不同劑量適形放療對非小細胞肺癌患者放射性肺損傷及炎癥的影響比較

羅 佩，李東濤

肺癌是病死率較高的惡性腫瘤，非小細胞肺癌（non－small cell lung carcinoma，NSCLC） 約占肺癌的85%，超過60%患者確診NSCLC后需接受至少一次放療［1，2］。放療劑量提高肺癌的局部控制并改善生存［3］，但亦伴隨正常組織不良反應。放射性肺損傷（radiation－induced lung damage，RILD）是肺癌患者接受放療后出現的肺部不良反應，以肺炎和纖維化為主要表現，其發生率為 2%～37%［4，5］。 目前 RILD尚沒有令人滿意的治療措施，肺功能狀態關系到患者的療效和生活質量。該研究擬研究放療劑量與RILD的關系，檢測炎癥因子表達，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料該研究在醫院醫學倫理委員會批準和監管下進行，所有治療和檢測均獲得患者及其家屬的知情同意。選擇2017年1月—2017年6月放療科收治入院的接受三維適形放療的NSCLC患者90例。入選標準：（1）組織病理證實為臨床Ⅰ～Ⅲ期 （美國癌癥研究聯合會第6版）的NSCLC；（2）未行手術切除；（3）放療中無遠處轉移；（4）放療期間中斷≤1 W。排除標準：（1）患者有嚴重心肺等重要臟器器質性疾??；（2）接受放療中出現嚴重不良反應者或癌細胞嚴重擴散轉移；（3）不能適應相應放療劑量或對放療敏感的患者。剔除標準：放療中斷或失訪，未能嚴格按照醫囑進行放療。

根據患者的放療平均肺劑量（mean lung dose，MLD），將入選的患者隨機分為低劑量組（10～30 Gy）、中劑量組（31～60 Gy）和大劑量組（＞60 Gy）。 患者一般臨床資料比較：三組患者性別、年齡、吸煙史、腫瘤分期、腫瘤病理類型、原發灶部位、淋巴結轉移情況、是否合并COPD及基礎肺功能差異均無統計學意義 （均P＞0.05），說明三組患者一般臨床資料均衡，具有可比性。低劑量組有7例患者因劑量不足導致肺癌放療效果不佳而剔除研究，高劑量組有5例患者因不能承受高劑量放療而退出研究。

1.2 放療方法所有患者行胸部氟－18脫氧葡萄糖正電子發射型計算機斷層掃描/計算機斷層掃描（18F－FDG PET/CT，GE Discovery LS，美國）精確放療定位，PET圖像采用CT衰減校正和迭代法重建，并與CT圖像融合。第2天行99Tcm標記的大顆粒白蛋白單光子發射型計算機掃描（99Tcm－MAA SPECT，GE Infinia，美國）灌注掃描。將獲取的PET/CT及SPECT三維重建圖像導入Philips Pinnacle3治療計劃系統。按照PET/CT融合圖像勾畫腫瘤大體靶區（GTV），所有病例的靶區勾畫是應用目測法逐層勾畫，包括肺癌原發灶和轉移淋巴結。在腫瘤大體靶區的基礎上外擴 1.0～1.5 cm 形成計劃靶區（PTV）。周圍危及器官包括雙肺（雙肺體積減GTV），同側肺（同側肺體積減GTV）及功能肺（SPECT斷層圖像中放射性核素計數≥最大放射性強度30%的肺組織）。

表1 各組患者一般臨床資料比較或n（%）］

表1 各組患者一般臨床資料比較或n（%）］

低劑量組（n=23）中劑量組（n=30）高劑量組（n=25） F 或 χ2年齡（歲） 62.8±12.5 65.1±10.5 67.6±13.3 0.970性別（男） 17（73.9%） 23（76.7%） 18（72.0%） 0.159吸煙史（有） 22（95.6%） 28（93.3%） 22（88.0%） 1.060腫瘤分期Ⅰ5（21.7%） 10（33.3%） 9（36.0%） 2.119Ⅱ7（30.4%） 6（20.0%） 4（16.0%）Ⅲ11（47.9%） 14（46.7%） 12（48.0%）病理類型（鱗癌） 10（43.5%） 17（68.0%） 15（60.0%） 1.472原發灶部位（上中葉） 11（47.8%） 13（52.0%） 16（64.0%） 2.487淋巴結轉移（有） 19（82.6%） 28（93.3%） 18（72.0%） 4.481合并 COPD（有） 9（39.1%） 12（40.0%） 8（32.0%） 0.427 FVC 2.66±0.58 2.77±0.49 2.73±0.56 0.322 FEV1 2.37±0.65 2.14±0.60 2.43±0.48 1.862 FVC/FEV1% 74.92±7.94 73.37±10.89 71.12±11.57 0.823

由有經驗的物理師制定三維適形（3D－CRT）計劃，所有NSCLC患者按照腫瘤大小、范圍和分期給予根治性放療劑量。PTV處方劑量為2.0 Gy/次，5次/W，放療4 W后復位行后程加速超分割放療：給予 1.4 Gy/次，2 次/d，間隔至少 6 h。 所有放療計劃執行均由腫瘤放療科及物理師評估，至少90%等劑量曲線包繞至少95%的計劃靶區。危及器官限制：雙肺接受20 Gy照射體積占全肺體積百分比＜35%，心臟＜50 Gy，食管＜60 Gy，脊髓＜45 Gy［6］。

1.3 觀察指標

1.3.1 RILD的診斷及發生率比較 每周記錄患者臨床癥狀、體征及實驗室檢查，治療第4周結束進行CT掃描評估腫瘤及肺內改變。根據NCI－CTC3.0評估標準：1級：無癥狀，僅影像學改變；2級：有癥狀，不影響基本日?；顒?；3級：有癥狀，影響基本日?；顒?；4 級：生命威脅，輔助通氣；5 級：死亡［7］。 以評估2級以上診斷為RILD。

1.3.2 放射相關參數比較 包括 GTV、PTV、V5、V10、V20、V30 分別是指受到≥5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy劑量照射時的肺體積占全肺總體積的百分比、全肺MLD、患肺MLD和總放射劑量。

1.3.3 炎癥反應檢測 采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）檢測放療前、放療后1 W和4 W的血清干擾素誘導蛋白－10（IP－10）、金屬蛋白酶組織抑制蛋白（TIMP－1）、白介素 6（IL－6）和轉化生長因子 β（TGF－β） 的表達。 其中 IP－10、TIMP－1、IL－6 和TGF－β ELISA試劑盒均購自武漢華美生物工程有限公司，所有操作均按照試劑說明書進行。

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計學軟件處理和分析數據，對計量資料先進行正態分布性檢驗，符合正態分布的以均數±標準差（x±s）表示，方差齊組間比較則采用獨立樣本t檢驗。計數資料用［n（%）］表示，組間比較采用 χ2檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 RILD診斷情況與低劑量組比較，中劑量和高劑量組患者RILD發生率明顯增高，分別是56.7%（14/30）和 76.0（19/25），差異均具有統計學意義（P＜0.05）。高劑量組患者 RILD 的發生率明顯較中劑量組增加，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。

2.2 放射相關參數比較三組患者的GTV和PTV差異均無統計學意義（P＞0.05）。高劑量組患者的全肺V5≥45%、全肺V10≥45%、患肺V5≥71%和患肺V10≥56%比例較中劑量組和低劑量組顯著升高（P＜0.05）， 而中劑量組和低劑量組的全肺 V5≥45%、全肺V10≥45%、患肺V5≥71%和患肺V10≥56%比例差異無統計學意義（P＞0.05）。高劑量組患者的全肺V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺V20≥46%和患肺V30≥42%比例較中劑量組和低劑量組顯著升高（P＜0.05），且中劑量組患者的全肺 V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺 V20≥46%和患肺V30≥42%比例較低劑量組亦明顯增加（P＜0.05）。與低劑量組比較，中劑量組和高劑量組的全肺MLD≥17.5 Gy 及患肺 MLD≥23.5 Gy 比例明顯增加 （P＜0.05），但中劑量組和高劑量組比較差異無統計學意義（P＞0.05）。 三組患者的 MLD 分別是（21.8±5.2）、（40.0±5.6）和（63.0±2.1） Gy，差異均具有統計學意義（P＜0.05）。 見表 3。

2.3 炎癥反應檢測與低劑量組比較，中劑量組和高劑量組患者放療后1 W和4 W的血清IP－10和IL－6 均顯著升高（P＜0.05）；且高劑量組患者放療后1W和4W的血清IP－10和IL－6均較中劑量組患者顯著升高（P＜0.05）。中劑量組和高劑量組患者放療后1 W和4 W血清IP－10和IL－6均較治療前基礎值增加（P＜0.05），且放療后 4 W 明顯高于放療后1 W（P＜0.05）。三組患者治療前基礎值和放療后1 W血清 TIMP－10 差異均無統計學意義（P＞0.05），但放療后4 W中劑量組和高劑量組患者血清TIMP－10較基礎值和放療后 1 W 顯著降低（P＜0.05），同時均較低劑量組患者降低（P＜0.05）。與低劑量組比較，中劑量組和高劑量組患者放療后1 W和4 W的血清TGF－β 均顯著升高（P＜0.05）；且高劑量組患者放療后1 W和4 W的血清TGF－β均較中劑量組患者顯著升高（P＜0.05）。中劑量組和高劑量組患者放療后1 W和4 W血清TGF－β均較治療前基礎值增加（P＜0.05），但放療后 1 W 和放療后 4 W 血清 TGF－β差異均無統計學意義（P＞0.05）。 見表 4。

表2 各組患者RILD評估及診斷情況

表3 各組患者放射相關參數比較±s或n（%）］

表3 各組患者放射相關參數比較±s或n（%）］

注：與低劑量組比較，＊P＜0.05；與中劑量組比較，#P＜0.05。

低劑量組（n=23） 中劑量組（n=30） 高劑量組（n=25） F或χ2 P GTV（cm2） 277±39 283±49 268±57 0.582 0.561 PTV（cm2） 327±75 327±69 323±76 0.026 0.975全肺V5≥45% 5（21.7%） 11（36.7%） 16（64.0%）＊# 9.226 0.010 V10≥45% 4（17.4%） 12（40.0%） 18（72.0%）＊# 14.784 0.001 V20≥29% 4（17.4%） 13（43.3%）＊ 20（80.0%）＊# 19.161 0.000 V30≥19% 2（8.7%） 10（33.3%）＊ 15（60.0%）＊# 13.967 0.001患肺V5≥71% 10（43.5%） 18（60.0%） 22（88.0%）＊# 10.675 0.005 V10≥56% 7（30.4%） 17（56.7%） 22（88.0%）＊# 16.514 0.000 V20≥46% 5（21.7%） 15（50.0%）＊ 19（76.0%）＊# 14.108 0.001 V30≥42% 2（8.7%） 13（43.3%）＊ 18（72.0%）＊# 19.689 0.000全肺 MLD≥17.5 Gy 5（21.7%） 30（100.0%）＊ 25（100.0%）＊ 55.957 0.000患肺 MLD≥23.5 Gy 3（13.0%） 30（100.0%）＊ 25（100.0%）＊ 64.318 0.000 MLD（Gy） 21.8±5.2 40.0±5.6＊ 63.0±2.1＊# 483.808 0.000

表4 各組患者血清炎癥因子水平比較（±s）

表4 各組患者血清炎癥因子水平比較（±s）

注：與低劑量組比較，△P＜0.05；與中劑量組比較，▲P＜0.05；與基礎值比較，＊P＜0.05；與放療后 1W 比較，#P＜0.05。

低劑量組（n=23） 中劑量組（n=30） 高劑量組（n=25） F P IP－10（pg/mL）基礎值 246.8±29.0 247.3±33.5 254.7±21.6 0.598 0.553放療后 1 W 253.5±27.7 440.4±34.6＊△ 465.8±52.2＊△▲ 207.576 0.000放療后 4 W 354.7±48.8# 488.7±103.6＊#△ 551.4±66.9＊#△▲ 38.371 0.000 TIMP－1（ng/mL）基礎值 1.28±0.24 1.14±0.30 1.26±0.32 1.888 0.158放療后 1 W 1.15±0.28 1.09±0.28 1.11±0.25 0.255 0.775放療后 4 W 1.10±0.28 0.97±0.18＊#△ 0.86±0.07＊#△▲ 9.384 0.000 IL－6（pg/mL）基礎值 12.5±2.8 12.8±4.1 13.9±3.5 1.106 0.336放療后 1 W 13.5±3.0 33.2±2.8＊△ 35.4±3.9＊△▲ 333.963 0.000放療后 4 W 13.0±2.6 27.2±8.6＊#△ 31.8±5.1＊#△▲ 59.339 0.000 TGF－β（pg/mL）基礎值 4.80±1.20 4.47±1.32 4.14±1.55 1.367 0.261放療后 1 W 4.39±1.49 5.51±1.14＊△ 6.22±1.21＊△▲ 12.549 0.000放療后 4 W 4.48±1.37 5.17±0.95＊△ 5.87±1.22＊△▲ 8.493 0.000

3 討論

該研究發現放療劑量的增加，患者的全肺V5≥45%、全肺 V10≥45%、全肺 V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺 V5≥71%、患肺 V10≥56%、患肺V20≥46%和患肺V30≥42%比例依次升高。與低劑量組比較，中劑量組和高劑量組的全肺MLD≥17.5 Gy 及患肺 MLD≥23.5 Gy 比例明顯增加，但中劑量組和高劑量組比較差異無統計學意義。放療劑量增加導致血清炎癥因子 IP－10、IL－6和 TGF－β升高而TIMP－1降低。

RILD是肺癌患者胸部放療最重要的劑量限制性因素，表現為放射性肺炎（radiation pneumonitis，RP）和肺纖維化，并與患者年齡、吸煙史、治療前肺功能（FEV1/FVC%）、腫瘤位置、是否手術、聯合化療等相關［7］。 該研究入選的三組患者年齡分別是（62.8±12.5）、（65.1±10.5）和（67.6±13.3）歲，而年齡≥60 歲是RILD發生的獨立風險因素之一，其風險是＜60歲患者的 2.73倍［8］。 低劑量組、中劑量組和高劑量組 患者 RILD 發生率分別是 17.4%（4/23）、56.7%（14/30）和 76.0%（19/25），提示高劑量放療是引起RILD的關鍵因素。

RILD發生的程度與超過肺放射性耐受量的肺體積大小有著非常密切的關系。有研究發現，全肺及患肺的 V5、V10、V20、V30 與 RILD 的發生率呈線性相關［3］。中國醫學科學院腫瘤醫院對接受三維適形放射治療的107例局部晚期NSCLC進行劑量學參數與RP發生的相關性分析，發現V5、V13、V15、V20、V30和MLD均與RP的發生有很強的相關性，其中 V20、V25 和 MLD 相關性最強［9］。 Wang等［10］的回顧性研究發現當V5≤42%時，≥3級 RP的發生率是3%；V5＞42%則RP發生率顯著提高為38%，認為V5是RP最有意義的評估參數。該研究發現，三組患者的 MLD 分別是（21.8±5.2）、（40.0±5.6）和（63.0±2.1） Gy，放療劑量的增加，患者的全肺V5≥45%、全肺 V10≥45%、全肺 V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺 V5≥71%、患肺 V10≥56%、患肺V20≥46%和患肺V30≥42%比例依次升高，RILD的發生率依次增加。

RILD是肺組織內炎性細胞（淋巴細胞）趨化和炎性因子釋放介導的急性自發性免疫反應，與肺泡Ⅱ型細胞和血管內皮細胞損傷關系密切。大量研究發現，肺部組織受放射線照射后肺泡巨噬細胞分泌和釋放大量炎癥因子，包括TGF-β、腫瘤壞死因子-α、IL-1、IL-6、IL-8 和纖維連接素等［11］。 該研究發現放療劑量增加導致血清炎癥因子IP-10、IL-6和TGF-β升高而TIMP-1降低。IP-10是單核細胞、內皮細胞和成纖維細胞在干擾素-γ的刺激下分泌的募集中性粒細胞的細胞因子［1，12］，而 TIMP-1 是慢性炎癥性肺部疾病中表達上調以抑制肺纖維化反應的基質金屬蛋白酶抑制蛋白［13］。

TGF-β是對肺組織纖維化起關鍵作用的促纖維細胞生長因子，低至0.5 Gy的電離輻射即可誘導TGF-β釋放。Wang等［14］的研究發現RP與對照組患者在放療前、放療開始后2 W、4 W和放療結束時血漿TGF-β水平均無明顯變化，但在放療后4 W將TGF-β水平與放療前水平的比值定為2.0，其預測RP的敏感性和特異性分別為66.7%和95.0%。Wang等的交叉效度研究［15］則發現 MLD、放療前IL-8水平和TGF-β1放療后2 W/放療前比值是預測RILD的風險因素。Arpin等的研究則提出血清IL-6水平的改變與RP的預后相關［16］，這與該研究一致。

綜上所述，高劑量的放療可明顯增加NSCLC患者發生RILD的風險，可能與V5、V10、V20、V30和MLD升高有關，同時激活肺部炎癥反應和纖維化，釋放相應的炎癥因子。

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