容積調(diào)強(qiáng)在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療中的應(yīng)用

李金凱, 曹遠(yuǎn)東, 李彩虹, 王沛沛, 孫新臣

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放療科, 江蘇 南京, 210029)

容積調(diào)強(qiáng)在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療中的應(yīng)用

李金凱, 曹遠(yuǎn)東, 李彩虹, 王沛沛, 孫新臣

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放療科, 江蘇 南京, 210029)

摘要:目的研究容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用到左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療中的優(yōu)勢(shì)。方法隨機(jī)選取10例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)患者，利用Monaco治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)3類治療計(jì)劃，分別為3DCRT計(jì)劃，IMRT計(jì)劃和ARC+CRT計(jì)劃，處方劑量為50 Gy/25f,比較靶區(qū)和危及器官受照劑量及計(jì)劃執(zhí)行效率，利用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果靶區(qū)劑量方面，V105%、V110%和Dmean均是ARC+CRT最小，IMRT次之，3DCRT最大(P<0.05)。靶區(qū)適形指數(shù)和均勻性指數(shù)方面，ARC+CRT計(jì)劃最好，分別為(0.803±0.043)和(1.049±0.011)。危及器官劑量，三種方式左肺低劑量V5差異顯著，3DCRT最低(P<0.05)，V30、V20的差異不明顯(P>0.05); ARC+CRT計(jì)劃心臟的Dmax最小(P<0.05); IMRT和ARC+CRT兩種方式在右肺、右側(cè)乳腺的V5和脊髓的Dmax方面有所增加(P<0.05)。結(jié)論左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后，ARC+CRT計(jì)劃能改善靶區(qū)劑量分布，減少心臟受照劑量和體積，提高計(jì)劃執(zhí)行效率。

關(guān)鍵詞:乳腺癌; 容積調(diào)強(qiáng); 劑量分布; 調(diào)強(qiáng)

放射治療在乳腺癌治療過(guò)程中扮演著重要角色。臨床上對(duì)于早期乳腺癌，保乳手術(shù)加放射治療被廣泛接受。其1～10年生存率與乳腺癌根治術(shù)一樣，局部復(fù)發(fā)率也一樣，但保留了乳房。乳腺癌三維適形放射治療技術(shù)(3DCRT)和調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)(IMRT)能改善乳腺劑量均勻度，減少乳腺周圍正常組織受照劑量，降低正常組織晚期并發(fā)癥的概率[1-2]。容積調(diào)強(qiáng)治療(VMAT)作為一種新的放射治療方式，近2年被廣泛用于多個(gè)部位腫瘤的研究，與IMRT的劑量學(xué)[3-6]比較顯示，VAMT與IMRT相比有相近或更好的劑量分布，減少機(jī)器跳數(shù)近50%，并可減少治療時(shí)間。本研究比較左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后單純的三維適形放療(3DCRT)、5野調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)和容積調(diào)強(qiáng)(VMAT)配合三維適形放療(ARC+CRT)等三種治療計(jì)劃，分析三種照射技術(shù)在靶區(qū)劑量分布和正常組織受照劑量上的差異。

1資料與方法

1.1　病例選擇

選取2014年11月—2015年3月于南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射治療中心接受保乳術(shù)后放療的10例左側(cè)乳腺癌患者，其中所有患者均為女性，年齡22～65歲，中位年齡43歲。術(shù)后病理證實(shí)為乳腺癌且手術(shù)切緣無(wú)殘留，術(shù)后病理分期為0～ⅡA期(T1～2N0M0), KPS≥70。

1.2　體位固定及CT掃描

患者取仰臥位，左側(cè)手臂上舉，使用比利時(shí)產(chǎn)Orfit胸部組件進(jìn)行體位固定，德國(guó)LAP可移動(dòng)激光定位系統(tǒng)在患者體表標(biāo)記治療中心。在德國(guó)西門子大孔徑CT模擬定位機(jī)上行平靜呼吸狀態(tài)下螺旋掃描，螺距=1，重建層厚5 mm, 掃描范圍從環(huán)甲膜水平至乳腺下緣5 cm, 根據(jù)Dicom協(xié)議將CT影像通過(guò)局域網(wǎng)傳送至治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3　靶區(qū)及危及器官的勾畫

臨床靶區(qū)(CTV)定義為左側(cè)乳腺腺體和乳房下的胸壁淋巴引流區(qū)，前界一般為胸廓皮下5 mm，后界緊貼胸壁。CTV向皮側(cè)外擴(kuò)2 mm，其他方向外擴(kuò)5 mm定義為PTV,前界不超過(guò)皮膚。危及器官(OAR)包括雙側(cè)肺、右側(cè)乳腺、心臟及脊髓。

1.4　治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

使用瑞典Elekta公司的Axesse電子直線加速器，能量選擇6MV X射線。2野3DCRT、5野IMRT和單弧旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)配合2野3D CRT治療計(jì)劃均使用Monaco5.0治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用蒙特卡羅算法進(jìn)行組織密度修正。PTV處方劑量50 Gy/25f，要求100%處方劑量包括95%的PTV。① 3DCRT計(jì)劃。使用MLC適形，采用傳統(tǒng)切線照射野方向，以保證左肺受照體積盡量少為原則，根據(jù)靶區(qū)劑量分布選擇合適角度的物理楔形板，使靶區(qū)劑量分布更加均勻; ② IMRT計(jì)劃。射野安排是在2野切線野的基礎(chǔ)上增加3個(gè)近似等角度的垂直于乳腺的射野所形成。逆向優(yōu)化得到射野強(qiáng)度分布，然后再轉(zhuǎn)換為子野序列; ③ ARC+CRT計(jì)劃。在傳統(tǒng)2野切線照射的基礎(chǔ)上增添1個(gè)Arc野，起始角范圍290°～315°，終止角范圍135°～160°，準(zhǔn)直器角度選擇315°或45°。其中3DCRT的靶區(qū)劑量貢獻(xiàn)比占65%以上，采用容積調(diào)強(qiáng)專用優(yōu)化算法，逆向優(yōu)化條件同5野IMRT。

1.5　治療計(jì)劃劑量學(xué)參數(shù)和執(zhí)行效率的比較

靶區(qū)比較參數(shù)包括PTV接受95%處方劑量的PTV百分體積(V95%),接受105%處方劑量的PTV百分體積(V105%),接受110%處方劑量的PTV百分體積(V110%)，平均劑量(Dmean)。靶區(qū)均勻性指數(shù)(HI)及適形度指數(shù)(CI)，HI=D5/D95；D5代表5%靶區(qū)體積的受照劑量，D95表示95%靶區(qū)體積的受照劑量，CI=(PTV95%/PTV)×(PTV95%/V95%)；PTV95%代表95%等劑量包括的PTV體積，PTV代表PTV體積，V95%代表95%等劑量線所包括的全部體積。兩參數(shù)均是越接近于1，劑量分布越好。

危及器官比較參數(shù)包括左肺接受5、20、30 Gy照射的百分體積(V5、V20、V30)和平均劑量(Dmean)；心臟比較接受30 Gy照射的百分體積(V30)、最大劑量(Dmax)和平均劑量(Dmean)。右肺及右側(cè)乳腺比較接受5 Gy照射的百分體積(V5)，脊髓比較接受到的最大劑量(Dmax)。比較三種治療計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)(MU)及開野權(quán)重。

2結(jié)果

2.1　靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)比較

三種計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋率V95%方面，ARC+CRT最好，5野IMRT最差；V105%,V110%和Dmean方面，均是ARC+CRT最小，5野IMRT次之，3D CRT最大。統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)比，除IMRT:ARC+CRT中的V110%外，其余均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ARC+CRT計(jì)劃在CI和HI方面最好，分別為(0.803±0.043)和(1.049±0.011)，與另外兩種方法相比有顯著差異。見表1。

表1　計(jì)劃靶區(qū)(PTV)劑量學(xué)參數(shù)比較

2.2　危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較

左肺劑量學(xué)參數(shù)比較：三種方式肺V30，V20的差異不明顯，但5野IMRT較3DCRT和ARC+CRT有改善趨勢(shì)；低劑量V5和Dmean方面，3DCRT與IMRT和ARC+CRT比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其降低了左肺低劑量受照體積。見表2。

表2　左肺劑量學(xué)參數(shù)比較

心臟劑量學(xué)參數(shù)比較：V30的差異不顯著，3DCRT最大為(10.9±2.03)；ARC+CRT的Dmax最??；低劑量受照體積，5野IMRT最多，Dmean最大，Dmax和Dmean三者相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

右肺和右側(cè)乳腺及脊髓劑量學(xué)參數(shù)比較：3DCRT計(jì)劃右肺、右側(cè)乳腺和脊髓均沒有受到照射，Dmax接近為0，IMRT和ARC+CRT兩種方式V5有所增加，其中前者增加較為明顯，兩者相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

表3　心臟、右肺、右側(cè)乳腺和脊髓劑量學(xué)參數(shù)比較

2.3　計(jì)劃執(zhí)行效率的比較

IMRT計(jì)劃?rùn)C(jī)器跳數(shù)(MU)為(740±77)，較3DCRT的(316±16)和ARC+CRT計(jì)劃的(373±29)增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3DCRT開野權(quán)重為100%，ARC+CRT為(73±7)，IMRT為0。

3討論

目前，臨床做全乳腺照射時(shí)應(yīng)用切線野加楔形板照射技術(shù)，可以較好地保護(hù)健側(cè)乳腺和肺組織，最大限度地縮小低劑量照射體積。但由于乳腺的特殊外形及乳腺不同部位寬度的不同，使放療時(shí)各部位源皮距不同，結(jié)果造成靶區(qū)內(nèi)劑量不均勻[7-8]。應(yīng)用全乳腺IMRT技術(shù)目的是希望使靶區(qū)內(nèi)劑量更加均勻，同時(shí)也減少靶區(qū)周圍正常器官受照劑量。5野調(diào)強(qiáng)技術(shù)，因?yàn)樵诖怪比橄俚姆较蛟黾恿?個(gè)射野，劑量均勻度會(huì)優(yōu)于2野3DCRT，但導(dǎo)致危及器官直接暴露在部分射野內(nèi)，無(wú)形中增加了其受照劑量，會(huì)使雙肺、心臟及右側(cè)乳腺低劑量區(qū)域受照體積相對(duì)增加，盡管左肺和心臟的高劑量區(qū)域體積有所下降。本研究中，IMRT的靶區(qū)劑量分布較CRT有所改善，但危及器官方面，如左肺的低劑量區(qū)V5，與CRT計(jì)劃相比增加了近一倍。這和一些報(bào)道[9]在橫斷面和冠狀面加對(duì)穿野或等間距射野、弧形照射，雖然能獲得均勻性較好的靶區(qū)劑量分布，但也造成了更多正常組織器官受照的結(jié)論相一致。

VMAT是近幾年發(fā)展起來(lái)的基于旋轉(zhuǎn)照射的動(dòng)態(tài)容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)，是在加速器機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，通過(guò)動(dòng)態(tài)多葉光柵連續(xù)運(yùn)動(dòng)，形成一系列子野，并通過(guò)改變劑量率，形成可變束流來(lái)完成，屬于一種兼有旋轉(zhuǎn)照射優(yōu)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)治療方式。Popescu等[10]報(bào)道了5例乳腺癌術(shù)后VMAT與9野IMRT的劑量學(xué)比較，結(jié)果顯示，兩種治療方式在靶區(qū)劑量分布和正常組織受照劑量上相似，而VMAT相對(duì)9野IMRT治療時(shí)間減少55%、機(jī)器跳數(shù)減少30%。單純VMAT計(jì)劃與IMRT相同，可以獲得更好的靶區(qū)適形度，靶區(qū)內(nèi)劑量分布更加均勻，但同樣會(huì)使雙肺、心臟及右側(cè)乳腺低劑量區(qū)域受照體積相對(duì)增加。

考慮到乳腺受呼吸運(yùn)動(dòng)及擺位誤差等的影響，在常規(guī)3DCRT技術(shù)中，通常使射野外邊界放至靶區(qū)外2 cm以確保乳腺在照射范圍內(nèi)，在一定程度上減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)靶區(qū)劑量的影響，而IMRT切線技術(shù)只能將MLC在靶區(qū)外的葉片外放，不能使所有子野外放，對(duì)擺位精度要求較高[11]。本研究通過(guò)對(duì)左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后容積調(diào)強(qiáng)配合3DCRT計(jì)劃的劑量學(xué)分析顯示，其既具有容積調(diào)強(qiáng)在靶區(qū)適形度和劑量均勻性上的優(yōu)勢(shì)，又同時(shí)包含了3DCRT降低周圍正常組織受照體積的特點(diǎn)。由于CRT劑量對(duì)靶區(qū)貢獻(xiàn)比占到65%以上，容積調(diào)強(qiáng)配合3DCRT計(jì)劃亦可以降低對(duì)擺位精度的要求。

VMAT計(jì)劃的優(yōu)化算法與IMRT計(jì)劃相比相對(duì)復(fù)雜，鐵劍等[12]報(bào)道單個(gè)全乳照射計(jì)劃優(yōu)化的時(shí)間大約需要40～50 min，但隨著治療計(jì)劃系統(tǒng)版本的升級(jí)，容積調(diào)強(qiáng)專用優(yōu)化算法的應(yīng)用，計(jì)劃耗時(shí)明顯縮短，大約僅需15 min左右。本研究中ARC+CRT計(jì)劃，總MU數(shù)較IMRT計(jì)劃減少近一倍，可以縮短治療時(shí)間，提高設(shè)備的利用效率，但由于逆向旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的子野數(shù)目控制點(diǎn)較多，在臨床實(shí)際操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的質(zhì)量控制程序，配合圖像引導(dǎo)技術(shù)，提高放射治療的精度。

VMAT是當(dāng)前放療技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并已經(jīng)在頭頸部等腫瘤的臨床治療中顯示了其優(yōu)勢(shì)，本研究證明了VMAT在乳腺癌保乳術(shù)后放療中具有非常顯著的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，但遠(yuǎn)期療效尚需進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。

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Application of volumetric modulated radiation therapy in the radiotherapy of patients with left breast cancer after breast-conserving surgery

LI Jinkai, CAO Yuandong, LI Caihong, WANG Peipei, SUN Xinchen

(DepartmentofRadiotherapy,TheFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedical

University,Nanjing,Jiangsu, 210029)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the advantage of the volumetric modulated radiation therapy in the treatment of patients with left breast cancer after breast-conserving surgery. MethodsFor each of 10 randomly chosen patients, 3 kinds of plan (3DCRT plan, IMRT plan and ARC+CRT plan) were designed by using the Monaco Treatment Planning System. The prescription dose was 50 Gy/25f, and 95% of target volume received this dose (i.e. D95%=50Gy). The dose distributions of the target and organs at risk exposure as well as the efficiency of plan execution were compared. The paired t-test with SPSS software was applied. ResultsWith regard to the dose distribution of PTV, the ARC+CRT plan was the best in V105%, V110% and Dmean (P<0.05). The conformity index (CI) of ARC+CRT plan was (0.803±0.043) and the homogeneity index (HI) was (1.049±0.011), which were the best as well (P<0.05). Concerning the dose of organs at risk exposure, the V30 and V20 of left lung had no significant difference (P>0.05), the 3DCRT was the lowest in V5 of left lung (P<0.05). The ARC+CRT plan was the least in the Dmax of the heart (P<0.05). The IMRT and ARC+CRT plans increased a little in V5 of right lung and right breast and Dmax of spinal cord (P<0.05). ConclusionImplementation of ARC+CRT plan for patients with left breast cancer after breast conserving surgery can improve the dose distribution of target, reduce the dose of heart and improve the efficiency of plan execution.

KEYWORDS:breast cancer; volumetric modulated radiation therapy; dose distribution; IMRT

通信作者:孫新臣

收稿日期:2015-05-27

中圖分類號(hào):R 737.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1672-2353(2015)21-059-04DOI: 10.7619/jcmp.201521016