ELEKTA主动呼吸控制技术在肺癌放射治疗中的应用优势

胡秀琼

(广西医科大学附属肿瘤医院 放疗技术中心，广西 南宁 530000)

0 引言

肺癌是全球范围内发病率和致死率居首位的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比八成以上，放射治疗是NSCLC的主要治疗方法[1]。临床研究显示随着肿瘤靶区内放疗剂量的提高可以控制局部肿瘤并且显著延长患者生存率[2]。但是，在放疗过程中呼吸运动的存在以及肺部对于剂量的耐受程度限制了肿瘤照射剂量，直接影响了治疗效果。此外，因呼吸中膈肌的运动，肺下叶及上腹部的肿瘤移动度可达50mm[3]，易造成靶区的“漏照”及正常组织剂量过高。

目前，主要采用屏气技术、呼吸门控技术、四维放疗技术和实时跟踪放射技术 4 种不同的方法进行呼吸控制和补偿[4]：(1)屏气技术：通过患者的呼吸或者腹部压缩等来减少肿瘤的运动幅度，仅在屏气状态下进行照射。(2)呼吸门控技术。通过计算机和辅助程序监测，使呼吸时相与射线束曝光同步，个体性的勾画PTV 能保证 CTV 内高剂量的同时恰当的安全边界，降低附近正常组织照射剂量。(3)四维放疗技术。在三维放疗的基础上加入了时间因数。(4)实时跟踪放射技术。在加速器上装备影像引导系统，根据呼吸和肿瘤的运动状态调节射线束和患者体位。

本研究应用CT扫描联合自由呼吸(free breathing，FB)、主动呼吸控制(active breathing control，ABC)两种放疗计划应用于肺癌放射治疗中，分析其靶区和危及器官剂量学差异，探讨主动呼吸控制技术在肺癌放射治疗中的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 病例资料

严格按照入选标准和排除标准选取2020年5月至2021年6月在我院行CT平扫及主动呼吸控制的肺癌患者28例，其中男性21例，女性7例，年龄46-69岁，平均年龄(57.6±9.2)岁，病例资料具体见表1。

表1 两组一般资料比较

1.2 纳入标准

①肿瘤均有病理学或细胞学诊断证实的患者，且无远处转移；②Karnofsky评分≥70分；③年龄、性别不限，沟通能力良好可配合指令；④肺功能基本正常，呼吸稳定性良好，无经常性咳嗽；⑤血氧饱和度>85%；⑥训练前能屏气12s以上，经过训练后能屏气18s以上。按照放疗定位时间顺序交替入Plan-ABC，Plan-FB组。

1.3 排除标准

①患者出现内科并发症，如心脑血管疾病、心脏疾病等；②患者病灶为非肺叶部位的患者(如病灶位于纵膈、胸壁等部位)；③患者治疗期间出现放射性肺炎。

1.4 仪器与设备

真空垫体膜；Elekta ABC (Active Breathing Coordinator)主动呼吸门控系统：包括患者呼吸系统(患者呼吸流量传感器、一次洗呼吸过滤管、呼吸阀等)；镜面支撑系统；ABC呼吸分析软件；科莱瑞迪多功能体架；定位CT：GE light speed CT；三维调强治疗计划系统：Monaco 5.11；肿瘤信息系统：mosaiq2.62；加速器：Versa HD；图像验证系统：XVI。

1.5 呼吸训练

所有入组患者在整个治疗前使用主动呼吸控制系统进行应用性训练。放疗技师向患者详解主动呼吸控制系统的作用、结构和原理。模拟实际临床中会碰到的突发情况包括呼吸通道漏气、患者耐受时间缩短、屏气期间呛咳等情景。将主动呼吸控制阈值设置为患者深吸气峰值的0.8倍。

1.6 扫描方法

FB扫描：开通患者静脉通道，于CT模拟机下固定体位后，静脉注射碘克沙醇注射液，30秒后CT 扫描范围，上界为环甲膜水平，下界至两侧肋膈角6mm。

ABC扫描：患者连接ABC装置并用科莱瑞迪一体板加真空垫固定，在CT模拟机下定位采集图像，使用Monaco 5.11系统用由同一物理师进行计划设计。

1.7 CT图像的靶区勾画

由临床医生静态勾画大致肿瘤体积(GTV)，根据病理类型制定CTV，麟癌CTV在GTV基础外扩5mm，腺癌则外扩8mm。由物理师制定计划靶区，Plan-ABC PTV在CTV边界上外扩8mm;Plan-FB PTV在CTV基础上沿X、Z轴外扩11mm，沿Y轴外扩15mm。

1.8 勾画危及器官

心脏：上界到左心耳，下界至心尖，包含心包，不包括大血管；食管：上界到环状软骨，下缘到胃上部；气管：纵膈窗勾画，粘膜、粘膜下层、软骨环和气道包含在内；脊髓：包括全部 CT扫描层面的脊髓；肺：由mim软件勾画；胸壁：由同侧肺向外侧、前方及后方外扩2.5cm区域。

1.9 计划设计

依照扫描结果分别设计出Plan-ABC，Plan-FB两套计划。计划靶体积PTV设置总剂量为60Gy，分割照射，2Gy/次，5次/周。剂量参考点定义为靶区中心点，100%的等剂量曲线覆盖95%以上的PTV。PTV的剂量均匀性为95%-105%。两套计划使用相同的处方剂量和射野方式。

1.10 研究指标

比较两种放疗计划下GTV、PTV体积；比较危及器官：双肺的平均照射剂量(Meanlungdose，MLD)、V20、V30；心脏Dmean；脊髓Dmax；食管Dmax；气管Dmax；胸壁Dmax。

1.11 统计学方法

应用SPSS 20.0统计学软件对Plan-ABC和Plan-FB计划的靶区体积和危及器官所受照射剂量的比较配对，计量资料以均数±标准差(±s)，P<0.05表示有差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区体积比较

Plan-FB和Plan-ABC的平均肿瘤靶体积(GTV)分别为(26.7±13.9) cm3和(27.4±11.2) cm3，二者差异无统计学意义(P>0.05)，Plan-FB和Plan-ABC的计划靶区体积(PTV)分别为(131.9±42.2) cm3和(94.5±31.6) cm3，差别有统计学差异(P<0.05)，见表2。

表2 不同计划靶区体积比较(±s，cm3)

表2 不同计划靶区体积比较(±s，cm3)

组别 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 肺部剂量学对比

如表3所示，主动呼吸控制的应用下肺组织的照射剂量减少，Plan-FB和Plan-ABC的V20平均体积分别为18.9%和14.3%，ABC技术可以使V20减少4.6%。此外Plan-ABC的V30体积较Plan-FB减少6.3%。Plan-FB和Plan-ABC的MLD分别为980.5±230.7，747.3±283.2，二者差别具统计学差异。

表3 不同计划肺部剂量学对比(±s)

表3 不同计划肺部剂量学对比(±s)

组别 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 危及器官剂量学比较

两套计划各个器官剂量数据见表4。Plan-FB中除脊髓之外其它危及器官受照剂量均大于Plan-ABC。Plan-ABC中胸壁Dmax (Gy)，食管Dmax (Gy)，气管Dmax (Gy)受照剂量较Plan-FB差异均有统计学意义。

表4 不同计划危及器官剂量学对比(±s，Gy)

表4 不同计划危及器官剂量学对比(±s，Gy)

组别 心脏Dmax 胸壁Dmax 食管Dmax 气管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 讨论

放射治疗是以直线加速器产生X射线、质子束或其他粒子束对特定靶区的肿瘤进行照射，因此对于肿瘤放疗的准确性有高要求，在一定靶区剂量照射下，需尽可能降低周围正常组织的照射。呼吸引起的膈肌及相关组织器官的活动影响放疗靶点精准度，这样的靶区偏移常见于在肺癌放射治疗中。临床中通常将CTV外扩ITV减少运动带来的误差，再进一步外扩PTV以减少摆位误差。前人的研究[5]通过分析胸腔恶性肿瘤患者在门控和非门控条件下CT扫描，发现门控计划的平均PTV仅为非门控计划平均PTV的一半。Aridgides Paul提出是否使用呼吸控制取决于肿瘤运动偏移的空间位置，当肿瘤运动<1cm时，使用外放ITV的方法，反之则使用呼吸控制技术[6]。对于非小细胞肺癌患者而言，使用ABC技术缩小射野的范围可以更好地保护肺组织等危及器官，降低放射治疗引起的放射性肺炎，放射性脊髓炎，放射性心肌炎等并发症的概率。肿瘤运动短期重复性即一次放疗中肿瘤的运动重复，长期重复性是指数次放疗时肿瘤的运动重复。根据Kashani R[7]的研究结果显示，在ABC技术使用下肿瘤的短期重复性和长期重复性较为稳定。

综上，肺癌放射治疗中应用主动呼吸控制技术均可缩小靶区体积的同时减少危及器官受量。在实际临床工程应用中，对于肺功能差较差的肺癌患者，更适合使用[8]4D-CT联合呼吸门控技术。