据中国流行病学调查显示，肺癌在全国范围内的死亡率居常见恶性肿瘤的首位，其中非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)约占总数的80%左右^[1]。放射治疗是除手术外治疗NSCLC的重要手段之一，随着科技的发展，放疗技术不断进步，调强放疗成为肿瘤精确放疗的主要技术^[2-3]。IMRT技术通过分步照射生成射野光通量分布，再利用MLC优化产生多个子野，最终达到剂量分布与照射靶区的高度适形^[4]。放疗计划系统制定IMRT计划时，要求精确的剂量计算，采用不同算法得到的IMRT计划存在差异。本研究旨在分析Sliding Wnd(SLD)和Smart Sequence(SMT)两种算法在非小细胞肺癌IMRT计划中靶区及危及器官的剂量学差异，结合两种算法在Mapcheck二维剂量验证模体上的γ通过率，为临床应用提供参考。

1 材料与方法 1.1 病例选择

选择本院2018年1月1日—2018年10月30日收治的确诊为NSCLC的患者10例，男性7例，女性3例，患者年龄48~72岁，中位年龄61岁，其中病灶位于肺上叶4例，肺中叶3例，肺下叶3例。

1.2 定位及靶区勾画

所有患者均采取仰卧位，双手向上抱头，热塑膜固定，平静呼吸下，对治疗部位行CT扫描，扫描层厚5mm，图像传至CMS XiO 4.80计划系统工作站，由经验丰富的临床医生参考ICRU50、ICRU62号报告勾画靶区与危及器官(organ at risk, OAR)。靶区勾画包括大体肿瘤区(gross tumor volume, GTV)、临床靶区(clinical target volume, CTV)，以及在CTV的基础上沿三维方向外扩5mm形成的计划靶区(planning target volume，PTV)；危及器官勾画包括双肺、脊髓、心脏。

1.3 计划设计

物理师按照相同的处方剂量(6 000 cGy/30 f, 200 cGy/f)，选择6 MV X射线为每例患者分别制定采用SLD算法的SLD-IMRT计划和采用SMT算法的SMT-IMRT计划。两种计划均采用逆向优化设计，同例患者设置相同的射野方向、目标函数和约束条件，仅剂量计算算法不同。

1.4 计划评价

靶区剂量评价包括PTV最大剂量D_2%、最小剂量D_98%、平均剂量D_mean、适形性指数(conformity index, CI)和均匀性指数(homogeneity index, HI)。其中CI=(TV_RI×TV_RI)/(TV×V_RI)，TV_RI为靶区达到处方剂量的体积，TV为靶区体积，V_RI为达到处方剂量的全部体积，CI值在0~1之间，越接近1表明靶区适形度越好；HI=(D_2% - D_98%)/D_50%，D_2%、D_98%、D_50%分别为2%、98%、50%靶区体积接受的剂量，HI越接近0表明靶区均匀度越好。

危及器官剂量评价包括全肺D_mean、V₅、V₁₀、V₂₀、V₃₀、V₄₀；心脏D_mean、V₂₀、V₃₀、V₄₀；脊髓最大剂量D_max。

评价每个计划子野总数和机器跳数，将10例NSCLC患者的SLD-IMRT和SMT-IMRT计划传输至加速器，记录每个IMRT计划从第一个射野开始出束到最后一个射野出束完毕的治疗时间(包括机架旋转时间)。

1.5 剂量验证

将10例NSCLC患者的SLD-IMRT和SMT-IMRT计划移植到Mapcheck二维剂量验证模体上，调出验证计划进行出束照射，在SNC Patient系统中对测量数据进行分析处理，并记录两种计划γ误差限定为3%/3 mm和2%/2 mm的通过率。

1.6 统计方法

使用SPSS 17.0软件进行统计学分析，测量结果用均值±标准差(x±s)表示。若SLD-IMRT与SMT-IMRT计划的各项参数差值服从正态分布，两者间的差异性比较采用配对样本t检验，否则采用Wilcoxon符号秩检验，检验水准α= 0.05。

2 结果 2.1 靶区剂量分布参数比较

SLD-IMRT与SMT-IMRT计划均能满足靶区临床剂量要求，为了便于各项参数比较，所有计划靶区覆盖率统一到6 000 cGy剂量覆盖95%的靶区体积。两种计划靶区剂量学参数见表 1，SLD算法PTV的D_2%和D_mean均低于SMT算法(P＜0.05)，D_98%高于SMT算法(P＜0.05)，差异具有统计学意义。SLD算法PTV的CI值接近1，靶区适形度更好(P＜0.05)，HI值接近0，靶区均匀度优于SMT算法(P＜0.05)，差异具有统计学意义。

2.2 危及器官剂量学参数比较

两种计划危及器官剂量学参数均满足临床限量要求。两种算法双肺的V₅、V₁₀和V₁₅(P＞0.05)差异无统计学意义，SLD算法双肺的D_mean、V₂₀、V₃₀、V₄₀、V₅₀均低于SMT算法(P＜0.05)，差异具有统计学意义。两种算法心脏和脊髓的受量差异均无统计学意义。危及器官剂量学参数结果见表 2。

2.3 机器跳数与治疗时间比较

SMT算法的机器跳数与治疗时间平均值均优于SLD算法，SMT算法的机器跳数与SLD算法相比减少了48 MU，治疗时间仅缩短了约7.2 s，差异具有统计学意义。两种计划机器跳数与治疗时间结果见表 3。

2.4 二维剂量验证结果比较

10例NSCLC患者SLD-IMRT和SMT-IMRT计划二维剂量验证3%/3 mm的γ通过率分别为(99.2±0.5)%和(99.3±0.6)%(P﹥0.05)，2%/2 mm的γ通过率分别为(95.1±1.5)%和(96.4±1.8)%(P﹥0.05)，差异无统计学意义，两者γ通过率均﹥95%，满足临床剂量验证要求。两种计划二维剂量验证结果见表 4。

3 讨论

放射治疗是NSCLC患者的重要治疗方法之一，约60%的晚期NSCLC患者需进行放射治疗，对于早期NSCLC患者放疗疗效与手术相当^[5-7]。IMRT在满足靶区与照射剂量高度适形的同时，可降低周围正常组织的受量，对剂量计算准确性有精确的要求。本研究比较SLD和SMT两种算法生成的IMRT计划，结果表明在靶区剂量分布方面两者均能满足临床剂量要求，SLD算法得到的PTV最大剂量、最小剂量、平均剂量、靶区均匀性、适形度均优于SMT算法，差异有统计学意义。

放射性肺炎是胸部肿瘤放疗常见的放疗并发症，会影响患者生存期限，因此放射性肺炎的预防十分关键。放射性肺炎的发生率主要受双肺的受照剂量和受照体积的影响^[8]，临床上要求同时控制双肺平均剂量以及双肺高、低剂量受照体积，对NSCLC调强放疗计划危及器官的评价重点通常是双肺D_mean、V₅、V₂₀和V₃₀^[9-11]。本研究显示两种算法生成的IMRT计划中危及器官的限量均满足临床要求，双肺V₅均小于60%，差异无统计学意义，双肺D_mean小于13.5 Gy，V₂₀小于30%，V₃₀小于20%，SLD算法双肺D_mean、V₂₀、V₃₀均优于SMT算法，差异有统计学意义。

在非小细胞肺癌IMRT计划中，SMT算法产生的机器跳数与SLD算法相比减少了约13.7%，但在治疗时间方面，SMT算法与SLD算法相比仅减少了约3.2%。治疗时间受子野总数、子野形状、机器跳数和MLC走位等多种因素的影响^[12]。两种算法的射野数据处理和子野形成存在差异，SMT算法产生的MLC运动过程较为复杂，走位无序，往复运动耗时较多，故总的治疗时间与SLD算法相差不大。

剂量验证是保证治疗准确的关键步骤，迟子峰等^[13]提出剂量验证偏差与总跳数及平均每野子野数存在正相关性。SLD-IMRT和SMT-IMRT计划在误差阈值设定为标准阈值3%/3 mm时的γ通过率皆﹥99%，在更为严苛的阈值条件2%/2 mm下的γ通过率也均﹥95%，两种算法在常规验证条件下皆满足临床剂量验证要求。然而NSCLC的肿瘤靶区处于肺部，受呼吸运动影响较大，刘苓苓等^[14]利用呼吸运动仪带动QA模体模拟不同幅度的呼吸运动，发现SLD算法比SMT算法的通过率高，对呼吸运动造成的剂量偏差敏感性更小。ICRU 24号报告提出±5%的剂量偏差就会导致肿瘤控制概率和正常组织并发症概率的增加。

综上所述，从计划层面来看，SLD和SMT两种算法的靶区剂量分布、危及器官受量以及二维剂量验证通过率均能满足要求，可应用于非小细胞肺癌IMRT计划设计。SLD算法的靶区剂量分布以及对双肺的保护均优于SMT算法，在NSCLC调强放疗中可优先考虑SLD算法。