主動(dòng)呼吸控制結(jié)合光學(xué)體表監(jiān)測在左側(cè)乳腺癌深吸氣屏氣放療呼吸訓(xùn)練中的應(yīng)用

李譚譚，覃仕瑞，李秀粉，李偉，張江鵠，宋永文，郇福奎，唐玉

1. 國家癌癥中心，北京 100021；2. 國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100021；3. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院放療科，北京 100021

引言

左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后全乳放療中，心臟劑量升高會(huì)明顯增加遠(yuǎn)期并發(fā)癥出現(xiàn)概率以及死亡率[1]。Darby等[2]對2196例接受全乳放療的乳腺癌患者進(jìn)行回顧性分析，心臟平均劑量每增加1 Gy，發(fā)生冠脈疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加7.4%。深吸氣屏氣（Deep Inspiration Breath-Hold，DIBH）放療技術(shù)可以使雙肺擴(kuò)張，心臟遠(yuǎn)離胸壁，大幅降低心肺輻射劑量[3]。Rochet等[4]研究表明，與自由呼吸（Free Breathing，F(xiàn)B）相比較，75%的行DIBH患者的心臟平均劑量、左前降支以及左肺劑量均明顯降低。左側(cè)乳腺癌患者接受DIBH放療前及放療后六個(gè)月隨訪結(jié)果顯示，心臟室壁運(yùn)動(dòng)積分指數(shù)及灌注功能均未發(fā)生變化，表征未發(fā)生心臟損傷[5]。

主動(dòng)呼吸控制技術(shù)（Active Breathing Coordinator，ABC）和自主深吸氣屏氣（Voluntary Deep Inspiration Breath-Hold，vDIBH）是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)DIBH的兩種主要方式。ABC是通過控制吸氣量來幫助病人實(shí)現(xiàn)屏氣，需用到移動(dòng)控制裝置、呼吸管、鼻夾、手閘、折射眼鏡等輔助設(shè)備以及口、眼、鼻、手協(xié)同配合，此技術(shù)對操作人員、消毒水平有很高要求，同時(shí)增加了培訓(xùn)及預(yù)約時(shí)間[6-8]。vDIBH主要應(yīng)用攝像頭監(jiān)測體外設(shè)備或體表信息實(shí)時(shí)表征呼吸水平，可由患者自主控制呼吸，無需其他輔助設(shè)備。目前常用在臨床的設(shè)備有實(shí)時(shí)位置管理系統(tǒng)（Real-time Position Management，RPM）（Varian，Palo Alto，CA）、AlignRT（VisionRT，London，UK）、Catalyst（C-RAD，Uppsala，Sweden）[9-12]，其中第一種為體外設(shè)備，后兩種為體表監(jiān)測。

患者宣教以及呼吸訓(xùn)練對于左側(cè)乳腺癌DIBH放療至關(guān)重要，本研究首次結(jié)合基于吸氣量控制的ABC技術(shù)和光學(xué)體表監(jiān)測技術(shù)，旨在評估兩種方法在呼吸訓(xùn)練中的相關(guān)性，探尋使用光學(xué)體表監(jiān)測的可行性以及閾值控制范圍，并比較兩種呼吸狀態(tài)下劑量學(xué)差異。

1 材料與方法

1.1 入組標(biāo)準(zhǔn)

18～70歲女性，左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后擬行全乳放療患者，全身治療前無內(nèi)乳和鎖骨上淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、無遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移、無基礎(chǔ)心臟病史，經(jīng)宣教培訓(xùn)后需要熟練掌握DIBH動(dòng)作，吸氣量＞1 L，屏氣時(shí)間＞35 s，并可連續(xù)重復(fù)上述動(dòng)作6次以上?；颊咭话阗Y料如表1所示。

表1 患者一般資料

1.2 主動(dòng)呼吸控制訓(xùn)練

結(jié)合ABC（Elekta，Stockholm，Sweden）屏幕和附件（手閘、吹嘴、過濾套件、折射眼鏡）對入組患者宣教培訓(xùn)，確認(rèn)患者知曉使用流程。病人取仰臥位于乳腺托架（CIVCO，Medical Solutions，Orange City，lowa）上，雙側(cè)上肢上舉，待平靜呼吸穩(wěn)定后囑患者最大限度進(jìn)行DIBH，三次測量取平均值記錄最大吸氣量Vmax。選擇最大吸氣量的80%V80%做為門控閾值，設(shè)定屏氣時(shí)間為35 s，如患者可連續(xù)完成屏氣三次以上，勾畫體表標(biāo)記線，分別在FB和DIBH下行CT掃描，掃描條件：120 kV、150 mAs、層厚5 mm。

1.3 光學(xué)體表監(jiān)測

Sentinel（C-RAD，Uppsala，Sweden）采用掃描激光和攝像器結(jié)合方案（圖1），應(yīng)用在模擬定位CT機(jī)房內(nèi)，在呼吸訓(xùn)練以及初次定位時(shí)采集患者輪廓和呼吸波形，無需在體表放置附件，虛擬門控點(diǎn)置于劍突下。在使用ABC訓(xùn)練同時(shí)，采集患者FB幅度、最大吸氣幅度以及最大吸氣量80%時(shí)的幅度，分別用AFB、Amax、A80%表示（圖2）。計(jì)算80%幅度與最大吸氣幅度比值（A80%/Amax）和80%幅度與FB幅度比值（A80%/AFB）。

圖1 Sentinel光學(xué)體表定位系統(tǒng)

圖2 虛擬門控點(diǎn)位置及呼吸幅度采集

1.4 劑量評估

患者DIBH和FB的CT圖像分別上傳至 Pinnacle 計(jì)劃系統(tǒng)，在定位CT上勾畫臨床靶體積，外放成計(jì)劃靶體積（Planning Target Volume，PTV），勾畫危及器官。計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，15例患者均予處方劑量全乳95% PTV、43.5 Gy/15次，制定切線野為主的固定野調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。記錄各患者兩種呼吸狀態(tài)下雙肺體積、全肺V20、心臟平均劑量以及心臟受到10 Gy和20 Gy的相對體積分?jǐn)?shù)（V10&V20）。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

使用GraphPad Prism 6.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，使用SPSS 21.0軟件對FB和DIBH兩種狀態(tài)雙肺體積差值與ABC吸氣量閾值、兩種呼吸狀態(tài)下心臟、肺劑量分別進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 吸氣量

15例患者使用ABC訓(xùn)練后FB與DIBH的CT影像上雙肺體積差值為（1570±192）cm3，ABC控制吸氣量閾值為（1467±106）cm3，P值為0.108，兩者無顯著性差異，對應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

圖3 CT影像體積差值與ABC吸氣量對應(yīng)關(guān)系

2.2 光學(xué)體表幅度比較

ABC呼吸訓(xùn)練同時(shí)使用Sentinel測量15例患者FB、80%最大吸氣量以及最大吸氣量的光學(xué)表面呼吸幅度（圖4），F(xiàn)B幅度平均為3.97 mm，95%CI為（3.2～4.7）mm；80%最大吸氣量幅度平均為12.1 mm，95%CI為（11.4～14.1）mm；80%最大吸氣量幅度與最大吸氣幅度比值（A80%/Amax）為0.78±0.12；80%最大吸氣量幅度與FB幅度比值（A80%/AFB）為3.24±1.08。139次 DIBH使用ABC控制36 s內(nèi)顯示吸氣量無變化的情況下，光學(xué)體表幅度下降超過3 mm為15人次，占比10.8%。

圖4 15例患者自由呼吸、深吸氣屏氣80%最大吸氣量、以及最大吸氣量時(shí)體表幅度

2.3 劑量學(xué)差異

DIBH與FB相比，心臟平均劑量（降幅平均為35.4%）、V10、V20、左肺平均劑量、全肺V20均顯著減低（P＜0.001），見表2。

表2 FB與DIBH心臟和肺劑量學(xué)比較

3 討論

左側(cè)乳腺癌DIBH放療在保證靶區(qū)照射準(zhǔn)確的同時(shí)，要確保心臟和肺受照體積穩(wěn)定可靠。Kaza等[13]研究表明，F(xiàn)B到DIBH雙肺吸氣量是保證位置準(zhǔn)確的重要因素。本研究對兩種呼吸狀態(tài)CT圖像上雙肺體積差值與ABC的吸氣量閾值進(jìn)行了比較，結(jié)果兩者無顯著差異，CT體積差值平均值略高于ABC吸氣量閾值，有1例患者前者明顯低于后者。基于ABC吸氣量計(jì)算原理，Remouchamps等[14]研究表明，患者在吸氣時(shí)如果氣流速率過快會(huì)造成吸氣量被低估。即使接受了呼吸訓(xùn)練，患者實(shí)際接受CT掃描時(shí)呼吸速率和幅度都會(huì)增加[15]。呼氣末的殘余氣量不穩(wěn)定造成呼吸基線水平發(fā)生漂移，相同吸氣量閾值下殘余氣量增加也會(huì)導(dǎo)致CT圖像上雙肺體積略高。與ABC吸氣量閾值相比有一例患者CT圖像上兩種狀態(tài)雙肺體積差值明顯較低，究其原因大概有以下兩種：① 胸式呼吸和腹式呼吸兩種呼吸模式不同，進(jìn)入胸腔氣體量也會(huì)不同。在病患宣教階段雖然告知患者采用胸式呼吸，但部分患者由于緊張也不能很好控制。與腹式呼吸相比較，病人采用胸式呼吸胸廓擴(kuò)張程度腹背方向最大有1.9 cm的差異，同時(shí)在緊張狀態(tài)更容易呈現(xiàn)胸式呼吸[16]；② 口含呼吸嘴如果漏氣，ABC設(shè)備是無法監(jiān)測的，使用光學(xué)實(shí)時(shí)追蹤對DIBH進(jìn)行質(zhì)量控制是必要的[15]。

光學(xué)體表監(jiān)測設(shè)備Sentinel使用激光投射在身體表面然后探測體表位置變化，虛擬探測點(diǎn)為直徑4 cm的圓圈置于劍突下。本研究基于吸氣量控制的ABC設(shè)備使用80%最大吸氣量作為門控閾值，同時(shí)監(jiān)測體表呼吸幅度，發(fā)現(xiàn)屏氣幅度與最大吸氣幅度比值平均為0.78，接近0.8，相對于呼吸基線水平DIBH呼吸幅度平均為12.1 mm。Ledsom等[17]對13例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后DIBH放療患者使用Sentinel監(jiān)測體表變化，研究發(fā)現(xiàn)DIBH幅度平均為16.5 mm，范圍為11.9～24.0 mm，與其總體水平接近，平均值略高于本研究。15例患者DIBH幅度與FB幅度比值平均為3.24，范圍為2～4 mm。Ledsom等[17]對30例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后DIBH放療患者使用RPM探測呼吸幅度變化，其研究表明DIBH幅度變化范圍為0.93～5.46 cm，平均為2.27 cm，DIBH與FB幅度比值平均為10.96，95%CI為（8.98～12.94）。兩種方法探測位置區(qū)域不同可能為結(jié)果差異較大的主要原因。

本研究發(fā)現(xiàn)在ABC設(shè)備顯示病人屏氣穩(wěn)定的情況下，體表幅度下降超過3 mm的占比接近10%。針對CT圖像上兩種呼吸狀態(tài)雙肺體積差值明顯小于ABC吸氣閾值病例的體表幅度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該病人在DIBH前呼吸基線水平下沉，DIBH幅度明顯低于平均水平，屏氣狀態(tài)下幅度下降6 mm。光學(xué)體表監(jiān)測作為無創(chuàng)無輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)，能夠幫助分析病人呼吸狀態(tài)，保證高效穩(wěn)定的屏氣狀態(tài)。ABC設(shè)備患者使用的呼吸管以及過濾套件需要執(zhí)行嚴(yán)格的消毒，在呼吸道傳染疾病流行的時(shí)期使用存在一定風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對吸氣容量要進(jìn)行嚴(yán)格的校準(zhǔn)質(zhì)控。相比之下，無接觸的光學(xué)體表監(jiān)測幫助實(shí)現(xiàn)vDIBH是更加簡單有效的選擇。針對病患基線水平的不同，使用光學(xué)體表監(jiān)測設(shè)備評價(jià)其屏氣質(zhì)量及治療可行性，進(jìn)而對擬行DIBH患者篩選，將是研究下一步開展的方向。

綜上所述，在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療呼吸訓(xùn)練中，使用光學(xué)體表監(jiān)測設(shè)備實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量DIBH是有效的。