ELEKTA主動呼吸控制技術在肺癌放射治療中的應用優勢

胡秀瓊

(廣西醫科大學附屬腫瘤醫院 放療技術中心，廣西 南寧 530000)

0 引言

肺癌是全球范圍內發病率和致死率居首位的惡性腫瘤之一，其中非小細胞肺癌(NSCLC)占比八成以上，放射治療是NSCLC的主要治療方法[1]。臨床研究顯示隨著腫瘤靶區內放療劑量的提高可以控制局部腫瘤并且顯著延長患者生存率[2]。但是，在放療過程中呼吸運動的存在以及肺部對于劑量的耐受程度限制了腫瘤照射劑量，直接影響了治療效果。此外，因呼吸中膈肌的運動，肺下葉及上腹部的腫瘤移動度可達50mm[3]，易造成靶區的“漏照”及正常組織劑量過高。

目前，主要采用屏氣技術、呼吸門控技術、四維放療技術和實時跟蹤放射技術 4 種不同的方法進行呼吸控制和補償[4]：(1)屏氣技術：通過患者的呼吸或者腹部壓縮等來減少腫瘤的運動幅度，僅在屏氣狀態下進行照射。(2)呼吸門控技術。通過計算機和輔助程序監測，使呼吸時相與射線束曝光同步，個體性的勾畫PTV 能保證 CTV 內高劑量的同時恰當的安全邊界，降低附近正常組織照射劑量。(3)四維放療技術。在三維放療的基礎上加入了時間因數。(4)實時跟蹤放射技術。在加速器上裝備影像引導系統，根據呼吸和腫瘤的運動狀態調節射線束和患者體位。

本研究應用CT掃描聯合自由呼吸(free breathing，FB)、主動呼吸控制(active breathing control，ABC)兩種放療計劃應用于肺癌放射治療中，分析其靶區和危及器官劑量學差異，探討主動呼吸控制技術在肺癌放射治療中的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 病例資料

嚴格按照入選標準和排除標準選取2020年5月至2021年6月在我院行CT平掃及主動呼吸控制的肺癌患者28例，其中男性21例，女性7例，年齡46-69歲，平均年齡(57.6±9.2)歲，病例資料具體見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 納入標準

①腫瘤均有病理學或細胞學診斷證實的患者，且無遠處轉移；②Karnofsky評分≥70分；③年齡、性別不限，溝通能力良好可配合指令；④肺功能基本正常，呼吸穩定性良好，無經常性咳嗽；⑤血氧飽和度>85%；⑥訓練前能屏氣12s以上，經過訓練后能屏氣18s以上。按照放療定位時間順序交替入Plan-ABC，Plan-FB組。

1.3 排除標準

①患者出現內科并發癥，如心腦血管疾病、心臟疾病等；②患者病灶為非肺葉部位的患者(如病灶位于縱膈、胸壁等部位)；③患者治療期間出現放射性肺炎。

1.4 儀器與設備

真空墊體膜；Elekta ABC (Active Breathing Coordinator)主動呼吸門控系統：包括患者呼吸系統(患者呼吸流量傳感器、一次洗呼吸過濾管、呼吸閥等)；鏡面支撐系統；ABC呼吸分析軟件；科萊瑞迪多功能體架；定位CT：GE light speed CT；三維調強治療計劃系統：Monaco 5.11；腫瘤信息系統：mosaiq2.62；加速器：Versa HD；圖像驗證系統：XVI。

1.5 呼吸訓練

所有入組患者在整個治療前使用主動呼吸控制系統進行應用性訓練。放療技師向患者詳解主動呼吸控制系統的作用、結構和原理。模擬實際臨床中會碰到的突發情況包括呼吸通道漏氣、患者耐受時間縮短、屏氣期間嗆咳等情景。將主動呼吸控制閾值設置為患者深吸氣峰值的0.8倍。

1.6 掃描方法

FB掃描：開通患者靜脈通道，于CT模擬機下固定體位后，靜脈注射碘克沙醇注射液，30秒后CT 掃描范圍，上界為環甲膜水平，下界至兩側肋膈角6mm。

ABC掃描：患者連接ABC裝置并用科萊瑞迪一體板加真空墊固定，在CT模擬機下定位采集圖像，使用Monaco 5.11系統用由同一物理師進行計劃設計。

1.7 CT圖像的靶區勾畫

由臨床醫生靜態勾畫大致腫瘤體積(GTV)，根據病理類型制定CTV，麟癌CTV在GTV基礎外擴5mm，腺癌則外擴8mm。由物理師制定計劃靶區，Plan-ABC PTV在CTV邊界上外擴8mm;Plan-FB PTV在CTV基礎上沿X、Z軸外擴11mm，沿Y軸外擴15mm。

1.8 勾畫危及器官

心臟：上界到左心耳，下界至心尖，包含心包，不包括大血管；食管：上界到環狀軟骨，下緣到胃上部；氣管：縱膈窗勾畫，粘膜、粘膜下層、軟骨環和氣道包含在內；脊髓：包括全部 CT掃描層面的脊髓；肺：由mim軟件勾畫；胸壁：由同側肺向外側、前方及后方外擴2.5cm區域。

1.9 計劃設計

依照掃描結果分別設計出Plan-ABC，Plan-FB兩套計劃。計劃靶體積PTV設置總劑量為60Gy，分割照射，2Gy/次，5次/周。劑量參考點定義為靶區中心點，100%的等劑量曲線覆蓋95%以上的PTV。PTV的劑量均勻性為95%-105%。兩套計劃使用相同的處方劑量和射野方式。

1.10 研究指標

比較兩種放療計劃下GTV、PTV體積；比較危及器官：雙肺的平均照射劑量(Meanlungdose，MLD)、V20、V30；心臟Dmean；脊髓Dmax；食管Dmax；氣管Dmax；胸壁Dmax。

1.11 統計學方法

應用SPSS 20.0統計學軟件對Plan-ABC和Plan-FB計劃的靶區體積和危及器官所受照射劑量的比較配對，計量資料以均數±標準差(±s)，P<0.05表示有差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區體積比較

Plan-FB和Plan-ABC的平均腫瘤靶體積(GTV)分別為(26.7±13.9) cm3和(27.4±11.2) cm3，二者差異無統計學意義(P>0.05)，Plan-FB和Plan-ABC的計劃靶區體積(PTV)分別為(131.9±42.2) cm3和(94.5±31.6) cm3，差別有統計學差異(P<0.05)，見表2。

表2 不同計劃靶區體積比較(±s，cm3)

表2 不同計劃靶區體積比較(±s，cm3)

組別 GTV PTV Plan-ABC 27.4±11.2 94.5±31.6 Plan-FB 26.7±13.9 131.9±42.2 P 0.8848 0.0134

2.2 肺部劑量學對比

如表3所示，主動呼吸控制的應用下肺組織的照射劑量減少，Plan-FB和Plan-ABC的V20平均體積分別為18.9%和14.3%，ABC技術可以使V20減少4.6%。此外Plan-ABC的V30體積較Plan-FB減少6.3%。Plan-FB和Plan-ABC的MLD分別為980.5±230.7，747.3±283.2，二者差別具統計學差異。

表3 不同計劃肺部劑量學對比(±s)

表3 不同計劃肺部劑量學對比(±s)

組別 V20 (%) V30 (%) MLD(cGy)Plan-ABC 14.3±4.2 9.4±3.8 747.3±283.2 Plan-FB 18.9±3.6 15.7±4.9 980.5±230.7 P 0.004 0.0008 0.0245

2.3 危及器官劑量學比較

兩套計劃各個器官劑量數據見表4。Plan-FB中除脊髓之外其它危及器官受照劑量均大于Plan-ABC。Plan-ABC中胸壁Dmax (Gy)，食管Dmax (Gy)，氣管Dmax (Gy)受照劑量較Plan-FB差異均有統計學意義。

表4 不同計劃危及器官劑量學對比(±s，Gy)

表4 不同計劃危及器官劑量學對比(±s，Gy)

組別 心臟Dmax 胸壁Dmax 食管Dmax 氣管Dmax 脊髓Dmax Plan-ABC 9.1±6.3 21.2±5.7 10.4±6.0 10.3±8.7 9.4±2.4 Plan-FB 11.6±8.9 27.5±9.4 16.6±9.8 14.1±6.1 9.7±3.8 P 0.3988 0.0415 0.0440 0.1924 0.8047

3 討論

放射治療是以直線加速器產生X射線、質子束或其他粒子束對特定靶區的腫瘤進行照射，因此對于腫瘤放療的準確性有高要求，在一定靶區劑量照射下，需盡可能降低周圍正常組織的照射。呼吸引起的膈肌及相關組織器官的活動影響放療靶點精準度，這樣的靶區偏移常見于在肺癌放射治療中。臨床中通常將CTV外擴ITV減少運動帶來的誤差，再進一步外擴PTV以減少擺位誤差。前人的研究[5]通過分析胸腔惡性腫瘤患者在門控和非門控條件下CT掃描，發現門控計劃的平均PTV僅為非門控計劃平均PTV的一半。Aridgides Paul提出是否使用呼吸控制取決于腫瘤運動偏移的空間位置，當腫瘤運動<1cm時，使用外放ITV的方法，反之則使用呼吸控制技術[6]。對于非小細胞肺癌患者而言，使用ABC技術縮小射野的范圍可以更好地保護肺組織等危及器官，降低放射治療引起的放射性肺炎，放射性脊髓炎，放射性心肌炎等并發癥的概率。腫瘤運動短期重復性即一次放療中腫瘤的運動重復，長期重復性是指數次放療時腫瘤的運動重復。根據Kashani R[7]的研究結果顯示，在ABC技術使用下腫瘤的短期重復性和長期重復性較為穩定。

綜上，肺癌放射治療中應用主動呼吸控制技術均可縮小靶區體積的同時減少危及器官受量。在實際臨床工程應用中，對于肺功能差較差的肺癌患者，更適合使用[8]4D-CT聯合呼吸門控技術。