非小細胞肺癌不同放射治療計劃的劑量學研究

1、非小細胞肺癌不同放射治療計劃的劑量學研究【摘要】 目的 研究比較非小細胞肺癌(NSCLC)不同照射方法的優(yōu)劣。方法 應用Topslane三維治療計劃系統，對經病理證實的30例NSCLC患者均設計四種放射治療計劃：常規(guī)放療、常規(guī)加三維適形放療、三維適形選擇性淋巴結照射（ENI）和三維適形累及野照射（IFI）。各計劃總放療劑量均為66Gy。通過劑量體積直方圖(DVH)、靶區(qū)適形指數(CI)、 腫瘤控制概率(TCP)正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)評價各治療計劃效果。結果 常規(guī)放療、常規(guī)加適形放療、ENI和IFI的CI分別為0.09、0.15、0.21、0.27；TCP分別為94.7%、96.9%、9

2、7.1%、97.5%；全肺接受20Gy照射體積百分比(V20)分別為25.7%、25.1%、23.6%、21.8%；NTCP分別為7.8%、7.9%、6.8%、5.6%；食管接受45Gy照射體積百分比(V45)分別為31.3%、31.0%、23.2%、19.7%；心臟受照射平均劑量分別為25.7Gy、24.7Gy、15.1Gy、14.3Gy；脊髓受照射的最大劑量分別為42.6Gy、42.1Gy、39.4Gy、38.4Gy。結論 三維適形放射治療較常規(guī)放射治療提高了靶區(qū)的照射劑量和腫瘤控制概率，可降低正常組織受照劑量和正常組織并發(fā)癥的概率。 【關鍵詞】 非小細胞肺癌；放射療法；適形；劑量體積直方

3、圖Abstract： Objective Using three dimensional treatment planning system,to assess the dosimetric of different radiation therapy planning and to obtain a better technique in the treatment of non- small cell lung cancer. Methods Using the Topslane treatment planning system,thirty pathologically proved

4、patients of non-small cell lung cancer were selected in this study. Four different methods of radiotherapy planning were used for each case, which were conventional radiation, conventional plus conformal radiation, elective nodal irradiation (ENI) and involved-field irradiation (IFI). The total radi

5、ation dose was 66 Gy. Dose volume histogram(DVH), nomal tissue complication probability(NTCP), tumor control probability (TCP) and conformity index (CI) were used to assess the target volume dosimetric distribution and NTCP. Results TCP of conventional radiation，conventional plus conformal radiation

6、，ENI and IFI groups were 94.7%，96.9%，97.1%，97.5%；CI were 0.09，0.15，0.21，0.27, respectively；the total lung volume received radiation 20 Gy(V20)were 25.7%，25.1%，23.6%，21.8%；NTCP were 7.8%，7.9%，6.8%，5.6%, respectively.The total esophageal volume received radiation 45Gy(V45) were 31.3%，31.0%，23.2%，19.7%

7、. The mean dose at the heart were 25.7Gy，24.7Gy，15.1Gy，14.3Gy. The maximum dose at the spinal cord were 42.6Gy，42.1Gy，39.4Gy，38.4Gy. Conclusion Compared with the conventional radiotherapy, 3DCRT increases the dose at target and TCP, and decreases the dose at the normal tissue、NTCP. IFI can protect n

8、ormal tissue effectively, which make it possiple to increase the dose at target and TCP. IFI should be helpful on guiding the radiotherapy of non-small cell lung cancer.Key words： NSCLC；radiotherapy；conformal；dose volume histogram 對于不能手術的非小細胞肺癌(NSCLC),放射治療是其主要的治療手段之一。局部腫瘤未控或復發(fā)與腫瘤遠處轉移呈正相關,因此如何提高NSCLC

9、的局部控制率成為主要的研究課題。本文通過對非小細胞肺癌四種不同放射治療計劃的分析，評價不同放療方案對靶區(qū)和正常組織照射劑量的影響，比較對非小細胞肺癌各照射方法的優(yōu)劣。1 材料與方法1.1 一般資料 患者為2004年2月-2005年11月在我院住院或門診治療的非小細胞肺癌病人，共計30例。其中男26例，女4例，年齡4773歲，中位年齡57歲。均有明確的病理或細胞學診斷，鱗癌18例，腺癌12例；周圍型11例，中央型19例；臨床分期II期7例，III期22例，IV期1例。1.2 治療方法 患者采用真空氣墊固定后行CT掃描,掃描層厚5mm,范圍上至鎖骨上，下至肋膈角水平。掃描后將CT圖像的數字信息輸入

10、topslane三維治療計劃系統。根據ICRU50號報告和ICRU62號報告對靶區(qū)和肺、食管、心臟、脊髓等重要器官進行勾畫。腫瘤靶區(qū)（GTV）為CT上可見腫瘤（包括肺內病灶和縱隔淋巴結）；臨床靶體積（CTV）為GTV外擴 57mm；CTV1為GTV外擴57mm和全縱隔淋巴引流區(qū)；CTV2為GTV外擴57mm及部分縱隔淋巴結引流區(qū)（右上肺癌包括同側肺門和同側上縱隔淋巴結引流區(qū)；左上葉肺癌包括同側肺門和同側上縱隔淋巴結引流區(qū),如果縱隔淋巴結或隆突下淋巴結受侵，主肺動脈窗淋巴結包括在內；右中、下葉及左下葉腫瘤包括同側肺門及隆突下淋巴結引流區(qū)）。PTV、PTV1、 PTV2為相應的CTV外擴510mm

11、。每個入選病例均設計四個放療計劃：常規(guī)放療計劃:前胸和后背兩野相對垂直照射PTV1 40Gy，然后縮野避開脊髓改為前后對穿或斜野照射PTV，照射劑量26Gy。 常規(guī)加適形計劃:前胸和后背兩野相對垂直照射PTV1 40Gy，之后用三維適形（3DCRT）照射PTV,照射劑量26Gy。 選擇性淋巴結照射（ENI）：先對PTV2三維適形照射40Gy, 之后用3DCRT照射PTV，劑量26Gy。 累及野照射(IFI)：對PTV全程行3DCRT照射，劑量66Gy。以上四種放療計劃均為常規(guī)分割，2Gy次，5次周，總劑量66Gy。95%PTV劑量達到處方劑量，正常組織不超過其最大照射耐受劑量。1.3 計劃評價

12、 劑量-體積直方圖(DVH)。等劑量線圖。腫瘤控制概率（TCP）和正常組織并發(fā)癥概率（NTCP）。靶區(qū)適形指數(CI)。1.4 統計學方法 采用SPSS 12.0軟件進行分析。結果以xs表示，多樣本均數間比較采用隨機區(qū)組設計的方差分析，組間兩兩比較采用LSD檢驗，以P0.05為差異有統計學意義。2 結果2.1 四種放療計劃GTV的劑量比較（表1、2）表1 四種放療計劃GTV劑量比較(略)表2 四種放療計劃CI及TCP的比較(略) 常規(guī)放療GTV的最大、平均劑量均小于其它三種方法(P0.05),三維適形放療GTV的CI和TCP高于常規(guī)放療（P0.05），IFI的CI好于ENI的CI（P0.05）

13、,但兩者的TCP比較差異無統計學意義（P0.05）。2.2 四種放療計劃全肺照射劑量比較（表3）表3 四種放療計劃全肺照射劑量和NTCP的比較(略) ENI、IFI的全肺平均劑量、V20及NTCP均低于常規(guī)和常規(guī)加適形計劃（P0.05）, IFI的照射計量低于ENI（P0.05和P0.01）。常規(guī)加適形與常規(guī)計劃的平均劑量、V20、NTCP比較差異無統計學意義（P0.05）。2.3 四種放療計劃食管照射劑量比較（表4）表4 四種放療計劃食管V45、LETT45比較(略) 適形放療食管V45、LETT45較常規(guī)放療?。≒0.05）。IFI的食管V45低于ENI（P0.05），而LETT45兩者間

14、差異無統計學意義（P0.05）。2.4 四種放療計劃心臟照射劑量、脊髓照射劑量比較（表5）表5 四種放療計劃心臟、脊髓照射劑量比較(略) IFI、ENI的心臟受照平均劑量和脊髓受照最大劑量均低于常規(guī)、常規(guī)加適形放療（P0.05）。而IFI與ENI的心臟受照平均劑量和脊髓受照最大劑量比較無統計學意義（P0.05）。3 討論 局部晚期NSCLC放療失敗的主要原因為遠處轉移和局部未控或復發(fā)。NSCLC的局部控制率和生存率的提高均有賴于照射劑量的提高, 獲得50%的腫瘤控制至少需要84Gy的照射劑量1，如此高的照射劑量,如果采用常規(guī)照射技術是難以實現的，而3DCRT既能提高靶區(qū)的照射劑量，又能降低周圍

15、正常組織的受照劑量，從而達到提高局控率的目的。本文結果表明,應用3DCRT治療的GTV最大、平均劑量、CI及TCP均高于常規(guī)放療計劃,IFI的CI和TCP最高，IFI與ENI的NTCP低于其它兩種計劃，以IFI的 NTCP最低。說明采用常規(guī)放療前后對穿照射40Gy后后程改用3DCRT與否均不能提高TCP和降低NTCP，而3DCRT可減少周圍正常組織的受照劑量，提高靶區(qū)的照射劑量，從而提高療效。IFI的劑量分布、TCP和NTCP均優(yōu)于其它各組，可作為制定治療計劃的重要參考。 NSCLC放療時，以肺的放射性損傷最常見。預測放射性肺損傷的因素包括生物和物理諸多方面，其中主要的預測因子為V20、全肺平

16、均劑量（MLD）、NTCP。V20作為評價3D治療計劃、預測放射性肺炎(2級)發(fā)生率的指標已得到了普遍的認可2。此外，目前的研究顯示, 肺MLD與放射性肺炎的發(fā)生有統計學意義,并且MLD與V20呈顯著正相關3。與常規(guī)放療計劃相比，3DCRT由于減少了靶區(qū)照射體積,肺組織受照劑量減低，V20和全肺平均劑量小于常規(guī)放療及常規(guī)加3DCRT。本研究IFI的靶區(qū)照射體積最小，肺MLD、V20和NTCP分別為15.2Gy、21.8%、5.6%，明顯低于其它各組計劃。采用IFI減少了放射性肺炎的發(fā)生率，為NSCLC照射劑量的提高創(chuàng)造了條件。本研究同時發(fā)現，常規(guī)加適形計劃的GTV最大劑量、平均劑量、CI、TC

17、P 優(yōu)于常規(guī)計劃，但肺MLD、V20和NTCP比較未見差別（P0.05）,提示在肺的放射性損傷方面，常規(guī)加適形計劃與常規(guī)計劃相比并沒有優(yōu)越性。 Hirota等4研究認為食管全周受照45Gy長度(LETT45)和45Gy的食管體積百分比(V45)能作為預測放射性食管炎很好的劑量學指標。本研究食管LETT45和V45以3DCRT最小，說明減少靶區(qū)的照射體積可以明顯地減少食管放射損傷的發(fā)生。目前認為心臟和脊髓同樣是胸部放療的劑量限制器官5。本研究四個計劃中IFI與ENI的心臟平均劑量與脊髓受照的最大劑量均低于常規(guī)放療和常規(guī)加適形放療，故可減少心臟、脊髓的放射損傷，安全性更好。 在NSCLC放療中存在

18、著明顯的劑量效應關系，提高劑量可以增加局控率和生存率。而常規(guī)放療時，由于照射野的范圍過大,使過多的正常組織包括在照射野內,放射性肺炎等并發(fā)癥發(fā)生率較高,難以使照射劑量有較大提高。Emami等6的研究表明NSCLC治療時不必對縱隔、對側肺門以及鎖骨上區(qū)進行預防照射。Rosenzwwig等7對171例NSCLC三維適形放療的研究表明，淋巴結預防照射不是NSCLC治療必需的,局部復發(fā)仍是對NSCLC放射治療的挑戰(zhàn)。本文研究結果顯示IFI的全肺平均劑量、V20和NTCP小于其它三種方法，提示仍有提高照射劑量的空間，從而增加局控率。 總之，三維適形放射治療較常規(guī)放射治療明顯提高了靶區(qū)的準確性和照射劑量,

19、從而在相同處方劑量情況下提高了腫瘤的控制概率，降低了正常組織受照射劑量和正常組織并發(fā)癥概率。IFI可以更好地保護正常組織，提高靶區(qū)劑量,從而增加腫瘤的控制概率，對臨床制定放療方案具有一定的指導作用。【參考文獻】 1Martel MK, Ten Haten RK, Hazuka MB，et al. Estimation of tumor control probability model parameters from 3-d dose distributions of non-small cell lung cancer patientsJ. Lung Cancer ,1999 ,24:31-

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