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放射性肺损伤的影响因素

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西部医学2012年9月第24卷第9期Med J West China,September 2012,Vo1.24,No.9 放射性肺损伤的影响因素 李小龙综述 党亚正审校 (懈放军第323医院放疗中心,陕西西安710054) 【摘要】 随着肿瘤综合治疗方案的广泛应用,胸部肿瘤治疗的疗效有了显著的提高,但是放射性肺损伤(radiation- inducedlunginjury)的出现,使得其成为胸部肿瘤放射治疗靶区剂量提高的主要因素之一,同时也影响肺癌、食管癌 等胸部恶性肿瘤患者放化疗后的生存质量和生存期。因此,预防和避免放射性肺损伤的发生对提高疗效至关重要,现将 放射性肺损伤的影响因素综述如下。 【关键词】放射性肺损伤;DVH;放射治疗 【中图分类号】R 730.55 【文献标识码】A 【文章编号】D0I:10.3969/i.issm 1672—3511.2012.09.071 放射性肺损伤的发生率各家报道不一,主要分为放射性肺 炎和放射性肺纤维化两个阶段,其中放射性肺炎是放射性肺损 损伤,并且最终导致整个肺受损,因此,认为剂量和体积是同等 重要的。在临床实践治疗计划的评价中,不仅要考虑照射剂 伤的早期表现。肺泡巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞、肺Ⅱ型 细胞是放射性损伤的四种靶细胞,内皮细胞和肺Ⅱ型细胞受照 射后,释放促炎性因子,诱导肺泡巨噬细胞释放促纤维化因子, 量,而且还要顾及到照射体积的,剂量和体积同 等重要。 1.1 V 、V1。与放射性肺损伤的相关性 Wang等[ ]回顾性分 析了223例接受3D-CRT的NSCLC患者发现V 是放射性肺 损伤最佳预测因子,疗后1年3级以上放射性肺损伤发病率在 Vs≤42 与Vs>42 组分别为3%和38 。Shi等[。]采用同 步放化疗并且放疗均采用IMRT(5 ̄7个照射野),进行多因素 分析发现V 。与3级以上的放射性肺炎发生率明显相关(P= 继而经过一系列自分泌和旁分泌过程刺激成纤维细胞增生和 合成细胞基质蛋白。目前认为放射性肺炎是一种淋巴细胞性 肺泡炎,可能是一种超敏反应的结果。由于是一种超敏反应, 所以放射性肺炎的发生不仅仅局限于照射野的范围内,其炎性 反应也可以扩展到照射野之外,对传统的放射性肺炎仅仅发生 在照射野之内的观点给予否定。现对影响放射性肺损伤的因 素综述如下。 0.015),当V o≤50 ,>5O 时,放射性肺炎发生率分别为 5.7 ,29.2 。Yom等[9]研究认为IMRT与3DCRT相比,放 1 剂量、体积与放射性肺损伤的相关性 目前DVH图是临床上应用较为广泛的评价放射性肺炎 的发生率的参数,DVH图上可以明确的显示其设计的剂量分 布,医生通过DVH参数来放射性肺炎的发生,从而 使得单纯使用放射剂量的大小等传统放射性肺炎预测因子退 居二线。在DVH参数中,肺的小剂量大体积与大剂量小体积 对放射性肺炎的发生率的影响一直是争论的焦点 Marks 等n]研究认为Vs与三级以上的放射性肺炎相关性最大,且放 射体积比放射剂量更重要。Gopal等[ ]研究认为DLco(carbon monoxide diffusion capacity)的变化与肺局部所受剂量明显相 射性肺损伤发病率更低,进一步研究表明3D-CRT V 水平提 高会导致肺毒性增加.而IMRT中V 虽然较高但放射性肺损 伤的风险较低。Anderson中心的研究发现双肺V 是多因素 分析中3级以上放射性肺炎发生的唯一因素。Schallenkamp 等[1。]认为V 。和V 。能够很好的预测放射性肺炎,其中当V 。 ≤32 、32 ~42 、V 。>43 放射性肺炎的发生率分别为 0 ~9 、10 ~2O 和>2O%(P<0.01)。新技术IMRT。 3DCRT等的应用虽然提高了靶区的适形性和靶区剂量,但是 也带来新的剂量分布特点,和过去普通放射治疗相比较增大了 周围正常的肺组织的照射体积,使得正常肺组织接受更多的小 关,当局部放疗剂量<10Gy时,DLco丧失0 ,10~20Gy的肺 丧失72 ,>20Gy的肺丧失9O%,正常肺接受>13Gy的照 射,DLco下降的曲线非常陡峭,由此推断,小体积的肺给予高 剂量的照射,即在临床中出现了小剂量大体积的特点。由于放 射线具有低剂量超敏的现象,即当剂量为0.2~O.5Gy时,很敏 感,但是对其后0.5~1.0Gy的敏感性明显下降,这种超敏反应 剂量的照射要优于对大体积的肺给予低剂量的照射。Yorke 等[3]认为大体积小剂量的损伤比小体积大剂量更大。Willner 可能是放射性肺损伤的重要原因之一。因此,随着放疗技术的 提高,Vs、V 。及V 。可能会在用DVH图对放射性肺损伤的预 等[43通过回归分析发现,当V 。增加1O%时放射性肺炎发生率 提高了1O ,而当V 增加1O 时,放射性肺炎发生率却提高 了2O ,因此推断出:大体积小剂量的照射比小体积大剂量的 受照更合理。Novakoma-Jiresova等[5]通过动物实验研究认 测中的作用越来越受重视,但是其可靠性还需进一步的基础实 验和临床研究的证实。 1.2 Vzo与放射性肺损伤的相关性 美国放射肿瘤协作组 (RTOG)在一个前赡性研究中发现,V:。<22%时,无放射性肺 炎发生;22%~31 时,8%的患者发生2级放射性肺炎,无3 级以上的放射性肺炎;≥32 时,发生了3级以上的放射性肺 炎;>40 时,出现了23 的3~5级的放射性肺炎,其中3例 死于并发症【“3。Asakura等c 对37例食管癌同步化疗患者 为,大剂量可能对病理变化影响大,而大体积则可能对肺功能 影响大。Dang等[6]研究认为,由于肺是一种并行器官,所以各 个小功能单位是相互平行的,虽然大体积小剂量的照射对许多 小的功能单位有害,但是小体积大剂量的照射可能逐步扩大了 西部医学2012年9月第24卷第9期Med J West China,September 2012,Vo1.24,No.9 进行分析,结果表明:当V 。<24 ,25 ~36%,≥37 时,放 射性肺炎(≥2级)的发生率分别为13%,33%和78%。Vz。是 以将RP的风险降低,但是其预测RP的把握度尚欠佳,应该采 用多个预测因子组成联合模式以提高预测RP的能力,但联合 两个以上的DVH参数的方法可能对于提高预测RP能力帮助 不大。Marks等_1 ]认为,如果将DVH和生物因素结合起来评 价,其结果可能更可靠。 2生物因子与放射性肺损伤的相关性 目前评价计划最常用的指标之一,临床应用中V <25 时,一 般认为治疗计划可以接受;Vz。为25%~35 时,需要对治疗计 划进行修改使得V 。降低;V 。>35%时,则应该放弃所设计的 治疗计划。 1.3 V 、V4。与放射性肺损伤的相关性Duke大学的Marks 2.1 ACE与放射性肺损伤的关系 国内文献报道[ ],对67 等[1。]前瞻性分析了100例行3D-CRT治疗的胸部肿瘤患者, 发现:V。。>35 时,有46%的患者发生了放射性肺炎;5 ~ 例肺癌胸部放疗40~50Gy时血浆中ACE(angiotensin-conver— ting enzyme)含量变化与DVH参数联合,预测放射性肺炎分 35 之间时,患者放射性肺炎的发生率只有2O 。Hernando 等[1 回顾性分析了201例未经手术治疗的NSCLC患者接受 放射治疗.其中39例(19 )发生放射性肺炎,并发现放射性肺 炎的发生与V3。的大小有关:当V3。≤17.7 时.RP(Radiation pneumonitis)的发生率为6 ;当V3o为17.8 ~24.5 时,RP 的发生率为24%(P<O.05)。Roeder等[ ]对242例SCLC采 用同步放化疗方案进行治疗的患者进行回顾性分析,放射性肺 炎发生率为13.6 ,其中3人由于放射性肺炎死亡,报道认为, 高剂量的放疗体积参数(V 。和V 。)与放射性肺炎有明显的相 关性,低剂量的放疗体积参数无相关性,当剂量体积分数从 1O 提高到3O%时,V 。、V 。、V 、V 。放射性肺炎发生率分别 增加了2 、7 、16%、78 ,因此,认为V 。在SCLC的计划评 价中是很好的预测放射性肺炎的指标。 1.4 MLD与放射性肺损伤的相关性Hernando等[1 研究 认为,MLD<10Gy时,放射性肺炎的发生率为10%;l1~20Gy 时,放射性肺炎的发生率为16 ;21~30Gy时,放射性肺炎的 发生率为27 ;>30Gy时,放射性肺炎的发生率为44.5%。 Roeder等L】 对242例SCLC的患者进行放射性肺炎的分析, 得出与Hernando相似的结论,当MLD<10Gy时,放射性肺炎 的发生率为7 ;11~20Gy时,放射性肺炎的发生率为19 ; >20Gy时,放射性肺炎的发生率明显增加。Yorke等[3]报道 当MLD>10Gy时,放射性肺炎发生率快速增加。Hideomi 等[1 ]对25例采用立体定向放疗的肺部肿瘤的患者进行分析, 放射性肺炎发生率较高为29 ,其中3人因放射性肺炎的并发 症死亡,得出的结论是,CI(conformity index)值(CI=TV/ PTV)和放射性肺炎明显相关,而MLD和Vx与放射性肺炎无 明显相关,但是MLD与V 存在明显的相关性。 1.5 NTCP与放射性肺损伤的相关性 Shi等_8]对94例局部 晚期NSCLC进行分析,其中严重放射性肺炎(≥3级)的发生 率为儿.7 ,对NTCP进行多因素分析发现,当NTCP> 4.2 时,放射性肺炎发生率为43.5 ;当NTCP≤4.2 时,放 射性肺炎发生率为1.4%。由于NTCP计算比较复杂,所以引 入NTCP经验模式中等效体积(Veff值)的概念。Veff的大小 也能代表放射性肺损伤的相对概率,而且计算相对简单。临床 资料显示,Veff<0.23时,≥2级放射性肺炎的发生率为6%; >0.23时,发生率为27 ,P一0.003,但多因素分析时P> 0.05[ 。 1.6 DVH图应用中存在的问题Rodrigues等[”]分析了12 篇DVH预测RP的研究后提出DVH参数与放射性肺炎的发 生有明显的关联,建立在DVH三维计划上的三维适形放疗可 析发现,ACE含量和全肺V 。组合是RP最强的预测因素。疗 中ACE含量ACE>506ng/ml且全肺V 。≤4O 时,RP的发 生风险最低,13例中无1例发生;当ACE≤506ng/ml且全肺 V o2>40 时.RP的发生风险达5O ,(6/12)。其他情况疗中 ACE>506ng/ml且全肺V1。>4O ,或疗中ACE≤506ng/ml 且全肺V 。≤4O 时RP的发生率为26.7 (P=0.008)。 2.2 TGF-aIl与放射性肺损伤的关系 Anseher等[2o3人在 1993年首先报道了TGF-Ol(transforming growth factor beta- 1)与放射性肺损伤有相关性,随后,多个临床试验发现放疗结 束时血浆TGF一171水平正常或快速回落至正常的病人发生RP 概率较小;相反放疗中血浆TGF一171的水平升高则可能预示有 较高的肺毒性。Fu等[2 报道将DVH参数V 和生物因子 TGF-311组成联合指标,将放疗后的患者按TGF-131<7.5ng/ml 且V <3O 为低危组,TGF一131>7.5ng/ml且V。。>3O 为高 危组,其它的分为中危组,结果发现3组问放射性肺炎的发生 率有明显差异,认为TGF-/31联合DVH参数可较好的提高预 测放射性肺炎的能力。相关生物因素的鉴定,有助于对那些接 受了高剂量的正常肺组织,且发生放射性肺毒性可能较小的患 者,提高肿瘤局部放疗剂量,使得局部控制率增加,从而使此部 分患者从中受益。 3化疗药物与放射性肺损伤的关系 最近一些年,肿瘤的综合治疗逐渐成为肿瘤治疗的新模 式,同步放化疗对放射性肺损伤也受到更多的关注。化疗药物 自身也可以引起广泛的肺毒性,引起早期的肺毒性药物有 MTX、BLM、CTX等;引起晚期肺纤维化的药物有MMC、BC- NU、BLM等。Monson等[2 ]报道了83例放射治疗或放化疗 综合治疗的肺癌病例,17例发生放射性肺炎,其中2例(10 ) 因放射性肺炎死亡;而且显示合用化疗者肺纤维化严重,肺纤 维化改变发生在照射野外。放射性肺炎发生在照射野外主要 原因是,照射野内激活的巨噬细胞迁徙至放射野外的区域或者 对侧肺,引起照射野以外的放射反应,称之为“远地伴随效应”。 Dang等-6]对93例NSCLC进行分析显示:RP≥2级的发生率 为49.5 ,其中2级和3级的RP发生率分别为33.3%和 16.1 ,放化疗的患者RP的发生率明显高于单独放疗患者, 分别为61.1%和42.1%。 4基础肺功能与放射性肺损伤的关系 肺功能容易受多种因素影响,在肿瘤的治疗过程中变化较 大,肺组织易合并发展缓慢的慢性肺疾病,从而降低了它在放 射性肺毒性的评价中的价值,因此,较少用肺功能作为参考指 标。Rancati等[2 报告了84例肺癌接受3D-CRT治疗的情况, ・ 1832・ 西部医学2012年9月第24卷第9期 Med J West China.September 2012,Vo1.24,No.9 little?An analysis of pneumonitis risk from dose-volume histo- gram parameters of the lung in patients with lung cancer treated 16.7 的患者发生≥2级的RP,认为COPD(chronic obstruc- tive pulmonary disease)是放射性肺炎的高危因素,它使肺组织 对放射线耐受性下降(P一0.026)。DLco是肺功能中研究较多 with 3D comformal fadi0therapy[J].Strahlenther Onkol,2003, 179 z548-556. 的指标。Abratt等[2 ]对肺癌患者放疗前后的肺功能的监测, 结果显示放疗后肺功能损害以弥散指标为主,一氧化碳弥散量 降低的发生率最高,下降程度也最大,达到15.66 ,放疗前后 对比有明显的差异。 5 其它因素 [6][5] Novakoma—Jiresova A,van Luijk P,van Goor H.et a1.Chan— ges in injury expression after graded volume irradiation of the rat lung[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,66:572. Dang J,Li G,Lu XB,et a1.Analysis of related factors associated with radiation pneumonitis in patients with locally advanced non- small—cell lung cancer treated with three-dimensional conformal 放射性肺损伤的发生是一个复杂的多因素影响的结果。 Robnett等[2 分析了144例肺癌患者发现女性的RP发生率高 于男性(15 和4 ),RP之所以会有性别差异是由于女性肺 体积相对较小,并且RP的发生可能和超敏反应、细胞免疫有 关,而女性更容易发生免疫性疾病。肿瘤的位置与放射性肺炎 的发生有相关性。Yamada等 ]报道肿瘤位置在肺部下端和 其他位置相比放射性肺炎发生率分别是70%和2O ,存在明 显的差异。这种差异可能是因为以下两方面的原因,首先,在 肺下端有高的灌注。增加了该位置的放射敏感性,其次,是肺下 端随呼吸的动度较大,肺照射的体积大大增加。Timmerman 等[2 应用立体定向放疗对不能手术,并且位于位置的早 期肺癌进行治疗。发现放射性肺炎发生率较高。Kocak等[2 ]报 道,由于多种因素的影响,约28 的放射性肺损伤不能最终确 诊。Zhang等[29]对253例接受过胸部放疗患者的ATM基因 的多态性分析,发现ATM的单核苷酸多态性与发生放射性肺 炎的风险具有相关性。因此,基因多态性的研究。可能为我们 预测放射性肺炎提供一种新的途径。 6小结 在胸部肿瘤放射治疗中,放射性肺损伤的预防需要综合考 虑诸多因素,除了考虑V 。、V 。、MLD等经典的DVH参数以 外,还需考虑V 、V 。、V 。、肿瘤部位、基础肺功能、化疗方案及 是否同步放化疗、生物因子等因素。放射性肺损伤是胸部肿瘤 放射治疗最主要的条件。在NSCLC中,常规处方剂量每 增加1Gy时,可以改善3~5年的存活率约为1%,减少约3 的死亡风险[3 ,因此,正确、客观的评价放射性肺损伤的出现, 在增加肿瘤局部控制率和提高患者生活质量中的地位举足轻 重。但这仍然需要我们进行不断的基础实验和相关临床因素 的综合研究,以便进一步指导临床实践。 【参考文献】 Eli Marks LB,Munley MT,Bentel GC et a1.Physical and biologi— cal predictors of changes in whole-lung function following tho— racic irradiation[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,1997,39:563— 57O. 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