投票|光子(VMAT)、质子(IMPT)、碳离子(IMCIT)实力大比拼

早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗的临床疗效非常显著，局部晚期非小细胞肺癌患者也通常接受传统分割同步放化疗治疗。但III期随机对照试验的结果显示，传统分割同步放化疗并没有显示出任何临床优势，因此临床上一直在探索疗效更好的放射治疗方法。

图像引导和适形调强技术能优化放射治疗的剂量分布，因此容积调强放射治疗（volumetric modulatedarc therapy ，VMAT）也成为临床上使用频率逐渐增高的放射治疗方法之一。但对于部分患者来说，VMAT治疗中危及器官（organs at risk，OAR）的保护仍然是个挑战。相对来说，包括质子和重离子的粒子放射治疗（particle therapy，PT）对OAR的保护或许优于VMAT，但缺乏相关对照研究作为佐证。为了明确粒子治疗与VMAT的差异，上海市质子重离子医院的科研人员对大分割胸部肿瘤VMAT、适形调强质子治疗（intensity modulated proton therapy，IMPT）和适形调强碳离子治疗（intensity modulated carbon ion therapy，IMCIT）治疗的剂量学特点进行了比较。研究结果发表在Radiation Oncology上。

患者情况

研究人员的对2015-2016年在上海市质子重离子医院接受IMPT或IMCIT治疗的10位患者的治疗计划进行了重新制定。其中9位为I-III期NSCLC患者，1位为头颈部腺样囊性癌单发肺转移患者。

治疗计划

所有治疗计划的处方剂量均为60Gy/15f。使用Eclipse治疗计划制定系统V.11制定VMAT治疗计划。根据靶目标的大小、形状和位置调整圆弧的角度和准直器的设置。使用Syngo®PT治疗计划系统（德国西门子公司）联合多野优化（multi-field optimization，MFO）技术制定IMPT和IMCIT治疗计划。IMCIT剂量计算使用Local Effect Model（LEM）剂量计算模型；IMPT剂量计算过程中设定RBE为1.1，所有治疗计划通过光栅扫描技术实施。

门控窗内4D剂量再计算剂量评估

使用呼吸门控技术将肿瘤的移动度限制在5mm以内，由于无法明确肿瘤运动对治疗的所有影响，研究人员主要关注的是在门控窗解剖学变化对IMCT和IMPT的影响。

比较参数

OAR剂量参数，包括平均肺部剂量（Mean lung dose，MLD），全肺、同侧肺和对侧肺受到5Gy、10Gy和20Gy剂量照射的正常肺组织体积（V₅、V₁₀和V₂₀），心脏平均剂量（heart’s mean dose，HMD），V₅、V₁₅和V₃₀，最大剂量（D_max），食管、脊柱、大血管和主呼吸道0.01m³、和1m³剂量（D³_0.01cm/D_1cc）。

计划靶体积（PTV）相关参数包括获得95%和99%剂量覆盖的PTV（D₉₅，D₉₉），剂量超过95%处方剂量的PTV体积（D₉₅），D_min，D_max，D_mean，均衡指数（homogeneity index，HI）以及适形指数（conformity index，CI）和新适形指数（new conformity index，nCI）。

试验结果

靶体积剂量分布

三种放射治疗方法PTV剂量覆盖参数没有显著统计学差异。但固定束IMCIT治疗计划的所有靶体积剂量分布参数都优于IMPT（p＜0.05）。尽管VMAT和固定束IMPT相比，V₉₅、D₉₅和D₉₉都没有显著统计学差异，但VMAT的D_max、CI、HI和nCI均低于IMPT（p＜0.05）。

正常肺组织剂量

粒子治疗计划的低剂量正常肺体积显著低于VMAT，但全肺和同侧肺V₅₀略高于VMAT。粒子治疗全肺、同侧肺和对侧肺V₅、V₁₀和V₂₀和对侧肺MLD均显著低于VMAT（p＜0.05）。IMCIT同侧肺V₃₀低于IMPT（p=0.09）。

心脏剂量

IMCIT的MHD、D_1cc、D_5cc和心脏V₅-V₂₀均显著低于VMAT（p＜0.05）。同样，IMPT的MHD和V₅-V₂₀也显著低于VMAT（p＜0.05）。然而，IMCIT和IMPT对心脏的保护没有显著差异。

食管剂量

IMPT和IMCIT对食管的保护没有显著差异，但都显著优于VMAT。

其他胸部器官剂量

所有脊柱PT剂量参数均低于VMAT。IMPT和IMCIT对脊柱的保护没有显著差异，大血管的情况也是如此。IMCIT的D_1cc和D_5cc剂量低于IMPT（p=0.01）。IMPT和IMCIT对主要呼吸道的保护没有显著差异，但都优于VMAT。

结果讨论

本研究是第一个比较肺部肿瘤大分割VMAT、IMPT和IMCIT治疗计划的研究。研究结果表明与固定束IMPT相比，固定束IMCIT的靶区剂量分布更好，这可能与碳离子更加锋利的剂量梯度有关。VMAT和固定束IMCIT的靶体积剂量覆盖情况相当，IMCIT的D₉₅更好，但由于差异很小因此对临床疗效没有影响。

受到束流数量和角度的限制，3野固定束IMCIT无法得出适形性最好的治疗计划。相反，VMAT作为一种比较成熟的适形调强放射治疗技术，能够获得更好的肿瘤靶区剂量分布。这一差异表明IMCIT在未来改善剂量分布和肺癌治疗疗效方面拥有巨大的潜力。固定束导致的剂量不理想对于IMPT治疗计划来说更明显，因为与碳离子相比，质子的侧面半影更大，而提高剂量适形性对于IMPT来说更重要，能进一步降低患者发生放射性肺炎的风险。研究比较了IMPT和VMAT，发现两种治疗方法的剂量分布差异不大，但随着剂量均一性的提高，未来IMPT的剂量分布会优于VMAT。

本研究的限制在于4D剂量评估后观察到的剂量差异限制，特别是对于OAR剂量参数来说，可能不能完全反映相互作用效应，并且可能会错过比实际更严重的剂量误差。另外一个缺陷是研究中分析的粒子放射治疗计划使用的是固定角度的束流，如果使用旋转机架剂量分布会进一步提高。

研究结论

固定束IMCIT的剂量分布与VMAT相比没有显著差异，但IMCIT的肿瘤靶目标剂量覆盖和分布显著优于IMPT，尽管IMPT和IMCIT的胸部OAR保护情况都显著优于VMAT，但与IMPT相比，IMCIT或能够更好的保护正常肺组织和大血管。（质子中国 编译报道）

信息来源：Radiation Oncology