不同剂量适形放疗对非小细胞肺癌患者放射性肺损伤及炎症的影响比较

罗 佩，李东涛

肺癌是病死率较高的恶性肿瘤，非小细胞肺癌（non－small cell lung carcinoma，NSCLC） 约占肺癌的85%，超过60%患者确诊NSCLC后需接受至少一次放疗［1，2］。放疗剂量提高肺癌的局部控制并改善生存［3］，但亦伴随正常组织不良反应。放射性肺损伤（radiation－induced lung damage，RILD）是肺癌患者接受放疗后出现的肺部不良反应，以肺炎和纤维化为主要表现，其发生率为 2%～37%［4，5］。 目前 RILD尚没有令人满意的治疗措施，肺功能状态关系到患者的疗效和生活质量。该研究拟研究放疗剂量与RILD的关系，检测炎症因子表达，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料该研究在医院医学伦理委员会批准和监管下进行，所有治疗和检测均获得患者及其家属的知情同意。选择2017年1月—2017年6月放疗科收治入院的接受三维适形放疗的NSCLC患者90例。入选标准：（1）组织病理证实为临床Ⅰ～Ⅲ期 （美国癌症研究联合会第6版）的NSCLC；（2）未行手术切除；（3）放疗中无远处转移；（4）放疗期间中断≤1 W。排除标准：（1）患者有严重心肺等重要脏器器质性疾病；（2）接受放疗中出现严重不良反应者或癌细胞严重扩散转移；（3）不能适应相应放疗剂量或对放疗敏感的患者。剔除标准：放疗中断或失访，未能严格按照医嘱进行放疗。

根据患者的放疗平均肺剂量（mean lung dose，MLD），将入选的患者随机分为低剂量组（10～30 Gy）、中剂量组（31～60 Gy）和大剂量组（＞60 Gy）。 患者一般临床资料比较：三组患者性别、年龄、吸烟史、肿瘤分期、肿瘤病理类型、原发灶部位、淋巴结转移情况、是否合并COPD及基础肺功能差异均无统计学意义 （均P＞0.05），说明三组患者一般临床资料均衡，具有可比性。低剂量组有7例患者因剂量不足导致肺癌放疗效果不佳而剔除研究，高剂量组有5例患者因不能承受高剂量放疗而退出研究。

1.2 放疗方法所有患者行胸部氟－18脱氧葡萄糖正电子发射型计算机断层扫描/计算机断层扫描（18F－FDG PET/CT，GE Discovery LS，美国）精确放疗定位，PET图像采用CT衰减校正和迭代法重建，并与CT图像融合。第2天行99Tcm标记的大颗粒白蛋白单光子发射型计算机扫描（99Tcm－MAA SPECT，GE Infinia，美国）灌注扫描。将获取的PET/CT及SPECT三维重建图像导入Philips Pinnacle3治疗计划系统。按照PET/CT融合图像勾画肿瘤大体靶区（GTV），所有病例的靶区勾画是应用目测法逐层勾画，包括肺癌原发灶和转移淋巴结。在肿瘤大体靶区的基础上外扩 1.0～1.5 cm 形成计划靶区（PTV）。周围危及器官包括双肺（双肺体积减GTV），同侧肺（同侧肺体积减GTV）及功能肺（SPECT断层图像中放射性核素计数≥最大放射性强度30%的肺组织）。

表1 各组患者一般临床资料比较或n（%）］

表1 各组患者一般临床资料比较或n（%）］

低剂量组（n=23）中剂量组（n=30）高剂量组（n=25） F 或 χ2年龄（岁） 62.8±12.5 65.1±10.5 67.6±13.3 0.970性别（男） 17（73.9%） 23（76.7%） 18（72.0%） 0.159吸烟史（有） 22（95.6%） 28（93.3%） 22（88.0%） 1.060肿瘤分期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%）病理类型（鳞癌） 10（43.5%） 17（68.0%） 15（60.0%） 1.472原发灶部位（上中叶） 11（47.8%） 13（52.0%） 16（64.0%） 2.487淋巴结转移（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

由有经验的物理师制定三维适形（3D－CRT）计划，所有NSCLC患者按照肿瘤大小、范围和分期给予根治性放疗剂量。PTV处方剂量为2.0 Gy/次，5次/W，放疗4 W后复位行后程加速超分割放疗：给予 1.4 Gy/次，2 次/d，间隔至少 6 h。 所有放疗计划执行均由肿瘤放疗科及物理师评估，至少90%等剂量曲线包绕至少95%的计划靶区。危及器官限制：双肺接受20 Gy照射体积占全肺体积百分比＜35%，心脏＜50 Gy，食管＜60 Gy，脊髓＜45 Gy［6］。

1.3 观察指标

1.3.1 RILD的诊断及发生率比较 每周记录患者临床症状、体征及实验室检查，治疗第4周结束进行CT扫描评估肿瘤及肺内改变。根据NCI－CTC3.0评估标准：1级：无症状，仅影像学改变；2级：有症状，不影响基本日常活动；3级：有症状，影响基本日常活动；4 级：生命威胁，辅助通气；5 级：死亡［7］。 以评估2级以上诊断为RILD。

1.3.2 放射相关参数比较 包括 GTV、PTV、V5、V10、V20、V30 分别是指受到≥5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy剂量照射时的肺体积占全肺总体积的百分比、全肺MLD、患肺MLD和总放射剂量。

1.3.3 炎症反应检测 采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测放疗前、放疗后1 W和4 W的血清干扰素诱导蛋白－10（IP－10）、金属蛋白酶组织抑制蛋白（TIMP－1）、白介素 6（IL－6）和转化生长因子 β（TGF－β） 的表达。 其中 IP－10、TIMP－1、IL－6 和TGF－β ELISA试剂盒均购自武汉华美生物工程有限公司，所有操作均按照试剂说明书进行。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计学软件处理和分析数据，对计量资料先进行正态分布性检验，符合正态分布的以均数±标准差（x±s）表示，方差齐组间比较则采用独立样本t检验。计数资料用［n（%）］表示，组间比较采用 χ2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 RILD诊断情况与低剂量组比较，中剂量和高剂量组患者RILD发生率明显增高，分别是56.7%（14/30）和 76.0（19/25），差异均具有统计学意义（P＜0.05）。高剂量组患者 RILD 的发生率明显较中剂量组增加，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表 2。

2.2 放射相关参数比较三组患者的GTV和PTV差异均无统计学意义（P＞0.05）。高剂量组患者的全肺V5≥45%、全肺V10≥45%、患肺V5≥71%和患肺V10≥56%比例较中剂量组和低剂量组显著升高（P＜0.05）， 而中剂量组和低剂量组的全肺 V5≥45%、全肺V10≥45%、患肺V5≥71%和患肺V10≥56%比例差异无统计学意义（P＞0.05）。高剂量组患者的全肺V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺V20≥46%和患肺V30≥42%比例较中剂量组和低剂量组显著升高（P＜0.05），且中剂量组患者的全肺 V20≥29%、全肺V30≥19%、患肺 V20≥46%和患肺V30≥42%比例较低剂量组亦明显增加（P＜0.05）。与低剂量组比较，中剂量组和高剂量组的全肺MLD≥17.5 Gy 及患肺 MLD≥23.5 Gy 比例明显增加 （P＜0.05），但中剂量组和高剂量组比较差异无统计学意义（P＞0.05）。 三组患者的 MLD 分别是（21.8±5.2）、（40.0±5.6）和（63.0±2.1） Gy，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。 见表 3。

2.3 炎症反应检测与低剂量组比较，中剂量组和高剂量组患者放疗后1 W和4 W的血清IP－10和IL－6 均显著升高（P＜0.05）；且高剂量组患者放疗后1W和4W的血清IP－10和IL－6均较中剂量组患者显著升高（P＜0.05）。中剂量组和高剂量组患者放疗后1 W和4 W血清IP－10和IL－6均较治疗前基础值增加（P＜0.05），且放疗后 4 W 明显高于放疗后1 W（P＜0.05）。三组患者治疗前基础值和放疗后1 W血清 TIMP－10 差异均无统计学意义（P＞0.05），但放疗后4 W中剂量组和高剂量组患者血清TIMP－10较基础值和放疗后 1 W 显著降低（P＜0.05），同时均较低剂量组患者降低（P＜0.05）。与低剂量组比较，中剂量组和高剂量组患者放疗后1 W和4 W的血清TGF－β 均显著升高（P＜0.05）；且高剂量组患者放疗后1 W和4 W的血清TGF－β均较中剂量组患者显著升高（P＜0.05）。中剂量组和高剂量组患者放疗后1 W和4 W血清TGF－β均较治疗前基础值增加（P＜0.05），但放疗后 1 W 和放疗后 4 W 血清 TGF－β差异均无统计学意义（P＞0.05）。 见表 4。

表2 各组患者RILD评估及诊断情况

表3 各组患者放射相关参数比较±s或n（%）］

表3 各组患者放射相关参数比较±s或n（%）］

注：与低剂量组比较，＊P＜0.05；与中剂量组比较，#P＜0.05。

低剂量组（n=23） 中剂量组（n=30） 高剂量组（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 各组患者血清炎症因子水平比较（±s）

表4 各组患者血清炎症因子水平比较（±s）

注：与低剂量组比较，△P＜0.05；与中剂量组比较，▲P＜0.05；与基础值比较，＊P＜0.05；与放疗后 1W 比较，#P＜0.05。

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

3 讨论

该研究发现放疗剂量的增加，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。与低剂量组比较，中剂量组和高剂量组的全肺MLD≥17.5 Gy 及患肺 MLD≥23.5 Gy 比例明显增加，但中剂量组和高剂量组比较差异无统计学意义。放疗剂量增加导致血清炎症因子 IP－10、IL－6和 TGF－β升高而TIMP－1降低。

RILD是肺癌患者胸部放疗最重要的剂量限制性因素，表现为放射性肺炎（radiation pneumonitis，RP）和肺纤维化，并与患者年龄、吸烟史、治疗前肺功能（FEV1/FVC%）、肿瘤位置、是否手术、联合化疗等相关［7］。 该研究入选的三组患者年龄分别是（62.8±12.5）、（65.1±10.5）和（67.6±13.3）岁，而年龄≥60 岁是RILD发生的独立风险因素之一，其风险是＜60岁患者的 2.73倍［8］。 低剂量组、中剂量组和高剂量组 患者 RILD 发生率分别是 17.4%（4/23）、56.7%（14/30）和 76.0%（19/25），提示高剂量放疗是引起RILD的关键因素。

RILD发生的程度与超过肺放射性耐受量的肺体积大小有着非常密切的关系。有研究发现，全肺及患肺的 V5、V10、V20、V30 与 RILD 的发生率呈线性相关［3］。中国医学科学院肿瘤医院对接受三维适形放射治疗的107例局部晚期NSCLC进行剂量学参数与RP发生的相关性分析，发现V5、V13、V15、V20、V30和MLD均与RP的发生有很强的相关性，其中 V20、V25 和 MLD 相关性最强［9］。 Wang等［10］的回顾性研究发现当V5≤42%时，≥3级 RP的发生率是3%；V5＞42%则RP发生率显著提高为38%，认为V5是RP最有意义的评估参数。该研究发现，三组患者的 MLD 分别是（21.8±5.2）、（40.0±5.6）和（63.0±2.1） Gy，放疗剂量的增加，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的发生率依次增加。

RILD是肺组织内炎性细胞（淋巴细胞）趋化和炎性因子释放介导的急性自发性免疫反应，与肺泡Ⅱ型细胞和血管内皮细胞损伤关系密切。大量研究发现，肺部组织受放射线照射后肺泡巨噬细胞分泌和释放大量炎症因子，包括TGF-β、肿瘤坏死因子-α、IL-1、IL-6、IL-8 和纤维连接素等［11］。 该研究发现放疗剂量增加导致血清炎症因子IP-10、IL-6和TGF-β升高而TIMP-1降低。IP-10是单核细胞、内皮细胞和成纤维细胞在干扰素-γ的刺激下分泌的募集中性粒细胞的细胞因子［1，12］，而 TIMP-1 是慢性炎症性肺部疾病中表达上调以抑制肺纤维化反应的基质金属蛋白酶抑制蛋白［13］。

TGF-β是对肺组织纤维化起关键作用的促纤维细胞生长因子，低至0.5 Gy的电离辐射即可诱导TGF-β释放。Wang等［14］的研究发现RP与对照组患者在放疗前、放疗开始后2 W、4 W和放疗结束时血浆TGF-β水平均无明显变化，但在放疗后4 W将TGF-β水平与放疗前水平的比值定为2.0，其预测RP的敏感性和特异性分别为66.7%和95.0%。Wang等的交叉效度研究［15］则发现 MLD、放疗前IL-8水平和TGF-β1放疗后2 W/放疗前比值是预测RILD的风险因素。Arpin等的研究则提出血清IL-6水平的改变与RP的预后相关［16］，这与该研究一致。

综上所述，高剂量的放疗可明显增加NSCLC患者发生RILD的风险，可能与V5、V10、V20、V30和MLD升高有关，同时激活肺部炎症反应和纤维化，释放相应的炎症因子。

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