吴骏翔，唐斌，康盛伟，王培，黎杰，吴凡

四川省肿瘤医院（研究所）/四川省癌症防治中心/电子科技大学医学院 放射肿瘤学四川省重点实验室，四川 成都 610041

引言

据统计，2015年我国肺癌的发病率和死亡率均居恶性肿瘤的首位，新发病例73.3万，死亡病例61.0万，其中80%左右的肺癌患者为非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Carcinoma，NSCLC）[1-2]。立体定向放射治疗（Stereotactic Body Radiotherapy，SBRT）因剂量梯度陡峭、边缘剂量跌落快速、少分次高单次剂量以及高生物等效剂量等特点[3-5]常用于无法耐受手术或不愿接受手术的NSCLC患者的治疗[6-7]。相比于调强放疗和旋转容积调强放疗（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）等技术，螺旋断层放疗（Helical Tomotherapy，HT）很少应用于NSCLC的SBRT，主要是该技术的照射时间远长于其他技术[8-9]，增加了治疗中的不确定性。在临床工作中，综合考虑计划质量和照射效率通常使用2.5 cm的射野宽度，如果使用5.0 cm的射野宽度则可以显著降低机器跳数和照射时间，但是却不能保证计划质量。HT的动态钨门技术通过钨门的运动减少靶区边缘头脚方向的射野半影，即靶区边缘头脚方向的剂量跌落更快，从而降低靶区头脚方向危及器官（Organ At Risk，OAR）的受照剂量[10-12]。动态钨门技术因为其减少射野半影的特性，增加了临床中使用更大射野宽度（5.0 cm）的可能性。本研究探讨能否使用射野宽度5.0 cm的动态钨门（Dynamic Jaw 5.0 cm，DJ5.0）技术代替2.5 cm的固定钨门（Fixed Jaw 2.5 cm，FJ2.5）技术应用于NSCLC的SBRT，在保证计划质量的同时减少照射时间。

1 材料与方法

1.1 患者资料

选择2020年6月至12月本院收治的10例NSCLC患者，年龄36～66岁，中位年龄48岁，左侧肺癌4例，右侧肺癌6例，所有患者均无放疗禁忌证。

1.2 CT定位和靶区、OAR勾画

患者采用仰卧位，体部热塑膜固定体位，双手交叉抱肘置于额头，采用Philips Brilliance TM CT BigBore4 16排大孔径CT模拟定位机对患者进行全时相（10个时相）四维CT（Four Dimensional CT，4DCT），扫描层厚0.3 cm。扫描后将患者CT数据传送至美国MIM Software公司的 MIM Maestro软件由主管医生根据ICRU 83号报告[13]和RTOG 0915号报告[14]勾画计划靶区（Planning Target Volume，PTV）和OAR。医生通过4DCT的不同呼吸时相勾画出内靶区（Internal Target Volume，ITV），再将ITV在三维方向均扩0.5 cm生成PTV。OAR包括患侧肺、健侧肺、脊髓、心脏以及食管。

1.3 设计方案

将勾画好的结构传至美国Accuray公司的TomoTherapy治疗计划系统，在相同优化条件下分别设置FJ2.5、2.5 cm的动态钨门（Dynamic Jaw 2.5 cm，DJ2.5）和DJ5.0计划。剂量计算网格设为Fine；调制因子2.5；螺距设置为0.23；迭代次数500次。PTV处方剂量40 Gy，5次，8 Gy/次。计划要求处方剂量，即40 Gy剂量线至少要覆盖95%的靶区体积，靶区内Dmax＜125%处方剂量。

1.4 计划评价指标

靶区评估参数包括95% PTV体积的剂量D95、适形度指数（Conformal Index，CI）[15]以及梯度指数（Gradient Index，GI）[16]。CI的计算公式为 CI=(TVPV)2/(TV×PV)，其中TVPV为处方剂量所覆盖的PTV的体积，TV为PTV的体积，PV为处方剂量线所覆盖的总体积。GI的计算公式为GI=V50% Prese/V100% Prese，其中V50% Prese为50%处方剂量所包裹的体积，V100% Prese为处方剂量所包裹的体积。CI值越接近1表示适形度越高。GI值越接近0表示剂量跌落越快。OAR的评估指标包括患侧肺至少受到5、10 Gy剂量的体积（V5、V10）和平均剂量（Dmean）；健侧肺的平均剂量（Dmean）；脊髓的最大剂量（Dmax）、心脏的平均剂量（Dmean）和最大剂量（Dmax）；食管的平均剂量（Dmean）和最大剂量（Dmax）。另外，还统计3组计划的机器跳数和照射时间。

1. 5 统计学分析

采用SPSS 23.0对本研究中3组计划的剂量学参数进行配对t检验分析，数据以±s表示。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区和OAR剂量学比较

3组PTV和OAR剂量参数结果如表1所示。3组计划得到的靶区D95和CI参数的差异无统计学意义（P＞0.05）。对于GI，DJ2.5组优于其他两组，差异有统计学意义（P＜0.05）。DJ2.5组的患侧肺 V5、V10、Dmean、健侧肺Dmean、脊髓Dmax、心脏Dmean、食管Dmean均优于DJ5.0和 FJ2.5组（P＜0.05）。其中DJ2.5组的患侧肺V5、V10和Dmean与DJ5.0和FJ2.5组相比分别下降了3%、3.7%，1.1%、1.9%和0.2 Gy、0.4 Gy。DJ5.0组的患侧肺的V5、V10和Dmean优于FJ2.5组（P＜0.05），其他评价参数的差异均无统计学意义（P＞0.05）。图1为3组计划得到的矢状面剂量分布图，剂量线从20～50 Gy，图1所示使用动态钨门技术的计划组在头脚方向的剂量跌落更加陡峭。

表1 3组PTV和OAR剂量参数结果

图1 3组计划的剂量分布图

2.2 机器跳数和照射时间比较

使用5.0 cm射野宽度可以显著降低计划的机器跳数和照射时间，DJ5.0 组与FJ2.5 和DJ2.5 组相比，机器跳数分别降低了37.0%、40.7%（P＜0.05），照射时间分别降低了34.5% 、37.9%（P＜0.05）。另外，在使用相同的射野宽度时动态钨门技术将会增加机器跳数和照射时间，DJ2.5组与FJ2.5组相比分别增加了6.2%和5.5%（P＜0.05）（表1）。

3 讨论

HT技术虽已广泛地应用于临床，但其因治疗时间较长而常受到质疑[8-9,17]，很少用于SBRT。Pasquier等[17]的研究中比较了10例前列腺癌患者的VMAT和HT计划，其中HT和VMAT计划组的照射时间分别是7.4和3.1 min。HT的计划设计中可以通过改变调制因子、螺距和射野宽度等方式缩短照射时间，其中改变射野宽度可以明显降低机器跳数和照射时间。Hui等[18]研究中，使用射野宽度1 cm的计划照射时间是2.5 cm的2倍，5 cm计划的4倍以上。虽然通过增加射野宽度方法可以有效降低HT的治疗时间，但是射野宽度5.0 cm却会对计划质量产生较大的影响，较少应用于临床。HT的动态钨门技术在靶区纵向边缘实现宽度调制，钨门最小宽度缩短至1 cm，其实质是可以缩短射野的半影宽度。通过胡志辉等[19]的研究可知，动态钨门技术使得5.0 cm射野宽度的半影小于1.0 cm固定钨门的半影宽度。动态钨门技术中射野半影和散射线的减少，有效地降低了OAR的V5、V10等低剂量照射范围。由于新版的HT设备才配置动态钨门技术，国内少有关于HT动态钨门技术报道，特别是HT动态钨门技术在肺癌SBRT的应用报道。

本研究比较了DJ2.5、FJ2.5和DJ5.0等技术在肺癌SBRT中的应用，结果表明，当选择相同射野宽度时，使用动态钨门技术可以降低OAR的受照剂量，提高计划质量。DJ2.5和FJ2.5组相比，患侧肺的V5、V10和Dmean分别减少了3.7%、1.5%和0.4 Gy、健侧肺的Dmean减少了0.3 Gy。肺的V5、V10、V20和Dmean等剂量学参数均与放射性肺炎的发生密切相关[20-21]，通过动态钨门技术可以进一步减少放射性肺炎发生的可能。除了肺以外，DJ2.5计划的脊髓Dmax、心脏Dmean以及食管Dmean均优于FJ2.5组。动态钨门技术可以更好地保护OAR这一结论与国外研究结果一致[11-12,22]。在Manabe等[12]的研究中，DJ2.5得到的计划质量最好，与FJ2.5和DJ2.5得到的肺V5和V20相比分别降低了3.3%、1.6%、0.7%和0.4%。Sugie等[22]比较了动态钨门技术在乳腺癌中的应用，对于大多数OAR，DJ2.5计划组均优于FJ2.5和DJ2.5计划组。另外，采用相同射野宽度时，动态钨门组得到机器跳数和照射时间率高于固定钨门组，机器跳数和照射时间分别增加了583 MU和0.6 min。

Rudofsky等[23]研究中比较了10例肺癌患者使用FJ2.5和DJ2.5计划的照射时间，其中FJ2.5计划照射时间为31.9 min，而DJ2.5计划将照射时间缩短了38.8%，只需19.5 min。本研究使用5.0 cm射野宽度结合动态钨门技术可以显著降低HT的照射时间，提高照射效率，DJ5.0、FJ2.5和DJ2.5组的照射时间分别为7.2、11.0和11.6 min，其中DJ5.0与FJ2.5和DJ2.5组相比，照射时间分别降低了34.5%和37.9%，而机器跳数降低了37.0%和40.7%。另外，DJ5.0和FJ2.5组相比具有相同或者更好的计划质量，其中DJ5.0组的患侧肺V5、V10和Dmean比FJ2.5组降低了0.7%、0.4%和0.2 Gy，其他OAR的剂量学参数差异无统计学意义。

4 结论

综上所述，射野宽度为5.0 cm的动态钨门组可以在得到与FJ2.5组相同或更好计划质量的同时有效地降低照射时间，提高治疗效率。因此，综合考虑计划质量和治疗效率，推荐使用DJ5.0替代FJ2.5应用于肺癌SBRT。另外，通过本研究可知，DJ2.5得到的计划质量最优，如果不考虑治疗效率可以使用该照射技术。