏组织平均照射剂量、肝脏V30（%）显著低于3DCRT（P<0.05）;HT对双肾的照射剂量显著高于3DCRT（P<0.05）。

3讨论

原发性肝癌的治疗包括手术治疗、介入治疗、放射治疗、靶向治疗、基因治疗、生物治疗等，目前多采用综合治疗。手术治疗主要用于早期患者，中晚期患者多失去手术治疗时机，临床上采用其他治疗方法，放射治疗是重要的治疗方法之一。放射治疗用于肝癌的治疗较早，但原本放射治疗因技术落后，受到肝脏及周围正常组织耐受性的影响，放疗致细胞死亡率高的限制及影响，放疗在肝癌的治疗中应用受到限制。随着放疗技术的迅速发展，计算机技术以及影像学的发展，放疗技术逐渐成为肝癌患者非手术治疗的重要方法。放疗相对于其他治疗方法不用手术，不用注入化疗药物，对身体伤害相对较小。

肿瘤放疗的理想境界是只照射肿瘤而不照射肿瘤周围的正常组织。随着计算机技术和肿瘤影像技术的发展，产生了肿瘤及其周围正常组织和结构上的虚拟三维重建及显示技术。在传统的放射治疗中，我们所做的放射治疗无法进行有效的验证，不知道靶区的剂量分布是否达到预期的效果。在三维计划系统中，可以在基于病人实体的虚拟图像上通过计算得出剂量分布的真实情况，对照射效果进行适时地评价并进行优化。改善放疗计划实施过程的精确性，最大程度地照射肿瘤，最好地保护肿瘤周围的正常组织[7]。三维适形放射治疗是一种高精度的放射治疗[8]。它利用CT图像重建三维的肿瘤结构，通过在不同方向设置一系列不同的照射野，并采用与病灶形状一致的适形挡铅，使得高剂量区的分布形状在三维方向（前后、左右、上下方向）上与靶区形状一致，同时使得病灶周围正常组织的受量降低。三维立体适形放疗采用CT模拟定位，定位精度高，通过TPS重建CT图像，实现三维空间显示，肿瘤与周围正常组织关系清楚，靶区勾画更精确。目前三维立体适形放疗广泛应用于临床，在脑转移瘤[9，10]、晚期肝内胆管细胞癌[11]、食管鳞癌[12]、肺小细胞肺癌[13]等治疗中均取得了确切的疗效，并且能显著提高患者生存治疗，使患者生存获益。

螺旋断层放射治疗（helical tomotherapy，HT）系统是一个将治疗计划、剂量计算、兆伏级CT扫描、定位和螺旋照射治疗功能集为一体的调强放疗系统。采用类似CT的模式，从360度聚焦断层照射肿瘤，靶区适形性佳，剂量分布均匀，使正常组织及器官得到最大限度的保护;具有图像引导放射治疗功能，每次放疗前在治疗机上进行CT扫描，确认治疗体位在三维空间上与治疗计划一致后再行放疗，从而保证了治疗的精确性;可在每次治疗后推算出肿瘤接收到的剂量，从而可以及时调整后续的治疗剂量，从而保证治疗剂量的准确性。螺旋断层放疗是一种依托于螺旋断层放射治疗系统TOMO设备的癌症放射治疗方法，是当今最先进的肿瘤放射治疗技术。螺旋断层放疗装置集IMRT（调强适形放疗）、IGRT（影像引导调强适形放疗）、DGRT（剂量引导调强适形放疗）于一体，其独创性的设计使直线加速器与螺旋CT完美结合，突破了传统加速器的诸多限制，在CT引导下360度聚焦断层照射肿瘤，对恶性肿瘤患者进行高效、精确的治疗。螺旋断层放疗实现了肿瘤的自适应放射治疗，可应用于全身各种肿瘤，特别是对多发病灶和紧邻重要脏器或组织肿瘤的治疗具有显著优势;此项治疗方法在充分保护正常器官的前提下，提高靶区照射剂量，降低并发症发生率，从而提高各种肿瘤患者的治愈率[14，15]。HT照射精准，特殊设计，具有高度精度，成像精度高达±0.1 mm，远远高于常规加速器;其独有的扇形束（Fan Beam）兆伏级CT的影像质量也明显优于常规加速器的锥形束（Cone Beam）千伏级CT影像质量;同时该影像系统具有剂量计算和验证功能，保证患者每次治疗时，治疗计划在位置和剂量上的双重高精度[16]。疗效显著，多个病灶，一次完成。螺旋断层放疗系统是复杂和疑难肿瘤病例的克星。它通过多子野的螺旋断层照射方式，实现一次照射多个肿瘤病灶，降低因为计划复杂而带来的正常组织受到反复照射的风险，同时由于螺旋照射的独特设计使螺旋断层放疗系统能够实现超长范围的调强照射野（60 cm×160 cm），而且无需考虑相邻野的衔接问题。多子野形成的高精度也使重要器官的保护成为可能，应用广泛，多种肿瘤均可选择，例如乳腺癌[17]、鼻咽癌[18]、非小细胞肺癌[19]等均取得了较好的效果。

对放疗方法的评价包括靶区放射剂量以及周围正常组织及器官剂量两方面。处方剂量集中在靶区，而对周围正常组织以及器官的放射剂量尽量少为宜。在本次研究中，靶区剂量分析显示，95%、100%处方剂量覆盖的靶区体积两组方法比较差异无统计学意义，提示两种照射方法均能达到较好的靶区处方剂量，达到较好的治疗效果。但是HT方法CI以及HI要优于3DCRT。对周围危及器官进行分析，包括胃、脊柱、双肾以及正常肝组织，结果显示，两种方法对危及器官平均照射剂量均符合北美放射治疗协作组制定的标准。对两种方法进行比较，结果显示HT照射方法对危及器官照射剂量的分布上正常肝脏组织平均照射剂量、肝脏V30（%）显著低于3DCRT（P<0.05）;HT对双肾的照射剂量显著高于3DCRT（P<0.05），与相关文献[20]的研究界限相似。这提示对周围危及器官照射剂量分布上，两种方法各有优势，因此在临床工作中，应根据患者具体情况，结合经济条件，选择相应的放疗方法。本研究通过勾画靶区，设定照射剂量，模拟照射的方法比较了两种方法的靶区照射剂量分布以及危及器官剂量分布，并未对比两种照射方法的近期及远期临床疗效，对患者生活质量的改善，期待在今后的研究中能收集资料进行分析。

综上所述，螺旋断层放射与三维适形放射治疗原发性肝癌对PTV剂量分布没有显著差异，但是HT放射治疗的适形度与靶区照射剂量的均匀性要优于3DCRT。对危及器官照射剂量分布显示，两者在胃组织以及脊髓组织的照射剂量没有显著差异，HT在正常肝组织的平均照射剂量要低于3DCRT，但是对双肾的照射剂量要高于3DCRT。

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（收稿日期：2019-10-29）