雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后單射野中心與雙射野中心容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較*

劉旭紅，夏耀雄，陳曉，丁祥，趙永軍

650118 昆明，云南省腫瘤醫(yī)院/昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院/云南省癌癥中心 放療中心

早期乳腺癌保乳術(shù)后行全乳腺放射治療與乳腺癌根治術(shù)可取得相同的無病生存率[1-5]。保乳術(shù)聯(lián)合術(shù)后放療已經(jīng)成為治療早期乳腺癌的有效方法[6-10]。許多臨床研究顯示，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技術(shù)能改善靶區(qū)適形度及均勻性，同時(shí)減少靶區(qū)周圍危及器官(organs at risk,OAR)受照劑量[11-12]。早期雙側(cè)乳腺癌同期保乳術(shù)后放療是乳腺癌放療中較為特殊的病例，具有巨大的C型靶體、靶體的形狀和體積變化很大，且覆蓋范圍廣，目標(biāo)外側(cè)靠近皮膚，內(nèi)側(cè)靠近肺、心和肝臟，及易造成周圍正常組織在放療中受照劑量增加，因而放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)難度系數(shù)高。目前雙側(cè)乳腺癌同期保乳術(shù)后多射野中心與單射野中心的對(duì)比研究國內(nèi)很少有文獻(xiàn)報(bào)道。本研究針對(duì)雙側(cè)乳腺癌的多腫瘤靶區(qū)特性，采用VMAT技術(shù)分別設(shè)計(jì)單射野中心與雙射野中心兩種放療計(jì)劃方案，比較計(jì)劃靶區(qū)( planning target volume，PTV)劑量分布、適形性指數(shù)(conformaity index,CI)、均勻性指數(shù)(homogeneity index,HI)、OAR的劑量分布、計(jì)劃設(shè)計(jì)難度和機(jī)器跳數(shù)等，分析兩種計(jì)劃方案在雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后聯(lián)合全乳腺放療中的優(yōu)劣，為臨床應(yīng)用的可行性和效率性提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

隨機(jī)選取2017年1月1日至2020年6月30日云南省腫瘤醫(yī)院接受雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后聯(lián)合全乳腺放療的患者8例，女性，年齡33～65歲，中位年齡49歲。用Monaco計(jì)劃系統(tǒng)為每例患者分別設(shè)計(jì)單射野中心與雙射野中心兩種放療計(jì)劃方案。靶區(qū)輪廓，OAR及其他正常組織由同一組醫(yī)生勾畫完成。

1.2 方法

1.2.1 體位固定和CT掃描 8例患者均取仰臥位，采用碳纖維乳腺托架及熱塑體模固定，在定位激光標(biāo)記線交叉處放置金屬標(biāo)記點(diǎn)用于治療時(shí)的體位重復(fù)，手術(shù)瘢痕及乳腺組織用金屬線標(biāo)識(shí)。采用西門子大孔徑CT機(jī)(Siemens Sensation Open，孔徑82 cm)進(jìn)行定位掃描，層厚3 mm，范圍從下頜骨下緣到橫隔下緣5 cm。

1.2.2 靶區(qū)和OAR的勾畫 將掃描圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至Monaco醫(yī)生工作站，放療專業(yè)醫(yī)師依據(jù)國際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)第50、62號(hào)報(bào)告，參考腫瘤放射治療組指南，由同一組醫(yī)生確定雙側(cè)乳腺臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)，PTV及OAR輪廓。CTV包括皮下3 mm乳腺腺體及腺體下胸壁。PTV由CTV外放形成，左側(cè)為PTVL、右側(cè)為PTVR。胸壁內(nèi)側(cè)向肺方向外放5 mm，頭腳方向、乳腺外側(cè)向腋窩方向、內(nèi)側(cè)向胸骨方向各外放8 mm，皮膚方向不外放。同時(shí)勾畫OAR包括脊髓、心臟、肝臟及肺組織。

1.2.3 處方劑量和計(jì)劃要求 雙側(cè)乳腺處方劑量PTV(PTV=PTVL+PTVR)給予50 Gy/25 F的常規(guī)分割模式，每周5次，每次2 Gy的照射劑量，同時(shí)要求100 %的處方劑量覆蓋95%的靶區(qū)體積。OAR限量要求脊髓Dmax≤ 10 Gy；心臟V30≤5%，Dmean≤8 Gy；肝臟V20≤10%；單肺或雙肺V5≤65%，V20≤30%，Dmean<14 Gy；肝臟V20≤10%，Dmean<10 Gy。所有計(jì)劃由另外同一名物理師審核通過。

1.2.4 計(jì)劃設(shè)計(jì) 將入組的8例患者數(shù)據(jù)由醫(yī)生工作站傳至Monaco計(jì)劃系統(tǒng)。分別為每例患者設(shè)計(jì)兩組計(jì)劃，每組計(jì)劃均基于醫(yī)科達(dá)直線加速器(Elekta VersaHD，Sweden)設(shè)計(jì)。采用VMAT技術(shù)，雙射野中心組計(jì)劃設(shè)計(jì)需根據(jù)雙側(cè)靶區(qū)位置、形狀、輪廓定義兩個(gè)射野中心點(diǎn)，雙中心點(diǎn)設(shè)置是以雙側(cè)乳腺靶區(qū)(PTVL和PTVR)的幾何中心為各自初始點(diǎn)，然后將各自初始點(diǎn)分別移動(dòng)到雙靶區(qū)與肺組織交界處，形成雙弧雙中心(ISOL和ISOR)，并注意兩個(gè)弧之間的銜接。單中心點(diǎn)是設(shè)置于雙中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)(圖1)。

單射野中心射野分布依據(jù)雙側(cè)靶區(qū)范圍機(jī)架(Gantry)的起、止位置間的夾角為230°，雙射野中心射野分布依據(jù)雙側(cè)靶區(qū)形狀曲度設(shè)置Gantry的起、止位置間的夾角在220°～230°之間。射線能量為6MV X射線，弧的最大控制點(diǎn)設(shè)置為160個(gè)，算法運(yùn)用蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)模擬法，該算法被公認(rèn)是所有劑量計(jì)算方法中最精確的計(jì)算方法[13]。最小子野寬度為0.6 cm，劑量計(jì)算網(wǎng)格選擇0.3 cm，通量平滑為medium，統(tǒng)計(jì)不確定性為1%。將95 %的 PTV(包括PTVL和PTVR)接受50Gy的處方劑量且OAR達(dá)到臨床要求設(shè)置為預(yù)定的優(yōu)化目標(biāo)。優(yōu)化時(shí)采用分步優(yōu)化方式，優(yōu)化過程中反復(fù)查看斷層劑量分布曲線圖和劑量體積直方圖(dose-volume histogam，DVH)，反復(fù)優(yōu)化、反復(fù)調(diào)整直到第一步優(yōu)化能較好地滿足了優(yōu)化目標(biāo)，再進(jìn)入第二步的運(yùn)算。

計(jì)劃完成后，需要特別標(biāo)注兩個(gè)射野中心點(diǎn)的坐標(biāo)及名稱，提醒技師擺位需要查看并核對(duì)兩個(gè)中心，不能弄反，并經(jīng)過圖像配準(zhǔn)驗(yàn)證無誤方可執(zhí)行治療，治療時(shí)導(dǎo)入計(jì)劃也必須仔細(xì)核對(duì)計(jì)劃各項(xiàng)參數(shù)，必須嚴(yán)格執(zhí)行整個(gè)放療流程的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，確保從計(jì)劃到治療準(zhǔn)確無誤。

1.2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)及計(jì)劃評(píng)估 優(yōu)化完成后，根據(jù)放療計(jì)劃的靶區(qū)及OAR的劑量體積統(tǒng)計(jì)表、斷層劑量分布曲線圖和DVH對(duì)兩組計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估比較。評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：1)靶區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)：雙側(cè)靶區(qū)PTV(包括PTVL和PTVR)的D98(覆蓋98%PTV體積的劑量，表示靶區(qū)的最小劑量)、D95(覆蓋95%PTV體積的劑量，表示靶區(qū)的覆蓋率)、D2(覆蓋2%PTV體積的劑量，表示靶區(qū)的最大劑量)、D50(覆蓋50%PTV體積的劑量，表示靶區(qū)的中位劑量)、Dmax(靶區(qū)實(shí)際的最大劑量)和Dmean(靶區(qū)的平均劑量)；CI[(CI=(Vt,ref/Vt)×(Vt,ref/Vref)，式中：Vt,ref表示參考等劑量線面所包繞的靶體積、Vt表示靶體積、Vref表示參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積，CI值小于1且越接近1適形度越好]；HI[HI=(D2/D50)-(D98/D50)，HI越小劑量分布越均勻];2)OAR評(píng)價(jià)指標(biāo)：脊髓Dmax、左肺、右肺、全肺、心臟和肝臟的V5、V10、V20、V30及Dmean; 3)計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間和MU。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)選用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對(duì)兩組計(jì)劃方案得到的數(shù)據(jù)正態(tài)性分布采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，對(duì)符合正態(tài)分布的兩兩比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的兩兩比較采用非參數(shù)配對(duì)Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05(雙側(cè))。P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 雙側(cè)腫瘤靶區(qū)劑量結(jié)果分析

8例患者兩種放療計(jì)劃的劑量分布及計(jì)劃參數(shù)都能達(dá)到處分劑量要求。兩組計(jì)劃PTV的D95和Dmean差別不大，雙射野中心組CI劣于單射野中心組，但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。雙射野中心組PTV的D98、D50、D2、Dmax和HI均優(yōu)于單射野中心組[D98：(48.68±0.18) Gyvs(47.89±0.20) Gy，P=0.012；D50：(52.31±0.41)Gyvs(53.26±0.43)Gy，P=0.001；D2：(54.44±0.56)Gyvs(56.13±0.79)Gy，P=0.003；Dmax：(56.39±0.63)Gyvs(58.21±0.89)Gy，P=0.011;HI:0.12±0.02vs0.14±0.56 ,P=0.025]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)表明雙射野中心計(jì)劃劑量分布更均勻。具體參數(shù)指標(biāo)如表1所示，同一病例橫斷面和冠狀面劑量分布如圖2所示。

2.2 OAR劑量結(jié)果分析

雙射野中心組的脊髓的最大劑量Dmax明顯低于單射野中心組,雙射野中心組的左肺、右肺、全肺、心臟和肝臟等危及器官受照體積和平均劑量(V5、V10、V20、V30和Dmean)明顯低于單射野中心組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。具體參數(shù)指標(biāo)如表2所示。

2.3 PTV和OAR平均劑量-體積直方圖的比較

分別將每名患者的兩組PTV和各OAR的參數(shù)從計(jì)劃系統(tǒng)導(dǎo)出，分別計(jì)算出8名患者PTV和OAR每組計(jì)劃參數(shù)的平均值，輸入OriginPro8繪圖軟件，分別得到兩組計(jì)劃的PTV和OAR的劑量-體積直方圖，如圖3所示。圖中也可以看出雙射野中心組能明顯降低脊髓、心臟、肺和肝臟等OAR的受照體積和劑量，雙射野中心均勻性更好。

2.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間和機(jī)器跳數(shù)比較

單射野中心組與雙射野中心組計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間分別是(138.35±13.20)min和(159.41±19.28)min，P<0.05；MU分別是1 381.12±221.23和1 408.62±293.78,P>0.05。單射野中心組計(jì)劃設(shè)計(jì)因?yàn)樯湟爸行闹挥幸粋€(gè)，計(jì)劃設(shè)計(jì)難度相對(duì)降低，所以計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間縮短；單射野中心組機(jī)器跳數(shù)MU稍低，模擬機(jī)位置驗(yàn)證一次完成，加速器治療時(shí)僅需一次擺位就可以完成雙靶區(qū)治療，單射野中心組放療實(shí)施效率高一些。

3 討 論

乳腺癌發(fā)病率始終處于女性惡性腫瘤第一位，對(duì)女性健康危害極大[14-15]。保乳術(shù)后聯(lián)合放療是早期乳腺癌的常規(guī)治療方案，可以使局部復(fù)發(fā)率降低50%、死亡率降低16.7%[16]。另外，在保證療效的同時(shí)對(duì)患者心理、形體影響降到最低[17-18]。雙側(cè)乳腺癌極為少見，其發(fā)病率僅占單發(fā)乳腺癌的2%～3%[19]。近年來，隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，乳腺癌由彩色多普勒超聲、全視野數(shù)字化X射線攝影技術(shù)和乳腺磁共振三大檢查手段綜合診斷，雙側(cè)乳腺癌查出概率有所提高[20-25]。與單側(cè)早期乳腺癌相比，雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療區(qū)域范圍較廣、體積較大，靶區(qū)緊貼心臟、肝臟和肺組織，要求同時(shí)滿足雙側(cè)靶區(qū)的處方劑量，會(huì)增加OAR的受照體積，導(dǎo)致放療毒副作用增加，而放療引起的肺損傷、心臟毒性和繼發(fā)惡性腫瘤風(fēng)險(xiǎn)率與受照劑量相關(guān)[26-28]。因此，在滿足靶區(qū)處方劑量的同時(shí)，保護(hù)好OAR成為雙側(cè)乳腺癌放療計(jì)劃設(shè)計(jì)的難題，極具挑戰(zhàn)性。

Boman等[29]在雙側(cè)乳腺癌VMAT的單射野中心點(diǎn)和雙射野中心的研究發(fā)現(xiàn)，雙射野中心VMAT能明顯降低肺的平均劑量和受照體積，結(jié)果為全肺V5：54.5%±7.8%，V20：18.5%±2.8%，Dmean：(10.9±1.1)Gy，Boman的雙射野中心全肺的結(jié)果與本研究類似。而張磊等[30]在雙側(cè)乳腺癌同步放療設(shè)計(jì)中多射野中心及固定鎢門技術(shù)的應(yīng)用研究中，雙射野中心肝臟V5:32%±16.5%、Dmean:(626.1±160.1)cGy,心臟V20:13.2%±6.1%、Dmean：(814.9±307.5)cGy，脊髓Dmax：(1 410.5±253.510)cGy，均明顯高于本研究，可能與張磊等[30]的研究有50%的病例采用改良根治術(shù)有關(guān)。

本研究結(jié)果顯示，兩組放療計(jì)劃均能滿足臨床要求。兩組靶區(qū)PTV的靶區(qū)覆蓋率D95、平均劑量Dmean差別不大，雙射野中心組靶區(qū)適形度CI稍差一些(P>0.05)，但雙射野中心組PTV的其他指標(biāo)包括D98、D50、D2、Dmax和HI均優(yōu)于單射野中心組(P<0.05)，雙射野中心組靶區(qū)的劑量更均勻，冷熱點(diǎn)少；在OAR保護(hù)方面,雙射野中心組能降低脊髓的最大劑量,明顯降低肺、心臟和肝臟等OAR受照體積和平均劑量(P<0.05)，有效降低各器官放射性損傷的發(fā)生概率，在提高生活質(zhì)量和延長(zhǎng)生存期等方面有其深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值。從劑量學(xué)上來講，建議雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療優(yōu)先考慮雙射野中心技術(shù)。雙中心雖部分指標(biāo)有優(yōu)勢(shì)，但是在執(zhí)行過程中對(duì)于質(zhì)控的要求會(huì)更多，同時(shí)也會(huì)影響到技術(shù)人員的工作效率，以及患者位置的重復(fù)性，而這些都是我們治療患者時(shí)必須綜合考慮的。

基于乳腺癌靶區(qū)位置及形狀的特殊性，無論采用何種照射技術(shù)，均需以切線方向出束為主，以減少對(duì)OAR的輻射。雙射野中心選擇的兩個(gè)中心點(diǎn)分別靠左、右兩側(cè)靶區(qū)與肺組織的交界處，VMAT射野中包含了接近切線方向的子野，且在切線方向出束劑量所占比重高，對(duì)OAR輻射量少；單射野中心位于雙中心連線的中點(diǎn)，需兼顧兩側(cè)靶區(qū)，VMAT射野中難以形成接近切線方向的子野，在治療過程中對(duì)OAR的輻射量增加。這可能是造成雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)放療雙射野中心與單射野中心劑量差異的原因。

本研究探討了雙側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后采用單射野中心與雙射野中心VMAT的劑量學(xué)差異，可作為雙側(cè)乳腺癌不同臨床病例選擇合適放療技術(shù)的參考。由于研究病例數(shù)量有限，可能在結(jié)果上存在一定的誤差。本研究未考慮與定角切線野相比較的情況，在實(shí)際應(yīng)用過程中，劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)能否轉(zhuǎn)化為腫瘤控制率的提高有待于進(jìn)一步的觀察和研究。

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