4D-CT聯合呼吸門控技術應用于肺癌立體定向體部放療的臨床研究

孫晨楠, 毛海燕, 魏本飛, 韓 曉, 劉申香, 袁 昕

(1. 揚州大學附屬醫院 腫瘤科, 江蘇 揚州, 225100; 2. 揚州大學醫學院, 江蘇 揚州, 225100)

近年來，肺癌發病率逐年上升，已成為當前最常見的惡性腫瘤之一。據國家癌癥中心的流行病學調查[1]顯示, 2020年全國新發肺癌病例約220萬，死亡病例約180萬。雖然放療技術日益成熟，并逐步進入精確放療時代，但是呼吸運動仍是一個影響療效的主要因素。呼吸門控技術聯合4D-CT是控制胸部腫瘤呼吸運動問題的常見方法[2], 能夠減少放療過程中呼吸運動對靶區的影響。本研究探討4D-CT聯合呼吸門控技術應用于肺癌立體定向體部放療的效果，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2019年6月—2021年12月揚州大學附屬醫院腫瘤科32例經病理證實的轉移性或原發性肺癌患者(共54個病灶)納入本研究，其中男26例，女6例，平均年齡(68.78±8.33)歲，轉移性肺癌15例，肺內轉移病灶數量2～4個。采用Varian Eclipse15.5制訂計劃，利用立體定向放療設備Varian IX實施放射治療。所有患者均簽署書面知情同意書。納入標準: 具有病理學證據的原發性或轉移性肺癌者; 無放療禁忌證者; 預計生存期≥3個月者; 依從性好者。排除標準: 存在放療禁忌證者; Kamofsky功能狀態(KPS)評分<70分者; 預計生存期<3個月者; 依從性差者。

1.2 治療設備

治療設備包括實時體位監測系統(RPM)、美國Varian Eclipse15.5系統、美國Varian IX直線加速器和西門子64排大孔徑放療專用CT模擬機。

1.3 靶區定義

內靶區(ITV)是基于呼吸運動造成的影響提出的概念，以減少脫靶或漏靶的現象[3]。本研究中因4D-CT的作用，將ITV視為臨床靶區與呼吸運動引起內邊界變化范圍之和。計劃靶區(PTV)包括ITV及擺位誤差產生的總范圍。所有的ITV根據所在部位進行外擴形成PTV。肺上部腫瘤均勻外放0.3 mm; 肺中部腫瘤頭腳方向均勻外放0.5 cm, 左、右、前、后方向均勻外放0.3 cm; 肺下部腫瘤頭腳方向均勻外放0.8 cm, 左、右、前、后方向均勻外放0.5 cm。

1.4 定位與圖像掃描

為保證放療效果，患者定位前先進行嚴格的呼吸訓練，從而保持節律一致的呼吸運動。采用立體定向體部放療(SBRT)立體固定架固定體位，患者雙手交叉，抱肘置于額部，取仰臥位，在紅外線攝像頭輔助下勾畫激光定位線，確保其位于照射野內。每位患者均采用4D-CT進行圖像采集，掃描范圍上至環甲膜，下至肝下緣，平靜呼吸狀態下以層距3 mm進行增強掃描。圖像采集的同時，在患者上腹部放置呼吸監控裝置監控患者呼吸。啟動呼吸門控系統，患者在技師的指導下完成呼吸門控圖像采集，保證采集到的每層圖像均帶有時相標簽，將所得CT數據組通過4D軟件程序進行處理，共得到10組CT圖像。

1.5 計劃設計

所有患者10組圖像上均需勾畫GTV, 將10組圖像融合成全時圖像，得到常規放療計劃的ITV1, 通過一定范圍的外擴形成PTV1, 用于模擬常規放療下的CT圖像。選取呼吸幅度較小的30%～70%的圖像融合，得到ITV2, 按上述方式外擴形成PTV2, 從而形成呼吸門控圖像。放療技術采用容積旋轉調強放射治療(VMAT)技術進行SBRT, 對于雙肺多發的病灶，包括腫瘤間距>5 cm的病灶，均采用多中心、多靶點照射。所有患者均采用SBRT、大分割，計劃給予6兆伏高能X線(6MV-X)照射PTV，放療總劑量為60 Gy, 1周5次。由放射物理師與臨床醫師共同確認治療計劃，將計劃傳輸至放療機房。所有患者均行呼吸門控計劃。每次治療前先行加速器自帶的錐形束計算機斷層掃描(CBCT)掃描，根據骨性標志糾正擺位誤差，再行RPM實時監控呼吸運動，密切注意PTV輪廓與影像中腫瘤的位置關系，若三維方向的擺位誤差>2 mm, 則調整至允許范圍后實施放射治療。見圖1。

1.6 觀察指標

比較2種計劃的靶區體積，觀察2種計劃靶區劑量，包括靶區接受的平均劑量(Dmean)、靶區接受的最小劑量(Dmin)、靶區接受的最大劑量(Dmax)、95%PTV接受的劑量(D95)、50%PTV接受的劑量(D50)和5%PTV接受的劑量(D5)。比較2種計劃的危及器官體積及劑量，包括危及的雙肺體積和脊髓體積，正常肺組織接受放射劑量高于20 Gy照射的體積百分比(V20)、正常肺組織接受放射劑量高于5 Gy照射的體積百分比(V5)、雙肺接受的平均劑量(MLD)、脊髓接受的Dmax和脊髓1 cm3體積接受的劑量(D1cc)。所有患者治療結束3個月內隨訪觀察放射性反應發生情況及療效。

1.7 統計學方法

本研究采用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析, 2種計劃的ITV、PTV靶區體積及劑量差異均采用配對樣本t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 2種計劃的靶區體積比較

門控計劃的靶區體積小于常規計劃，差異有統計學意義(P<0.001), 見表1。

表1 2種計劃的靶區體積比較 cm3

2.2 2種計劃的靶區劑量比較

呼吸門控計劃D95高于常規計劃，差異有統計學意義(P=0.007); 呼吸門控計劃的適形指數(CI)更接近1，靶區適形性更好，差異有統計學意義(P=0.005), 見表2。

表2 2種計劃的靶區劑量比較

2.3 2種計劃的危及器官體積及劑量比較

呼吸門控計劃的MLD小于常規計劃，差異有統計學意義(P=0.001); 呼吸門控計劃的V20、V5與常規計劃比較，差異有統計學意義(P=0.009); 門控計劃中的脊髓D1cc小于常規計劃，差異有統計學意義(P=0.024), 但是2種計劃的危及器官體積比較，差異無統計學意義(P>0.05), 見表3。

表3 2種計劃的危及器官體積及劑量比較

2.4 隨訪結果

本研究采用實體瘤療效評價標準(RECIST1.1)評估患者療效，所有患者治療結束3個月內隨訪觀察放射性反應發生情況及療效。采用門控計劃的32例患者中, 1級放射性肺炎6例, 2級放射性肺炎2例，發生率為25.0%, 未出現需要臨床干預的不良反應。所有患者治療總有效率為65.6%。見圖2。

3 討 論

肺癌患者的綜合治療極其重要，往往需要化療、靶向治療和免疫治療等手段控制腫瘤生長，之后再進行局部治療。肺多發轉移瘤意味著患者失去了手術治療的機會，因此放射治療是該類患者尤為重要的治療方法。本研究納入32例肺癌患者, 15例患者存在多發肺轉移瘤。研究[4-5]表明，直徑小于5 cm的病灶最適合行立體定向放療，因療程短且局部控制率高，其在臨床上被廣泛應用。然而SBRT的前提是必須保證每次治療位置相對固定，但呼吸運動、掃描方式和體位固定方法均會影響治療位置。因此，很多學者采用4D-CT掃描方式、真空墊聯合熱塑膜等方法來減少擺位誤差[6-7], 但這些方法僅能解決單病灶的難題，對于多發肺轉移瘤的患者，尤其是雙肺多發和腫瘤間距較大者采用常規放療計劃，往往需要多次放射治療，多次擺位，延長治療總時間，導致患者失去治療信心[8]。使用單個中心治療多個病灶，會出現靶區劑量分布不均，額外增加對正常組織的照射，影響SBRT的治療效果[9], 因此需要一種多中心、多靶點的放療技術對此類患者進行治療。本研究采用4D-CT聯合呼吸門控技術對多發肺轉移瘤進行立體定向治療，使用多中心、多靶點的動態技術照射，旨在精確追蹤多個腫瘤位置，實現單次治療對多個病灶進行大分割照射，從而縮短治療療程。

呼吸門控技術的最大局限性在于延長患者單次治療時間。研究[10-11]提出采用呼吸門控技術結合非均整模式或增大劑量傳遞率等方法改善呼吸門控技術，而呼吸門控計劃對多發肺轉移瘤患者具有顯著優勢，能有效減小對呼吸運動幅度的影響和單次照射不同呼吸時相的誤差。此類患者最主要的不良反應為放射性肺炎。Meta分析[12]結果表明，非小細胞肺癌經立體定向放療后放射性肺炎發生率約為18.4%, 本研究隨訪結果顯示，放射性肺炎發生率為25.0%, 均是1級或2級放射性肺炎，不需要臨床干預。本研究接受放射治療的肺癌患者數量有限，收集的臨床數據較少，結果可能存在一定偏倚，但能初步說明呼吸門控計劃較常規計劃具有優越性。作者后續將納入更多肺癌患者，進一步證實呼吸門控計劃的可行性。

綜上所述, 4D-CT聯合呼吸門控技術可應用于肺癌的SBRT, 尤其對于多發的肺轉移瘤患者而言，精確追蹤多個腫瘤位置能夠有效減少呼吸運動對治療的影響和單次照射內的擺位誤差，保證治療效果。