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局部晚期肺癌三维适型放射治疗和调强放射治疗的剂量学比较研究

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张慕娟 周素珠 汤亚莉 丁春江 陈沃培 梁 兵:开平市中心医院 广东开平 529300

局部晚期肺癌三维适型放射治疗和调强放射治疗的剂量学比较研究

张慕娟 周素珠 汤亚莉 丁春江 陈沃培 梁 兵
COMPARATIVE DOSIMETRY STUDY OF 3DCRT AND IMRT FOR TREATMENT OF LOCAL ADVANCED LUNG CANCER
ZHANG Mujuan, ZHOU Suzhu, TANG Yali, et al


  【摘 要】 目的 观察和分析局部晚期非小细胞肺癌三维适型放射治疗和动态多叶准直器调强放射治疗在肿瘤靶区和剂量分布,比较两种治疗方法在剂量学上的优势性。方法 入选2012年7月~2013年7月就诊于我院的未手术的IIIa期和IIIb期非小细胞肺癌患者52例,按随机抽样法分为两组各26例,分别给予三维适型放射治疗(Three Dimensional Conformal Radiation Therapy,3DCRT)和动态多叶准直器调强放射治疗(Intensity-modulated radiation therapy,IMRT),根据CT分别勾画大体肿瘤体积(Gross Tumor Volume,GTV)、临床靶体积(Clinical Target Volume,CTV)、计划靶体积(Planning Target Volume,PTV)和危害气管,两种治疗方法剂量均为66Gy,标准为处方剂量至少覆盖95%的PTV,危害器官剂量均在耐受剂量范围内,通过靶区等剂量分布、适型指数和均数指数等对比肿瘤靶区剂量的差异。结果 两组均能得到满足标准的剂量分布,两种治疗方法PTV剂量比较提示平均剂量和最大剂量组间差异显著,p<005,最小剂量组间差异无显著性,p>005;CI和HI值组间差异显著,p<005。结论 IMRT较3DCRT能够提高肿瘤靶区适型性,在保护正常组织器官上有显著优势,但均匀性下降。
  【关键词】 局部晚期肺癌,三维适型放射,调强放射,剂量学,比较研究

  【Abstract】 Objective To observe and analyze the tumor target sections and dose distribution of 3DCRT and IMRT in the treatment of local advanced non-small cell lung cancer (LANSCLC) and compare the advantages of the 2 treatment methods on dosimetry. Methods 52 patients with IIIa and IIIb stage non-small cell lung cancer were given both 3DCRT and IMRT. GTV, CTV, PTV and harmed trachea were sketched by CT. Dose of both treatment methods was 66Gy, and the criterion was that prescribed dose at least covered 95% PTV. Organ harmful doses were all within tolerable doses. Differences of tumor target section doses were compared according to dose distribution, conformity index and mean index of target section. Results Both groups got dose distributions satisfying criteria. PTV dose comparison of the 2 treatment methods showed that differences of mean dose and max dose group were significant (p<005), but between-group difference of min dose group was not significant (p>005). Differences of CI and HI values were significant (p<005). Conclusion IMRT and 3DCRT can improve tumor target formability, but reduce uniformity.
     【Key words】  Local Advanced Lung Cancer, 3DCRT, IMRT, Dosimetry, Comparative Study
     【Author′s address】 Guangdong Province Kaiping City Central Hospital, Kaiping, Guangdong, 529300, China
  doi:10.3969/j.issn.1671-332X.2015.10.003

  局部晚期非小细胞肺癌是指已经伴有纵膈淋巴结和锁骨上淋巴结转移、侵犯肺尖部和纵膈重要结构,用现有的检查方法没有发现远处转移的非小细胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer,NSCLC),其中纵膈重要结构包括了心包、心脏、大血管和食管等[1]。肺癌病例中,NSCLC约占2/3以上,就诊时IIIa和IIIb期病例占绝大多数,通过手术很难彻底切除,对不能手术的NSCLC患者进行常规放疗治疗近期和远期疗效不乐观。本研究纳入2012年7月~2013年7月不适用手术治疗的IIIa和IIIb期NSCLC的患者分别进行三维适型放射治疗和调强放射治疗,对两种治疗方法进行计量学比较研究,以期探索治疗最佳剂量,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 入选2012年7月~2013年7月于我院就诊的局部晚期非小细胞肺癌患者,入选标准[2]:①患者均经纤维支气管镜或肺穿刺病理诊断为NSCLC;②卡氏评分大于70分;③临床分期为IIIa和IIIb期的患者;排除有心、肺、肝、肾功能异常的患者。通过纳入和排除标准共筛选出病例52例,其中男32例,女20例,平均年龄(52.1±9.2)岁,其中鳞状细胞癌38例,腺癌14例,放射治疗前均经CT检查,分期IIIa期36例,IIIb期16例。病变位置在左上肺叶的患者11例,左下肺叶13例,右上肺叶18例,右中下肺叶10例。两组患者年龄、性别等基本资料无差异,p>005。
1.2 方法 仪器设备:采用直线加速器。方法:首先进行体位固定,将定位袋置于定位框架内,患者双手上举交叉置于额顶部,仰卧于定位袋上方,充分接触后将定位袋抽成真空状态密封,利用激光定位装置在人体、框架以及定位袋上标记,使CT扫描和治疗时体位保持一致;采用以上体位进行CT扫描,位置从胸廓入口到肋膈角水平位置,扫描完成后图像资料保存并登记,确定患者治疗体位,相应治疗部位的三维结构得到重建后根据Varian Eclipse DX计划系统用CT图像勾画大体肿瘤体积(GTV)、临床靶体积(CTV)、计划靶体积(PTV)和周围危及器官(OAR),确定靶区与危及器官的关系。进行三维适型放射治疗:根据肿瘤靶区大小、部位以及与重要器官的关系,通过射野方向观为患者设计合理照射野,调整射野参数,减少周围重要器官照射剂量并使靶区达到最优剂量分布。动态多叶准直器调强放疗:根据射线经过路径,肿瘤和周围正常组织关系调整射线束的数目及入射角度,对各射束进行剂量权重,给出危及器官剂量限制的条件,应用计算机逆向计划系统得到治疗计划(计划标准:①处方剂量至少覆盖95%的PTV;②PTV外重要器官最大剂量不能大于处方剂量;③正常组织不能超过最大照射耐受剂量。针对每例患者采用调强放疗计划进行中心照射。每周5次,总处方剂量均为66Gy。
1.3 观察指标[3] ①靶区剂量分布,观察等剂量分布曲线、PTV剂量分布、PTV最大剂量(PTVDmax)、最小剂量(PTVDmin)和平均剂量(PTVDmean);②靶区适型指数(CI),取值为0-1,接近1说明等剂量线包绕区域与靶区完全一致,接近0则表示二者没有重叠;③剂量均匀指数(HI),为5%和95%靶区体积受到照射剂量的比,其接近于1时说明靶区内剂量越均匀,越大则表示实际接受剂量超过处方剂量越多,剂量越具有不均匀性;④观察3DCRT与IMRT危及器官剂量学的对比。
1.4 统计学方法 应用SPSS16.0统计分析软件进行数据分析,计数资料以百分数表示,采用2检验进行差异性分析;计量资料以均数±标准差表示,采用t检验进行差异性分析,以p<005为统计学有意义。
2 结果
2.1 不同放射治疗图示 图1~4为调强放疗图示;图5~8为适型放疗图示。

 

 

 


2.2 靶区剂量学分布 从等剂量分布曲线看,IMRT较3DCRT高剂量曲线包绕较紧密,适型性较好;两种治疗方法均满足了大于95%PTV接受处方剂量照射的要求,两种治疗方法PTV剂量比较提示平均剂量和最大剂量组间差异显著,p<005,最小剂量组间差异无显著性,p>005,见表1。
2.3 适形指数和均匀性指数比较 组间差异均显著,p<005,见表2。

表1 不同放射治疗PTV剂量比较

 

方法 Dmean(Gy) Dmax(Gy) Dmin(Gy)
3DCRT 67.82±0.68 69.73±0.49 60.01±0.51
IMRT 69.92±0.62 72.31±0.63 59.92±0.55
t 16.46 23.31 0.86
p <0.05 <0.05 >0.05

表2 不同治疗方法CI和HI比较

 

方法 CI HI
3DCRT 0.65±0.023 1.07±0.026
IMRT 0.85±0.032 1.21±0.031
t 3.62 2.47
p <0.05 <0.05
2.4 3DCRT与IMRT危及器官剂量学比较 ①IMRT在肺V10、V20以及V30和平均剂量上较3DCRT有所下降,p<005;②IMRT与3DCRT相比降低了食道V55和平均剂量,p<005;③IMRT与3DCRT相比降低了心脏的V40,p<005。见表3。

表3 不同放射治疗危及器官剂量学对比

 

  器官 3DCRT IMRT t p
V5(%) 43.6±10.6 43.5±8.2 0.038 >0.05
  V10(%) 35.2±4.5 28.4±3.8 5.887 <0.05
  V20(%) 21.8±10.4 15.5±9.1 2.325 <0.05
  V30(%) 16.2±5.8 12.4±5.2 2.487 <0.05
  平均剂量(cGy) 1326.7±332.6 1104.3±256.8 2.699 <0.05
食道 平均剂量(cGy) 1614.3±923.4 1084.6±783.2 2.231 <0.05
  V35(%) 5.8±16.4 5.1±15.6 0.158 >0.05
  V55(%) 11.4±11.9 5.2±8.6 2.153 <0.05
平均剂量(cGy) 2943.6±1341.8 2813.9±1296.4 0.354 >0.05
  V40(%) 14.8±11.9 8.2±7.6 2.383 <0.05

3 讨论
     肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤。据统计,欧洲每年新发病例20余万,其相关死亡占20%左右;在美国,每年死于肺癌的人群约有15万之多。最近10年来,肺癌的总体死亡率未发生明显变化;而在中国,肺癌的发病率和死亡率均呈显著升高趋势。据卫生部统计,肺癌居恶性肿瘤总死亡率的首位,为30.83/10万。男、女恶性肿瘤相关死亡中,肺癌引起的死亡均占首位[4-7]。肺癌是危害人类健康的恶性肿瘤之一,恶性程度极高,容易发生早期转移,疗效较差,治愈率较低,通常80%左右患者在发现肺癌时均已属于中晚期,因而失去了手术的最佳时期,而放疗作为肿瘤综合治疗的重要手段之一,在中晚期肺癌的治疗中起到重要作用。研究表明,肺癌发病率呈不断上升趋势,其5年生存率仅在10%左右,非小细胞肺癌是最为常见的一个类型,占肺癌总体比例的80%以上[8-10],而在所有非小细胞肺癌患者中大部分患者一经确诊就已经是局部晚期[11]。对于不能手术或拒绝手术的患者来说,放射治疗是最为常用的局部治疗手段,同时也是肺癌综合治疗的方法之一。然而,常规应用的放疗方法疗效较差,临床2年生存率33%~72%之间,5年生存率仅为0~43%之间,局部晚期病例5年生存率低至5%~10%之间。而局部晚期非小细胞肺癌放疗失败的主要原因是发生远处转移和无法控制复发等,常规的二维放疗不能有效将剂量集中于肿瘤靶区,危及器官接受剂量较高,总剂量难以提高。
     随着科学技术的进步,放疗设备不断现代化,三维适型放疗技术已经逐渐取代了普通的外照射技术[12]。三维适型放射治疗是目前肿瘤治疗的新进展,是在人体结构三维影像重建的基础上,在三维放射计划指导下将射线高剂量分布与肿瘤靶区形状实现一致的治疗方法。其目的是提高肿瘤放射治疗的增益效果,最大限度将放射剂量集中到病变区,减少周围正常组织和器官的受照剂量,尽可能降低受到不必要照射的可能性。其既能提高靶区照射剂量,又能降低周围正常组织的受照剂量,能够因此达到提高局部控制率的最终目标,进而提高患者生存率和生存质量,经研究显示,对于局部晚期非小细胞肺癌的治疗,肿瘤靶区剂量每升高10Gy,则局部复发的风险就可以下降36.4%[13]。目前三维适型放射治疗在临床上已经广泛应用于治疗局部晚期肺癌。而调强适型放疗是三维适型放射治疗的进一步发展,该技术采用了逆向治疗的方法,使得照射野和靶区一致,此外,还能对射线强度进行进一步调整,使得不同强度的射线穿透靶区形成照射野,将肿瘤与邻近重要组织分离开来,使得照射野各点射线输出剂量按要求方式进行进一步调整,这项技术已经越来越多的应用于临床实践,特别是在头颈部恶性肿瘤的治疗中,得到了临床肯定,然而在局部晚期非小细胞肺癌中的临床应用并不十分广泛,国外报道称将调强放射治疗应用于非小细胞肺癌患者治疗中使得III期患者的局部控制率和生存率均有大幅提高[14]。有研究认为调强放射治疗应用于非小细胞肺癌可较大幅度地增加肿瘤剂量,同时减少周围正常组织剂量[15]。调强适型放射治疗在非小细胞肺癌放疗中相对于过去的放疗技术,如三维适型放射治疗是否有剂量学上的优势,还没有明确的学术定论。本研究通过分析局部晚期非小细胞肺癌三维适型放疗(3DCRT)和调强放疗在肿瘤靶区的剂量分布,比较不同治疗方法在剂量学上的优势和劣势,从而进一步提高临床疗效,使得患者受益更多,经研究显示两种治疗均能够满足靶区剂量要求,应用IMRT的PTV最大剂量和平均剂量均较3DCRT明显高,对于肿瘤的控制是有利的;同时IMRT较3DCRT在CI和HI值方面均明显提高,说明IMRT可以明显提高肿瘤靶区高剂量照射的准确性,这种高度适型的基础上进行肿瘤剂量递增较3DCRT更有利。且IMRT在肺V10、V20、V30、平均剂量,食道V55和平均剂量,以及心脏的V40较3DCRT均有降低,研究提示,IMRT在保护正常组织器官上有显著优势。本研究结果与目前多项研究结果基本一致,但研究存在样本含量小等缺点,尚需大样本含量临床试验对本研究结果进行进一步验证。

参考文献
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