约束环对肺癌调强放射治疗方案的应用
肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，一旦病情发展到晚期，患者存活率很低[1]。放射治疗是现代癌症治疗的一个重要选择，目前有超过60%的癌症患者接受放射治疗[2]。然而，在放射治疗过程中剂量分布不合理会导致严重的肺损伤，诱发心脏病以及导致继发性恶性肿瘤[3-5]。调强放射治疗是一种先进的放射治疗方法，它使用调强的、不均匀的放射光束来提高病灶区域的放射剂量，同时最小化靶外正常组织的损伤。在过去的几年里，越来越多的临床医生集中在提高调强放射治疗的质量有效性上，如更加合理地评价整合靶区剂量覆盖[6]，提高晚期肺癌靶区的局部剂量[7]，评价放射方案中叶片的传输参数[8]，寻找最优射束的安排等[9]。
关键词：肺癌;放射治疗
这些研究大大提高了肿瘤的局部控制率，降低了正常组织并发症的发生率，为提高肿瘤的治疗效果做出了很大贡献。在调强放疗计划方案设计过程中，经常使用约束环如更改约束环的剂量设置、大小位置等来限制靶区周围的剂量分布，以便在保证靶区得到足够的剂量的同时降低正常组织接受的剂量。但是，约束环的约束剂量设置与靶区周围的剂量分布之间的定量关系尚不清楚，这会无法获得最好的结果。对此，笔者探讨研究了约束环约束剂量的设置对调强放疗计划剂量分布的影响及约束环内径距靶区的距离和约束环的环宽度与剂量约束的定量关系，现将结果报道如下。
1临床资料
1.1一般资料选取河北省人民医院2016年1月—2017年11月收治的肺癌患者45例，男28例，女17例;年龄53～75岁，平均56.2岁。患者均有不同程度的咳嗽、咯血，均经病理检查诊断为非小细胞肺癌，均未手术，进行单纯放射治疗。1.2治疗方法1.2.1定位所有患者仰卧在平板上，双手交叠在额头上，双腿自然伸直，胸部用热塑膜固定。采用Philips公司生产的大口径CT在平静呼吸的状况下对患者进行增强CT扫描，扫描层厚度5mm，扫描范围从颈部到肺下边缘。1.2.2靶区定义由专业放疗医师参考ICRU第50，62号报告勾画出大体肿瘤靶区(grosstargetvol-ume，GTV)、临床靶区(clinicaltargetvolume，CTV)、计划靶区(planningtargetvolume，PTV)及危及器官(organatrisk，OAR)。GTV包括临床和影像学所见肿瘤范围;CTV由GTV外放得到(向肺部方向外放8mm，向转移淋巴结一侧外放5mm);PTV包括CTV加上器官运动的范围以及摆位误差，解剖屏障包括在内时需做适当调整，综合考虑摆位误差及器官运动等因素，由CTV外放8mm获得处方剂量为60Gy(处方剂量是指95%的PTV所受到的最低剂量，次数为30次)。1.2.3设置使用XIO治疗计划系统，剂量率为400MIU/min。为每一位患者设计了7个放射野(射野角度分别为200，260，310，0，50，100，160)，约束环的环宽设置为0.6cm、0.8cm、1.0cm、1.2cm，距离靶区的距离分别是0.6cm、0.8cm、1.0cm、1.2cm。环距为0.6cm，环宽分别为0.6cm、0.8cm、1.0cm、1.2cm的照射野见图1。放疗方案分为单环方案和双环方案，第一环和第二环的位置关系见图2。单环方案中，约束环剂量限制见表1，将约束环内径与靶区之间的距离定为0.8cm，每个患者有16个约束环方案，每个方案均满足临床要求。双环方案中，第一个环的设置见表1，第二个环的设置见表2，为每个患者制定了16个有2个环的方案，每个方案均满足临床需求。对剂量-体积直方图(DVH)进行评估和分析，计算2种方案的靶区适形指数(CI)、靶区均匀性指数(HI)。1.3统计学方法数据采用SPSS19.0软件进行统计分析，采用t检验对数据集进行比较。
2结果
2.1患者靶区剂量分布比较单环方案HI、CI都比双环方案略高，但差异均无统计学意义(P均>0.05)。2.2不同方案中患者正常组织剂量比较双环方案中正常组织肺的受量V20、V30参数都比单环方案要高，而脊髓的受量单环方案要低一些。见图3。2.3不同方案中不同剂量设置下正常组织受量比较单环方案中，环宽0.8cm达到肺部参数最佳，此时剂量约束为49Gy;环宽0.8cm达到脊髓参数图3单环与双环方案中肺部受量V20、V30及脊髓受量最佳，剂量约束为53Gy。双环方案中，环宽1.0cm达到肺部的V20参数最佳，此时剂量约束为43Gy;环宽1.2cm达到肺部的V30参数最佳，此时剂量约束为45Gy;环宽0.6cm达到脊髓的参数最佳，此时剂量约束为51Gy。见图4。
3讨论
在肺癌放疗过程中，影响肺癌治疗期间剂量分布的因素很多，如有些规划系统的规划算法可能高估目标剂量，低估肺剂量，从而影响临床医生的判断[11];不同的辐射治疗能量，不同的辐射场参数也会影响剂量分布[12];治疗过程中的摆位误差会影响最终的剂量分布，从而影响治疗效果[13];在描绘肺癌靶区时不同定义的肺容积也会影响肺部剂量的分布[14]。本研究发现，当肺癌靶区95%的体积受到处方剂量时，环宽和环距会影响靶区HI以及CI。在双环方案中，当第一个环的环宽为0.8cm，剂量约束为49Gy时，方案的CI最好，但HI降低;环宽为1.2cm剂量限制为45Gy时，方案的HI为最佳，但方案的CI降低。综合选择环宽为0.8cm最佳。单环方案的肺部剂量V20和脊髓受量都比双环要低，而靶区部分的CI和HI却比双环要差，说明两层约束环对方案制作过程中的剂量约束可以有效提高靶区部分的均匀度和适形度，但是牺牲了对其他正常组织的约束，不利于减少正常组织损伤。单环方案比双环方案的正常组织剂量分布低，但是损失了对靶区剂量以及正常组织的高剂量的约束，不利于提高局部控制率。双环方案与单环方案中均显示约束环的环宽为1.2cm时，肺部剂量V30最低，肺部剂量V20最高，这是因为约束环的环宽越宽，剂量分布的V30、V40、V50这样的高剂量区域体积越少，V10、V5这样的低剂量区域体积越大，对于周围肺部剂量的保护越好，有利于降低高剂量分布，但不利于降低肺部的低剂量分布。综合考虑，在两种方案都满足临床需求的情况下，优先选择双环方案。另外几个正常组织的剂量分布并没有随着束环约束剂量的变小而变小，它们之间并不是单纯的正比例关系，这一点可能是由于剂量约束影响了正常组织的剂量分布，进而造成剂量分布不均匀，没有呈环形分布在靶区周围。总之，在肺癌调强方案设计过程中，在保证临床需求的条件下，选择合适的方案计算参数，不仅可以节省设计时间，而且可以有效提高治疗方案的质量。但本研究由于病例数量较少，剂量设置的区别并没有造成剂量分布的太大区别，需要更多的病例补充，进一步扩展放射治疗方案制作过程中每个参数的认识。另外肿瘤位置与肿瘤大小及剂量分布的关系，肺的体积和剂量分布之间的关系都不清楚，未来还需要进行更多探索，使调强放疗肺癌计划中剂量分布更合理。
作者：范诒忠 邱刚 潘庆亚 张福珂 栾胜杰 单位：河北省清河县中心医院 河北省人民医院
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