非小细胞肺癌不同放射治疗计划的剂量学研究.doc

非小细胞肺癌不同放射治疗计划的剂量学研究【摘要】 目的 研究比较非小细胞肺癌(NSCLC)不同照射方法的优劣。方法 应用Topslane三维治疗计划系统，对经病理证实的30例NSCLC患者均设计四种放射治疗计划：常规放疗、常规加三维适形放疗、三维适形选择性淋巴结照射（ENI）和三维适形累及野照射（IFI）。各计划总放疗剂量均为66Gy。通过剂量体积直方图(DVH)、靶区适形指数(CI)、 肿瘤控制概率(TCP)正常组织并发症概率(NTCP)评价各治疗计划效果。结果 常规放疗、常规加适形放疗、ENI和IFI的CI分别为0.09、0.15、0.21、0.27；TCP分别为94.7%、96.9%、97.1%、97.5%；全肺接受20Gy照射体积百分比(V20)分别为25.7%、25.1%、23.6%、21.8%；NTCP分别为7.8%、7.9%、6.8%、5.6%；食管接受45Gy照射体积百分比(V45)分别为31.3%、31.0%、23.2%、19.7%；心脏受照射平均剂量分别为25.7Gy、24.7Gy、15.1Gy、14.3Gy；脊髓受照射的最大剂量分别为42.6Gy、42.1Gy、39.4Gy、38.4Gy。结论 三维适形放射治疗较常规放射治疗提高了靶区的照射剂量和肿瘤控制概率，可降低正常组织受照剂量和正常组织并发症的概率。 【关键词】 非小细胞肺癌；放射疗法；适形；剂量体积直方图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 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 radiation 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，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%. 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 normal 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 对于不能手术的非小细胞肺癌(NSCLC),放射治疗是其主要的治疗手段之一。局部肿瘤未控或复发与肿瘤远处转移呈正相关,因此如何提高NSCLC的局部控制率成为主要的研究课题。本文通过对非小细胞肺癌四种不同放射治疗计划的分析，评价不同放疗方案对靶区和正常组织照射剂量的影响，比较对非小细胞肺癌各照射方法的优劣。1 材料与方法1.1 一般资料 患者为2004年2月-2005年11月在我院住院或门诊治疗的非小细胞肺癌病人，共计30例。其中男26例，女4例，年龄4773岁，中位年龄57岁。均有明确的病理或细胞学诊断，鳞癌18例，腺癌12例；周围型11例，中央型19例；临床分期II期7例，III期22例，IV期1例。1.2 治疗方法 患者采用真空气垫固定后行CT扫描,扫描层厚5mm,范围上至锁骨上，下至肋膈角水平。扫描后将CT图像的数字信息输入topslane三维治疗计划系统。根据ICRU50号报告和ICRU62号报告对靶区和肺、食管、心脏、脊髓等重要器官进行勾画。肿瘤靶区（GTV）为CT上可见肿瘤（包括肺内病灶和纵隔淋巴结）；临床靶体积（CTV）为GTV外扩 57mm；CTV1为GTV外扩57mm和全纵隔淋巴引流区；CTV2为GTV外扩57mm及部分纵隔淋巴结引流区（右上肺癌包括同侧肺门和同侧上纵隔淋巴结引流区；左上叶肺癌包括同侧肺门和同侧上纵隔淋巴结引流区,如果纵隔淋巴结或隆突下淋巴结受侵，主肺动脉窗淋巴结包括在内；右中、下叶及左下叶肿瘤包括同侧肺门及隆突下淋巴结引流区）。PTV、PTV1、 PTV2为相应的CTV外扩510mm。每个入选病例均设计四个放疗计划：常规放疗计划:前胸和后背两野相对垂直照射PTV1 40Gy，然后缩野避开脊髓改为前后对穿或斜野照射PTV，照射剂量26Gy。 常规加适形计划:前胸和后背两野相对垂直照射PTV1 40Gy，之后用三维适形（3DCRT）照射PTV,照射剂量26Gy。 选择性淋巴结照射（ENI）：先对PTV2三维适形照射40Gy, 之后用3DCRT照射PTV，剂量26Gy。 累及野照射(IFI)：对PTV全程行3DCRT照射，剂量66Gy。以上四种放疗计划均为常规分割，2Gy次，5次周，总剂量66Gy。95%PTV剂量达到处方剂量，正常组织不超过其最大照射耐受剂量。1.3 计划评价 剂量-体积直方图(DVH)。等剂量线图。肿瘤控制概率（TCP）和正常组织并发症概率（NTCP）。靶区适形指数(CI)。1.4 统计学方法 采用SPSS 12.0软件进行分析。结果以xs表示，多样本均数间比较采用随机区组设计的方差分析，组间两两比较采用LSD检验，以P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 四种放疗计划GTV的剂量比较（表1、2）表1 四种放疗计划GTV剂量比较(略)表2 四种放疗计划CI及TCP的比较(略) 常规放疗GTV的最大、平均剂量均小于其它三种方法(P0.05),三维适形放疗GTV的CI和TCP高于常规放疗（P0.05），IFI的CI好于ENI的CI（P0.05）,但两者的TCP比较差异无统计学意义（P0.05）。2.2 四种放疗计划全肺照射剂量比较（表3）表3 四种放疗计划全肺照射剂量和NTCP的比较(略) ENI、IFI的全肺平均剂量、V20及NTCP均低于常规和常规加适形计划（P0.05）, IFI的照射计量低于ENI（P0.05和P0.01）。常规加适形与常规计划的平均剂量、V20、NTCP比较差异无统计学意义（P0.05）。2.3 四种放疗计划食管照射剂量比较（表4）表4 四种放疗计划食管V45、LETT45比较(略) 适形放疗食管V45、LETT45较常规放疗小（P0.05）。IFI的食管V45低于ENI（P0.05），而LETT45两者间差异无统计学意义（P0.05）。2.4 四种放疗计划心脏照射剂量、脊髓照射剂量比较（表5）表5 四种放疗计划心脏、脊髓照射剂量比较(略) IFI、ENI的心脏受照平均剂量和脊髓受照最大剂量均低于常规、常规加适形放疗（P0.05）。而IFI与ENI的心脏受照平均剂量和脊髓受照最大剂量比较无统计学意义（P0.05）。3 讨论 局部晚期NSCLC放疗失败的主要原因为远处转移和局部未控或复发。NSCLC的局部控制率和生存率的提高均有赖于照射剂量的提高, 获得50%的肿瘤控制至少需要84Gy的照射剂量1，如此高的照射剂量,如果采用常规照射技术是难以实现的，而3DCRT既能提高靶区的照射剂量，又能降低周围正常组织的受照剂量，从而达到提高局控率的目的。本文结果表明,应用3DCRT治疗的GTV最大、平均剂量、CI及TCP均高于常规放疗计划,IFI的CI和TCP最高，IFI与ENI的NTCP低于其它两种计划，以IFI的 NTCP最低。说明采用常规放疗前后对穿照射40Gy后后程改用3DCRT与否均不能提高TCP和降低NTCP，而3DCRT可减少周围正常组织的受照剂量，提高靶区的照射剂量，从而提高疗效。IFI的剂量分布、TCP和NTCP均优于其它各组，可作为制定治疗计划的重要参考。 NSCLC放疗时，以肺的放射性损伤最常见。预测放射性肺损伤的因素包括生物和物理诸多方面，其中主要的预测因子为V20、全肺平均剂量（MLD）、NTCP。V20作为评价3D治疗计划、预测放射性肺炎(2级)发生率的指标已得到了普遍的认可2。此外，目前的研究显示, 肺MLD与放射性肺炎的发生有统计学意义,并且MLD与V20呈显著正相关3。与常规放疗计划相比，3DCRT由于减少了靶区照射体积,肺组织受照剂量减低，V20和全肺平均剂量小于常规放疗及常规加3DCRT。本研究IFI的靶区照射体积最小，肺MLD、V20和NTCP分别为15.2Gy、21.8%、5.6%，明显低于其它各组计划。采用IFI减少了放射性肺炎的发生率，为NSCLC照射剂量的提高创造了条件。本研究同时发现，常规加适形计划的GTV最大剂量、平均剂量、CI、TCP 优于常规计划，但肺MLD、V20和NTCP比较未见差别（P0.05）,提示在肺的放射性损伤方面，常规加适形计划与常规计划相比并没有优越性。 Hirota等4研究认为食管全周受照45Gy长度(LETT45)和45Gy的食管体积百分比(V45)能作为预测放射性食管炎很好的剂量学指标。本研究食管LETT45和V45以3DCRT最小，说明减少靶区的照射体积可以明显地减少食管放射损伤的发生。目前认为心脏和脊髓同样是胸部放疗的剂量限制器官5。本研究四个计划中IFI与ENI的心脏平均剂量与脊髓受照的最大剂量均低于常规放疗和常规加适形放疗，故可减少心脏、脊髓的放射损伤，安全性更好。 在NSCLC放疗中存在着明显的剂量效应关系，提高剂量可以增加局控率和生存率。而常规放疗时，由于照射野的范围过大,使过多的正常组织包括在照射野内,放射性肺炎等并发症发生率较高,难以使照射剂量有较大提高。Emami等6的研究表明NSCLC治疗时不必对纵隔、对侧肺门以及锁骨上区进行预防照射。Rosenzwwig等7对171例NSCLC三维适形放疗的研究表明，淋巴结预防照射不是NSCLC治疗必需的,局部复发仍是对NSCLC放射治疗的挑战。本文研究结果显示IFI的全肺平均剂量、V20和NTCP小于其它三种方法，提示仍有提高照射剂量的空间，从而增加局控率。 总之，三维适形放射治疗较常规放射治疗明显提高了靶区的准确性和照射剂量,从而在相同处方剂量情况下提高了肿瘤的控制概率，降低了正常组织受照射剂量和正常组织并发症概率。IFI可以更好地保护正常组织，提高靶区剂量,从而增加肿瘤的控制概率，对临床制定放疗方案具有一定的指导作用。【参考文献】 1Martel MK, Ten Haten RK, Hazuka MB，et al. 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