放射治疗是治疗肺癌的主要手段之一。在肺癌放疗中，患者的呼吸运动可引起靶区和危及器官位置及受量的改变，为了给予靶区足够剂量的照射，临床中一般加安全边界。随着包含时间信息因素的4D-CT的应用，可以更精确且个体化的扩边，保证靶区得到足够剂量照射的同时能够更好地保护危及器官^[1]。很多学者开展了在4D-CT下对靶区运动和受量的研究^[2]。肺是肺癌放疗中重要的危及器官，本研究主要通过4D-CT获得不同呼吸时相下的CT序列，评估由呼吸运动所致肺部受量改变，希望可以为肺癌放射治疗中的计划制定提供一定的参考。

1. 病例资料：选取本院 2015年3月至5月治疗的非小细胞肺癌10例。其中男性6例，女性4例，左肺癌8例，右肺癌2例。年龄46～62岁，中位年龄54岁。根据美国癌症联合会(AJCC)第7版非小细胞肺癌(TNM)分期标准^[3]，I期1例，Ⅱ期9例。

2. 设备资料：采用德国西门子公司型号Somatom Sensation Open的大孔径CT扫描图像，同时应用日本Anzai医疗公司的AZ-733V呼吸门控系统获取患者呼吸波形并在该CT的Syngo工作站上设置4D扫描条件并重建4D图像。经过网络传输至瑞典RaySearch Laboratories公司的Raystation计划系统上勾画靶区和危及器官，并制定计划。

3. CT模拟定位和危及器官勾画：所有患者均仰卧位，双手上举，使用热塑体膜固定。在西门子大孔径CT上模拟定位，扫描过程中要求患者平静呼吸。由呼吸门控系统采集呼吸波形，重建出一个呼吸周期中的10个呼吸时相(其中50%时相表示吸气末时相，100%表示呼气末时相)，所有时相的CT序列传输至计划系统上，生成最大密度投影(MIP)和平均密度投影(AIP)图像序列，分别用于生成内靶区(ITV)和用于制定治疗计划^[4,5]。因主要研究肺受量的变化，因此，在每一个CT时相下均勾画肺组织和体表外轮廓，其中每个时相肺的体积不包括该时相勾画的GTV，各时相图像下肺体积的改变代表呼吸运动。将在AIP图像下制定的计划移植到呼吸时相的图像序列上并进行计算。对以下几个参数进行评估，肺的平均剂量(D_mean)，体内和肺内受照射剂量5、10和20 Gy的绝对体积V₅、V₁₀和V₂₀，每一例均归一到平均密度投影图像下相对应的参数。

4. 统计学处理：数据用±s表示。本研究中采用肺体积的变化代表呼吸运动，通过肺体积变化的标准差来表示呼吸运动的变化幅度，肺和体内受量体积变化的标准差表示肺和体剂量的变化幅度，采用SPSS 16.0软件进行分析，两组间变化幅度比较采用各参数标准差的配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 肿瘤与肺的相对位置：肺部肿瘤与肺的相对位置如图 1所示。由图 1可知，肺部肿瘤与肺的相对关系可以分为两种情况，肿瘤完全位于肺内，周围全部是肺组织；肿瘤位于肺的周边，肿瘤一部分与肺有接触，另外一部分与其他组织有接触。当肿瘤与肺的相对位置不同时，肺平均剂量变化也有不同的结果。

图 1(Figure 1)

图 1 肺部肿瘤与肺的相对位置 A. 肿瘤完全位于肺内部；B. 肿瘤只有一部分与肺有接触 Figure 1 Relative position of lung cancer and lung A. Tumor located entirely within the lung; B. Only a portion of the tumor in contact with the lung

2. 呼吸运动对体内和肺剂量的影响：呼吸运动对体内剂量的影响如图 2所示。体内剂量变化与肺体积变化趋势相同，变化幅度分别为0.47%、0.28%和0.17%，均小于肺体积的变化4.49%(t=11.371、11.188、11.377，P<0.05)。呼吸运动对肺剂量的影响如图 2所示。肺剂量变化与肺体积变化趋势相同，变化幅度分别为2.39%、1.91%和1.80%，均小于肺体积的变化4.49%(t=2.279、2.298、2.485，P<0.05)。呼吸运动对肺平均剂量的影响如图 2所示。当肿瘤位于肺内部时，肺平均剂量变化与肺体积变化趋势相同，变化幅度2.18%小于肺体积的变化4.49%(t=4.189，P<0.05)；当肿瘤位于肺边缘时，肺平均剂量变化与肺体积变化趋势相反，变化幅度3.76%小于肺体积的变化幅度4.49%(t=25.007，P<0.05)。

图 2(Figure 2)

图 2 呼吸运动对体内和肺剂量的影响 Figure 2 Effect of respiration motion on patient and dose of lung

在肺癌的放射治疗中，呼吸运动给精确放疗带来极大的挑战，为此，对于靶区提出了各种控制和补偿方法^[6,7]。放射性肺炎是临床中较为常见的肺癌放疗不良反应，有学者通过对肺受到相应剂量照射的相对体积，即V₅、V₂₀和平均剂量等与放射性肺炎的发生率相关性研究发现，这些参数与放射性肺炎的发生呈正相关^[8,9]，因而在制定计划时要严格控制肺受照射的相对体积剂量V₅、V₁₀、V₂₀和平均剂量等，降低放射性肺炎的发生概率。本研究通过研究肺和体内受到照射的绝对剂量体积与呼吸运动的相互关系，来分析呼吸运动对剂量的影响。

肺平均剂量是肺所有剂量与体积加权代数和与肺体积的商值，本研究中的计划均为调强计划，靶区剂量高度适形。当靶区位于肺内部时，肺的受照射体积变化幅度较肺体积的变化幅度小，因此，肺平均剂量与肺体积的变化相比较，变化趋势相同，但幅度小；当靶区位于肺边缘时，只有与肿瘤接触的肺受照射体积变化。因此，肺平均剂量变化小于肺体积的变化，变化趋势相反。

本研究中，患者使用热塑体模定位。有研究发现，使用热塑体模定位，可以限制呼吸运动中胸部的运动^[10,11]，因此，呼吸运动对体内受照射剂量体积影响小。随着呼吸运动，肺体积的变化使得肺受照射的绝对体积一同变化，因为受照射肺的体积只是肺的一部分，因此，肺受照射的绝对体积变化幅度小于肺体积的变化幅度。临床中通常使用相对体积来评估肺，即受到某一剂量照射体积占整个肺体积的百分比，因此，可以推断肺受照射的相对剂量体积与呼吸运动趋势相反，在吸气末时，肺体积最大，肺的相对体积剂量最小。

综上所述，呼吸运动不论是对肺平均剂量的改变还是体积剂量都有一定的影响。如今放疗定位时使用的CT设备越来越先进，随着更多排数的CT应用，当对肺部行普通定位扫描时，很可能在一个呼吸周期内完成，这时的肺体积可能更接近某一呼吸时相，而不是平均肺体积。在这种条件下得到的肺受量评估将会有一定的偏差，给计划评估带来极大的挑战。当然，本研究还有很多局限性的地方，要准确评价呼吸运动对肺剂量的影响，需要采用变形配准方法或其他方法^[12,13]，将不同时间的剂量进行累积，得到运动时的真实的剂量体积指标。

利益冲突 无

作者贡献声明 纪天龙、党军、李光负责提出研究思路、设计研究方案；纪天龙、谢克北、姚雷负责进行试验、整理和分析数据、论文撰写和修改