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【摘要】 目的 用三维治疗计划系统评估前列腺癌常规放射治疗中肿瘤及周围组织剂量的分布。方法 未经治疗的前列腺癌患者20例经体位固定、模拟机定位、体膜上标记射野中心后进行CT扫描,通过局域网将扫描图像传送到治疗计划系统。由主治医生先行肠道和膀胱造影，然后CT勾画GTV、CTV和PTV。物理师为每例患者设计3种野:A为常规野:以体膜上显示的标记点为模拟机定位中心,将模拟机定位的条件直接输入治疗计划系统;B为扩大野;C为适形野:用三维治疗计划系统使靶区(GTV、CTV和PTV)和正常组织达到满意剂量。结果 所有3种照射技术,95%等剂量线均能覆盖GTV、CTV,95%以上的PTV均能为90%等剂量线所包绕。在保护直肠方面,C适形野技术最佳。靶区剂量均匀性好，能明显减少膀胱的受照剂量,对股骨头的保护最好。结论 三维适形放射疗法治疗前列腺癌疗效好、损伤轻，值得推广。
【关键词】前列腺癌；放射疗法;三维适形
前列腺癌是男性常见肿瘤，尤其欧美地区多见，我国近年发病率也在不断上升。放疗是治疗前列腺癌的重要有效治疗手段之一。90年代中后期,三维适形放疗(3D-CRT)这项技术开始应用在前列腺癌治疗中。与常规体外放射治疗相比，3D-CRT具有下列优点：①最大限度减少对肿瘤周围正常组织和器官的照射;②明显提高对靶区的照射总量;③降低正常组织的近期或后期并发症。由于前列腺癌属于低度恶性肿瘤，及其周围正常组织具有不用生物学特点，因而在前列腺癌照射中,必须考虑优化的物理学计划和剂量是否符合各种组织的生物学特点。
1 材料与方法
1．1 一般资料和设备资料 2000年3月至2007年2月因肿瘤晚期或者年龄大失去手术机会而行单一放疗的前列腺癌患者20例，年龄50~78岁，中位年龄64岁。均由病理学证实。设备包括Philips MX8000 CT和工作站，以及瓦里安KB-1800直线加速器，大恒STAR-2000治疗计划系统。
1．2 定位方法 患者扫描前30 min排空膀胱并喝水200 ml,扫描时仰卧位，双手上举抱肘，下肢自然平放，,用固定装置将患者的体位固定。扫描层厚5 mm,即第五腰椎上缘到肛门下缘5 cm。
1．3 靶区勾画 CT显示的肿瘤大小为GTV,LFI(local field irradiation)组无需盆腔预防照射时的CTV包括前列腺和精囊，PTV为CTV外放1 cm,直肠方向放出6 cm。EFI(extended field irradiation)46Gy+LFI组需要盆腔预防照射46Gy后局部加量组中CTV包括前列腺和精囊以及盆腔淋巴结引流区[1]包括前列腺及其周围浸润灶和盆腔肿大的淋巴结。由主治医师勾画并认同肿瘤靶区。照射技术和物理剂量优化:选择实际治疗的前列腺癌患者,临床分期T2~3N0M0期。设计4个治疗计划:①三野技术,一前两后斜野;②盒式四野五野技术,两前斜野、两侧野和一后野;③六野技术,两侧野和四斜野。大体肿瘤体积(GTV)范围为前列腺和囊,GTV扩大0．5 cm形成临床靶体积(CTV),CTV再扩大0．5 cm为计划靶体积(PTV)。放射源采用6 MV X射线,同中心固定野技术,热成性塑料网罩固定治疗体位。机架角、准直器角、床转角、每野的权重以及是否加用楔形滤片由临床医师和物理人员根据治疗计划系统计算而决定。计划设计采用Cadplan 6．0．8三维适形放射治疗计划系统,所用计算方法为Batho方法。同中心点即100%剂量点给予处方剂量70 Gy。通过剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)和等剂量线综合评价治疗计划。靶区剂量比较:GTV、CTV和PTV的最大剂量(Dmax)、最小剂量(Dmin)、平均剂量(Dmean)及标准差(SD)。正常器官的剂量比较:膀胱、直肠和两侧股骨头的最大剂量(Dmax)、平均剂量(Dmean)及这些器官组织分别受照25%、50%、75%和100%剂量以上的容积(V25、V50、V75、V100)。生物剂量设计:考虑到人体α/β值相同,采用靶区体积最小的一例,其临床分期T2N0M0期。在物理剂量优化基础上以靶区剂量均匀性和对关键器官―直肠的保护最佳为选择标准选择相对较为满意的计划。判断靶区剂量的均匀性根据ICRU 50号报告[1]。直肠保护的参考指标为直肠的Dmax、Dmean及V25、V50、V75、V100。采用LQ模式中生物等效剂量(biologically effective dose,BED)计算公式BED= nd［1+d/(α/β)］计算BED(n为照射次数,d为每次分割剂量,α/β值为组织参数),并在中心层面上绘制等效生物剂量曲线,观察其与物理等剂量线的差异。通过BED计算公式换算,计算出每条BED曲线的校准后物理剂量(adjusted physical dose,APD)。即假设组织中BED分布已知,再用该组织的α/β值,求出应有的物理剂量分布。为了易于说明问题,APD定义为按每次分割照射2 Gy换算所接受的物理剂量,并比较其与原来的处方物理剂量分布的差别。比较处方剂量计算参考点位置不同对BED和APD所产生的差异,在同中心点和90%等剂量线分别给予处方剂量70 Gy。由于目前正常组织的晚反应即功能性的损伤是影响正常组织耐受性的关键因素,膀胱、骨密质(骨髓除外)和直肠间质等均是晚反应组织,所以仅考虑采用产生晚反应的生物剂量作为研究依据。另外,由于疗程时间相同,研究不虑时间因素。
1．3 统计方法 物理剂量优化采用SPSS13．0软件,各计划之间的剂量比较采用t检验。
2 结果
2．1 物理剂量分布优化比较 所有4种照射技术,95%等剂量线均能覆盖GTV、CTV,95%以上的PTV，均能为90%等剂量线所包绕。在保护直肠方面,五野技术最佳。4种照射技术均未能明显减少膀胱的受照剂量,六野技术相对较好。三野技术对股骨头的保护最好,六野、盒式四野技术次之,五野技术最差。综合考虑后以靶区剂量均匀性和对关键器官―直肠的保护最佳为选择标准,则五野技术较为合适，见表1。
2．2 生物剂量结果 靶区的剂量均匀性以五野技术相对较佳。五野技术的直肠Dmean及V25、V50、V75最低,分别为45 Gy和占78．0%、68．5%、51．5%。以综合考虑较为满意的五野技术为基础,前列腺癌的α/β值采用1．5 Gy[2,3],直肠、膀胱和两侧股骨的α/β均采用3．0 Gy。所建立的生物剂量曲线显示靶区的物理剂量虽较均匀,但BED却相差很大。由于GTV内组织的生物学特点相同,其α/β值相同,物理剂量与BED虽有差异,但相差并不悬殊,分别为3．03%和4．80%。PTV内存在不同生物学特点的组织,其物理剂量虽较均匀且差异小,但BED相差甚远,约47%。APD也较处方物理剂量差别大,但不如BED能准确反应靶区内生物剂量的差异。直肠与膀胱均部分包括在靶区内,其物理剂量最高值与最低值相差约46%,BED则相差约68%,APD差别也接近68%。两侧股骨生物剂量和APD的差别也大于物理剂量差别,如果物理剂量相差13%,则生物剂量和APD的差别约20%。采用APD后发现不仅其差异大于物理剂量差异,而且由于处方剂量计算参考点不同,对肿瘤和正常组织的影响也不，elefsky等用放疗后PSA最低值
3 讨论
适形放射治疗的目的在于提高肿瘤的局部控制率,最大限度地保护正常组织。从放射物理角度来看,临床剂量学原则之一就是治疗的肿瘤区域内剂量分布要均匀。对正常组织的保护应针对其对治疗的制约性分别对待,Neal等[2]提出直肠、膀胱和股骨对前列腺癌放射治疗剂量的重要因子分别为20、5和1,因而直肠的并发症往往是影响治疗的最主要因素。因此在制定治疗计划时,应首先考虑对直肠的保护。综合考虑,笔者以靶区剂量均匀性和对关键器官―直肠的保护最佳为计划选择标准,则五野技术较为合适。在治疗前所制定的计划必须符合肿瘤及正常组织中不同细胞群的生物学特点,这样就能获得较高的治疗增益比,达到放射治疗个体化的目的。那么物理剂量的优化是否能代表生物剂量的优化?笔者的研究以物理剂量优化较满意的五野照射技术为例,试图在这方面做一些初步的探讨。有许多模式试图解释分次照射的放射生物现象,即时间-剂量-分次关系,目前应用最广是LQ模式。根据α/β值不同,可将不同组织分为早反应组织和晚反应组织。应用BED计算公式可计算不同组织的BED,并可量化比较不同分次照射的生物效应。对于正常组织的α/β值,有较大的变异范围。考虑到影响治疗的放射损伤即功能性损害主要发生在晚反应组织,笔者根据动物实验而假设α/β值为3 Gy,并忽略直肠和膀胱为空腔器官,股骨也不再区分骨密质和骨松质。前列腺癌为增殖较缓的肿瘤,其α/β值近来根据临床资料的研究提示为1．5 Gy较恰当。其结果显示靶区的BED差异明显大于物理剂量差异,即靶区的BED不均性明显较高。通过BED公式换算的APD较处方物理剂量更能反应BED差异。如果靶区内存在不同的α/β值的组织,则APD也不能准确反应BED差异。Lee等[3]采用Q模式来研究常规放射治疗上颌窦癌和前列腺癌,也发现BED较处方物理剂量差异大,并将换算后的物理剂量定义为标准等效剂量(normalized isoeffectivedose,NID);所以单纯的物理剂量均匀并不能代表物剂量均匀。对这种物理剂量与生物剂量的差异Wither[4]称之为双重麻烦效应:第一重来自物理处方剂量与实际吸收剂量不等,第二重来自每次分割不同所带来的生物反应的差异。因此,如何确定处方剂量计算的参考点,可能要根据治疗计划的侧重点,即以提高肿瘤的剂量还是以保护正常组织为首选
参考文献
1 Pistenma DA,Bagshaw MA,Freiha FS.Extended field radiation therapy for prostateadenocarcinoma status report of a limited prospective trial,In:Johoson DE,Samuels ML,eds.Cancer of the genitourinary tractl.New York.Raven Press,1997：229-247.
2 Neal AJ,OldhamM,Dearnaley DP.Comparison of treatment techniques for conformal radiotherapy of the prostate using dose-volume histogram and normal tissue complication probabilities.Radiother Oncol,1995,37:29-34.
3 Lee SP,Leu MY,Smathers JB,et al.Biologically effective dose distri-bution based on the linear quadratic model and its clinical relevance.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1995,33:375-389.
4 WitherHR.Biologic basis of radiation therapy.In:Perez CA,Brady LW,eds.Principles and Practice of Radiation Oncology.2nd ed.Philadelphia:J.B.Lippincott Co,1992:64-96.
