非共面容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強技術(shù)在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后全乳加鎖骨區(qū)放療中的劑量學(xué)研究

李聰，李思涵，夏兵

中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科，遼寧沈陽110001

前言

自20 世紀90年代起，保乳手術(shù)成為早期乳腺癌的首選治療方法［1］。術(shù)后放療可以降低局部復(fù)發(fā)率，并提高長期生存率［2-3］。現(xiàn)今標準治療方案為全乳50 Gy，瘤床區(qū)加量10 Gy［4-5］。然而放療過程中，尤其是對于左側(cè)乳腺癌患者而言，心臟及肺的過多受量可能引發(fā)晚期毒性［6］。新的放療方式如三維適形調(diào)強放療（3D-CRT）、調(diào)強放療（IMRT）、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療（VMAT）、螺旋斷層放療（TOMO）、呼吸門控技術(shù)等可降低急性毒性［7-9］。隨著放療技術(shù)的逐步發(fā)展，由兩個切線野加楔形板的常規(guī)放療技術(shù)（CRT）到3D-CRT，劑量分布的均勻性得到改善，同時減少了對正常組織的照射［10］。歐陽淑玉等［11］發(fā)現(xiàn)在擺位準確度不確定情況下，CRT+IMRT 技術(shù)可以有效降低心肺劑量并提供更好的靶區(qū)均勻性。張慶懷等［12］發(fā)現(xiàn)CRT+VMAT技術(shù)在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療中靶區(qū)適形度優(yōu)于IMRT 技術(shù)，危及器官受量略高。同時，多項研究表明，非共面治療技術(shù)在膠質(zhì)瘤、鼻咽癌、肺癌、食管癌、肝臟腫瘤、宮頸癌中有劑量學(xué)優(yōu)勢［13-17］。因此，結(jié)合非共面技術(shù)以及VMAT技術(shù)的優(yōu)勢，本研究探討非共面VMAT（nVMAT）在左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后全乳加鎖骨區(qū)放療中的可行性及劑量學(xué)特點。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

選取中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科2018年9月～2019年3月期間臨床上接受VMAT的10例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后患者。患者年齡24～66歲，中位年齡47歲。

1.2 體位固定及CT定位

患者均采用仰臥位，使用一體板，雙手舉過頭頂，放置于乳腺托架，自由呼吸。CT掃描層厚5 mm，掃描范圍從口角到肝下緣。

1.3 靶區(qū)及正常組織勾畫

由乳腺組臨床醫(yī)師勾畫正常組織，包括心臟、肺、對側(cè)乳腺、脊髓、冠狀動脈、氣管。勾畫瘤床區(qū)GTV-TB，外擴1 cm形成P-GTV，給予處方劑量60 Gy/25 F；勾畫鎖骨上下淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移區(qū)CTV1及全乳CTV2，外擴1 cm形成P-CTV，給予處方劑量50 Gy/25 F。

1.4 計劃設(shè)計

10例臨床計劃均由兩名物理師在Raystation計劃系統(tǒng)上完成，在Elekta Synergy加速器上完成治療。計劃要求P-GTV達到處方劑量的95%，P-CTV達到處方劑量的90%，在保證靶區(qū)劑量的前提下危及器官保護盡可能達到心臟Dmean＜6 Gy、全肺Dmean＜8 Gy、左肺V20＜20%、對側(cè)乳腺Dmean＜3 Gy、脊髓Dmax＜20 Gy、冠狀動脈Dmax＜26 Gy、氣管V30＜30%。臨床共面VMAT計劃射野為兩個半弧，床角0°，兩個物理師設(shè)計的機架角分別為300°～160°、300°～178°。根據(jù)10例臨床共面計劃再設(shè)計nVMAT計劃，在原有兩個半弧基礎(chǔ)上增加兩個床角為90°、機架角330°～30°的半弧。除此之外設(shè)置一個對照組，對照組在臨床共面計劃基礎(chǔ)上增加兩個床角為0°、機架角330°～30°的半弧。非共面組與對照組的目標函數(shù)及權(quán)重與VMAT組完全相同，優(yōu)化至劑量無明顯改善。3組的布野如圖1所示。

圖1 3組的射野分布圖Fig.1 Distributions of radiation fields in 3 groups

1.5 評價參數(shù)

評價參數(shù)包括靶區(qū)適形度指數(shù)（CI）、均勻性指數(shù)（HI）、劑量梯度指數(shù)（GI）。計算公式如下［18-19］：

其中，VT,95%為95%處方劑量的等劑量線所包含的腫瘤體積；VT為腫瘤體積；Vx%為x%處方劑量的等劑量線所包含的體積；Dx%為受x%的靶區(qū)所接受的照射劑量。CI 值區(qū)間為0～1，越接近1 代表適形度越好；HI的理想值為0，隨著HI 值的增大，均勻性變差；GI 值越小表明劑量下降梯度越大。

危及器官評價參數(shù)包括心臟Dmean、V20、V30，全肺Dmean，左肺V5、V20，對側(cè)乳腺Dmean，脊髓Dmax，冠狀動脈Dmax，氣管V30、V40。此外，比較各計劃的機器跳數(shù)。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

計量資料用均數(shù)±標準差表示，采用SPSS 19 軟件對以上參數(shù)進行配對t檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量學(xué)比較

對比VMAT 組、nVMAT 組、對照組的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)，見表1；3 組兩兩配對t檢驗，P值見表2。從表中數(shù)據(jù)可知：對于靶區(qū)P-GTV，nVMAT 的CI 略優(yōu)于VMAT，HI 相似，GI 略差，三者比較皆無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）；對于靶區(qū)P-CTV，nVMAT的CI、HI及GI均略優(yōu)于VMAT，其中HI具有統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.049），CI及GI的無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

表1 P-GTV和P-CTV劑量學(xué)參數(shù)比較Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of P-GTV and P-CTV

表2 P-GTV和P-CTV劑量學(xué)參數(shù)比較的P值Tab.2 P values of the comparisons of dosimetric parameters of P-GTV and P-CTV

2.2 危及器官劑量學(xué)比較

對比3 組危及器官的劑量分布，見表3；3 組兩兩配對t檢驗，P值見表4。從表中數(shù)據(jù)可見：與VMAT相比，nVMAT 的心臟Dmean減少5.34%，全肺Dmean減少3.64%，冠狀動脈Dmax減少5.85%，對側(cè)乳腺Dmean減少3.97%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其中心臟劑量差異顯著。在心臟V30、左肺V20、氣管V30、V40方面，nVMAT略優(yōu)于VMAT，但無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。nVMAT 左肺V5增加了3.87%（P=0.001），脊髓的Dmax增加了4.38%（P＞0.05）。

表3 危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較Tab.3 Comparison of dosimetric parameters of organs-at-risk

VMAT組與對照組數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，各個危及器官的受量幾乎保持一致，說明弧數(shù)量的增加并未改善危及器官劑量。再對比nVMAT 組與對照組發(fā)現(xiàn)，在弧長相同的情況下，因非共面弧的引入，危及器官劑量得到改善，心臟、全肺及對側(cè)乳腺Dmean降低（P＜0.01），冠狀動脈Dmax也顯著降低（P＜0.001），患側(cè)肺V5及V20均降低（P＜0.05）。

表4 危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較P值Tab.4 P values of the comparisons of dosimetric parameters of organs-at-risk

圖2為一例患者橫斷面、矢狀位及冠狀位的劑量分布，可以看到nVMAT 計劃在低劑量區(qū)對對側(cè)的保護更具優(yōu)勢。

2.3 機器跳數(shù)

VMAT組、nVMAT組、對照組的機器跳數(shù)分別為（748.62±92.45）、（788.43±79.98）、（774.12±99.03）MU。相比VMAT組，nVMAT組的機器跳數(shù)增加了5.32%，且具有統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.038）。

3 討論

非共面技術(shù)已被證實在頭頸部腫瘤、肺癌、宮頸癌等多病種的放射治療中可改善危及器官受量，本研究旨在探討nVMAT 技術(shù)在乳腺癌全乳加鎖骨區(qū)調(diào)強中的可行性及劑量學(xué)特點。結(jié)合乳腺癌靶區(qū)的位置特性及所選患者定位CT 的掃描范圍，本研究所設(shè)計的非共面計劃采用床角90°、機架角330°～30°的半弧，床與機頭不會相碰，保證了治療過程中患者的安全。對比nVMAT 組與VMAT 組劑量學(xué)差異，研究結(jié)果顯示nVMAT 可以顯著降低心臟Dmean（P＜0.001）及冠狀動脈Dmax（P=0.002），在肺及對側(cè)乳腺的保護上也可起到一定作用。臨床靶區(qū)（P-CTV）CI、HI 及GI 略優(yōu)于VMAT，但優(yōu)勢不明顯，這可能與非共面的選擇相關(guān)，因為僅增加了一個方向上60°的非共面設(shè)計。由于nVMAT 組與VMAT 組的弧長不一致，因此本研究增設(shè)了一個對照組。對比VMAT 組與對照組發(fā)現(xiàn)，兩組靶區(qū)HI、CI和危及器官的受量均無明顯差異；對比nVMAT 組與對照組，發(fā)現(xiàn)危及器官受量降低，這說明劑量學(xué)改善并非是由于弧的增加而引起的，而是因為非共面的引入。

圖2 nVMAT與VMAT計劃中劑量分布對比Fig.2 Dose distributions in nVMAT and VMAT plans

本研究是基于自由呼吸狀態(tài)，Krauss 等［20］和Korreman 等［21］研究表明，相比于自由呼吸，深吸屏氣及呼吸門控均能很好地降低心臟損傷，但這同時對技術(shù)設(shè)備以及患者的依從性提出了更高要求。在未達到要求或治療機工作時間超負荷時，nVMAT 技術(shù)不失為一種優(yōu)選。本研究結(jié)果顯示在自由呼吸下，對于左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后放療患者，nVMAT 技術(shù)可以降低心臟、冠狀動脈以及肺的劑量，為臨床計劃設(shè)計提供一定參考。但同時非共面的引入，也會增加機器跳數(shù)、野外劑量、轉(zhuǎn)床誤差，制定臨床計劃時應(yīng)綜合考慮。