Monaco 計劃系統(tǒng)Multicriterial 功能在乳腺癌改良根治術后計劃設計中的應用

鄭倩倩，高文超，曹 婧，曲榮榮，王丹鶴，陳文彰

據(jù)美國癌癥協(xié)會2020 年的癌癥統(tǒng)計報道， 乳腺癌是全球女性中發(fā)病率最高的惡性腫瘤[1]，已嚴重影響女性患者生活質(zhì)量。目前根治手術是治療乳腺癌的主要方法之一，但患者在接受根治手術后仍存在復發(fā)風險，其復發(fā)部位以胸壁和鎖骨上淋巴結為主[2]，為此絕大多數(shù)根治術后患者均需行輔助放射治療 （簡稱“放療”）以達到預防性目的。 對于根治術后乳腺癌患者，放療靶區(qū)靠近肺、健側乳腺、心臟等危及器官（organ at risk，OAR），這些OAR 的受照劑量會引發(fā)放射性損傷，甚至誘發(fā)死亡，因此物理師一直致力于如何在放療計劃設計過程中降低OAR 受照劑量。 調(diào)強放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）的應用是最常用、最廣泛的實現(xiàn)手段，筆者研究使用Monaco系統(tǒng)中計劃優(yōu)化過程的Multicriterial 功能，尋求一種既不影響患者靶區(qū)處方劑量， 也能夠進一步降低OAR 受照劑量的方法，為臨床選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇首都醫(yī)科大學石景山教學醫(yī)院（北京市石景山醫(yī)院）放療科2020 年9 月至2021 年9 月收治的行乳腺癌根治術術后放療女性患者20 例，年齡36 ～80歲，中位年齡59 歲；全組病例均經(jīng)細胞學或病理組織學證實；腫瘤直徑<2 cm 7 例，2~5 cm 13 例；單一病灶17 例，多個病灶3 例；TNM 分期Ⅱ期8 例，Ⅲ期12例。 病理依據(jù)美國癌癥研究聯(lián)合會 （American Joint Committe on Cancer，AJCC）第七版標準分期。

選擇標準：①年齡18 歲及以上；②經(jīng)病理細胞學或病理組織學診斷為乳腺癌且接受乳腺癌根治術后放療；③術后上肢活動無障礙，能充分外展上舉等作為入選標準。

排除標準：①晚期、復發(fā)或遠處轉移性乳腺癌患者；②擺位受限者；③合并嚴重心血管疾病、肝臟疾病、腎臟疾病等患者。

1.2 方法

1.2.1 CT 定位

患者采取仰臥位， 通過乳腺托架進行擺位固定，按照乳腺癌CT（GE Discovery RT）定位要求進行體表標記。 掃描范圍自眶下至中腹部，掃描層厚5 mm。

1.2.2 靶區(qū)和危及器官勾畫

靶區(qū)根據(jù)國際輻射學單位委員會（International Commission Radiological Unites，ICRU）83 號報告[3]在Monaco 5.51（Elekta 5.51）計劃系統(tǒng)中進行勾畫，其中計劃靶區(qū)（planning target volume, PTV）分為胸壁區(qū)（PTV1）和鎖骨上區(qū)（PTV2）。 OAR 通過MANTEIA 自動勾畫軟件進行勾畫。

1.2.3 計劃設計與分組

采用Monaco 5.51 計劃系統(tǒng)為每例患者制定兩種IMRT 計劃[每例患者均設計7 野IMRT 計劃，其中前后4 野用于照射胸壁區(qū)（PTV1），中間3 野用于照射鎖骨上區(qū)（PTV2）]。 第一種計劃在計劃優(yōu)化過程中使用Multicriterial 功能（IMRTM），第二種計劃復制第一種計劃并在優(yōu)化過程中去除Multicriterial 功能（IMRTNM），按照原來優(yōu)化參數(shù)進行重新優(yōu)化并計算結果。 兩種IMRT 計劃通過修改劑量歸一值使PTV1處方劑量均包繞95%靶區(qū)體積。

1.2.4 評估劑量參數(shù)

對于靶區(qū)： 比較兩種IMRT 計劃的最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、靶區(qū)均勻性指數(shù)（homogeneity idex，HI）和靶區(qū)適形性指數(shù)（conformal idex，CI）。HI=D5%/D95%， 其中：D5%、D95%分別為5%、95%靶區(qū)體積所接受的劑量。 CI= （VT,ref×VT,ref）/（VT×Vref），其中：VT,ref為參考等劑量線所覆蓋的靶體積；VT為靶區(qū)體積；Vref為參考等劑量線所覆蓋的總體積。

對于OAR：患側肺V5、V20及V30；健側肺V5；心臟V5、V30及平均劑量（Dmean）； 健側乳腺V5及平均劑量（Dmean）；脊髓最大劑量（Dmax）。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件。通過配對t 檢驗，對兩種計劃下的靶區(qū)和OAR 數(shù)據(jù)進行比較，以均數(shù)± 標準差形式表示。 P < 0.05 為差異有統(tǒng)計學意義，P <0.01 為差異有顯著統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩種計劃靶區(qū)劑量參數(shù)比較

對于兩種IMRT 計劃，PTV1、PTV2 參數(shù)均能滿足臨床需求， 但IMRTNM 計劃略優(yōu)于IMRTM 計劃。其 中PTV1 和PTV2 的Dmax，IMRTNM 計 劃 均 優(yōu) 于IMRTM 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。 見表1。

表1 兩種IMRT 計劃下靶區(qū)劑量參數(shù)比較Tab.1 Comparison of target dose between 2 IMRT plans

2.2 兩種計劃危及器官劑量參數(shù)比較

2.2.1 患側肺和健側肺劑量參數(shù)比較

IMRTM 計劃的患側肺V5、V20、V30及健側肺V5明顯低于IMRTNM 計劃，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表2。

2.2.2 心臟劑量參數(shù)比較

兩種計劃中， 心臟V5與V30受照劑量百分比接近，差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05）；IMRTM 計劃的心臟Dmean顯著低于IMRTNM 計劃， 差異有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01）。 見表3。

表3 兩種IMRT 計劃下心臟劑量參數(shù)比較Tab.3 Comparison of heart dose between 2 IMRT plans

2.2.3 健側乳腺劑量參數(shù)比較

兩種計劃中，健側乳腺V5受照劑量百分比接近，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；IMRTM 計劃的健側乳腺Dmean顯著低于IMRTNM 計劃， 差異有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01）。 見表4。

表4 兩種IMRT 計劃下健側乳腺劑量參數(shù)比較Tab.4 Comparison of healthy breast between 2 IMRT plans

2.2.4 脊髓劑量參數(shù)比較

IMRTM 計劃與IMRTNM 計劃比較，脊髓Dmax接近， 差異無統(tǒng)計學意義[（2 595.09 ±356.81）cGy vs（2 579.46±351.96）cGy。 t=0.593，P>0.05]。

3 討論

在女性惡性腫瘤中乳腺癌發(fā)病率較高[4]。 眾多研究表明，乳腺癌根治術后放療能夠大幅度降低局部復發(fā)率和患者死亡率[5，6]，相比于保乳術后放療的全乳腺靶區(qū)，根治術后乳腺癌患者放療范圍除了患側胸壁外，還需照射鎖骨上區(qū)，靶區(qū)范圍的加大導致OAR 照射范圍也隨之增加，這給放療物理師的計劃設計增加了難度。隨著放療設備的不斷發(fā)展，多種放療技術應用于根治術后乳腺癌的放療中， 如三維適形放療+電子線、調(diào)強放療、容積調(diào)強弧形放療（volumetric modulated arc therapy，VAMT）[7~11]。 筆者研究是通過Mo-naco 計劃系統(tǒng)在計劃優(yōu)化過程中Multicriterial 功能的使用與否，比較乳腺癌患者靶區(qū)和OAR 的劑量參數(shù)差異，為物理師的計劃設計提供參考。

對比兩種計劃的靶區(qū)劑量參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，IMRTNM 的HI 和CI 均優(yōu)于IMRTM，其中PTV1 的HI、CI差異有顯著統(tǒng)計學意義，PTV2 的HI、CI 差異無統(tǒng)計學意義；IMRTNM 的靶區(qū)Dmax、Dmean比IMRTM 更接近于處方劑量。 二者差異來源主要與Multicriterial 功能的使用有關，計劃設計參數(shù)優(yōu)化過程中，某些條件滿足，某些條件未得到滿足，通過此選項可以鎖定已經(jīng)優(yōu)化好的選項，而繼續(xù)進行下一步優(yōu)化對鎖定的條件不受影響。 當Multicriterial 選中時，系統(tǒng)持續(xù)的對所選擇的約束性函數(shù)進行追加優(yōu)化， 此功能將OAR 的目標函數(shù)優(yōu)先級適當提高，相應的靶區(qū)的目標函數(shù)優(yōu)先級會適當下降，直至影響到靶區(qū)劑量為止，計算出結果，但IMRTM 和IMRTNM 這兩種計劃方案均能滿足靶區(qū)劑量的治療要求。

乳腺癌患者的放射性肺炎、肺纖維化，低劑量輻射引發(fā)的二次腫瘤、放射性誘發(fā)心臟損傷，這些并發(fā)癥的出現(xiàn)對患者的后期生活產(chǎn)生巨大影響，甚至導致死亡[12]。 有文獻報道，肺V20低于31%時，放射性肺炎、肺纖維化的出現(xiàn)概率較低[13]，而V10＞50%時，放射性肺炎、肺損傷的發(fā)生概率加大，約為20%[14]。 眾多報道指出，隨著IMRT 技術的使用，低劑量輻射致癌現(xiàn)象不斷發(fā)生，尤其是乳腺癌放療患者，健側乳腺受到低劑量輻照，導致對側乳腺第二腫瘤發(fā)生率成倍增加[15]。因此如何降低肺、健側乳腺的受照劑量，減少晚期并發(fā)癥變的尤為重要。在筆者研究中，IMRTM 計劃除了脊髓以外（P>0.05），在肺、心臟、健側乳腺受照劑量保護方面均優(yōu)于IMRTNM 計劃， 且差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。因此，如何利用現(xiàn)有的計劃系統(tǒng)，充分發(fā)揮軟件自帶的各個功能，使患者放療計劃得到最優(yōu)狀態(tài)，是值得研究的。

綜上所述，根治術后乳腺癌患者放療中Multicriterial 功能的使用， 可以有效地降低OAR 受照劑量，減少晚期并發(fā)癥；尤其是在優(yōu)化過程中患側肺受照劑量過高，不能滿足臨床需求時，建議使用IMRTM 技術降低肺受照劑量，降低放射性肺炎的發(fā)生率，為臨床中放射性肺炎的預防提供參考。