左乳癌改良根治術(shù)后放療中不同照射技術(shù)的劑量學(xué)研究

倪攀，郭昌，駱益宙

1.中國(guó)人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)空軍醫(yī)院放療科，江蘇南京210002 2.江蘇省腫瘤醫(yī)院放療科，江蘇南京210018

引言

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一。乳腺癌術(shù)后輔助放射治療顯著降低了患者的局部復(fù)發(fā)率和死亡率[1-2]，是標(biāo)準(zhǔn)治療的一部分。隨著放射治療設(shè)備的不斷發(fā)展，多種放射治療技術(shù)應(yīng)用于乳腺癌的放射治療中，提高了乳腺癌的放射治療療效。對(duì)于左側(cè)乳腺癌的患者，特別是改良根治術(shù)后行胸壁、內(nèi)乳和鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)放射治療的患者，由于心臟內(nèi)乳淋巴結(jié)區(qū)和胸壁接近，放射治療期間部分心臟經(jīng)常接受較大劑量，研究報(bào)告表明放射治療在提高乳腺癌局部控制率的同時(shí)可能增加心臟放射損傷（尤其是缺血性心臟疾?。┑奈ｋU(xiǎn)[3-4]，從而影響患者的長(zhǎng)期生存率和生活質(zhì)量，因此好的放射治療技術(shù)應(yīng)保證靶區(qū)劑量足夠的同時(shí)進(jìn)一步降低正常器官的受量[5]。左乳癌改良根治術(shù)后胸壁、內(nèi)乳及鎖骨上淋巴結(jié)放射治療實(shí)踐中三維適形放射治療（Three-dimensional Conformal Radiation Therapy，3DCRT）+elec、3DCRT、調(diào)強(qiáng)放射治療 （Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）和VMAT幾種放療技術(shù)都在使用。本研究通過(guò)比較這幾種技術(shù)在左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后胸壁、內(nèi)乳和鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)放射治療的劑量學(xué)特點(diǎn)，為醫(yī)學(xué)物理師在放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)中采用何種技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 病例與設(shè)備選擇

選取江蘇省腫瘤醫(yī)院2019年2月至5月左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)及Ⅰ、Ⅱ級(jí)腋窩淋巴結(jié)清掃術(shù)后需要行輔助放療的10例女性患者為研究對(duì)象，所有患者未行乳房重建術(shù)，且取得患者的知情同意。放療范圍均包括胸壁、鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)和內(nèi)乳區(qū)。設(shè)備為科萊瑞迪乳腺托架、德國(guó)Siemens Somatom Definition AS CT模擬定位機(jī)、瑞典Elekta Monaco5.1治療計(jì)劃系統(tǒng)，Elekta全數(shù)字化加速器Versa HD。

1.2 方法

1.2.1 定位

所有患者采用科萊瑞迪乳腺托架以及發(fā)泡模進(jìn)行固定，仰臥位，雙手上舉（大于或等于90°），使得胸壁與床平行。在Siemens Somatom Definition AS CT模擬定位機(jī)上進(jìn)行平靜呼吸狀態(tài)下的定位CT掃描，掃描范圍為頸1（C1）至腰4（L4），掃描層厚為5 mm。將定位圖像發(fā)送至Elekta Monaco 5.1治療計(jì)劃系統(tǒng)，由主任醫(yī)師參考腫瘤放射治療協(xié)作組織（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）勾畫指南進(jìn)行靶區(qū)及正常器官的勾畫。其中靶區(qū)包括胸壁（CTV_CW）、鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)（CTV_CNs）和內(nèi)乳淋巴結(jié)區(qū)（CTV_IMNs）。胸壁（CTV_CW）內(nèi)界一般到胸肋關(guān)節(jié)，鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)（CTV_CNs）包括鎖骨上淋巴引流區(qū)和腋窩淋巴引流區(qū)，內(nèi)乳淋巴結(jié)區(qū)（CTV_IMNs）定義為第1到第3肋間以內(nèi)乳血管為中心，左右各旁開1 cm的扁平區(qū)域，后界至胸膜，前界超過(guò)內(nèi)乳血管。勾畫的正常器官包括左肺、右肺、甲狀腺、心臟、左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域和右側(cè)乳腺。

1.2.2 計(jì)劃的設(shè)計(jì)

靶區(qū)的處方劑量均為50 Gy（2 Gy×25 f）。物理師在Elekta Monaco5.1計(jì)劃系統(tǒng)中進(jìn)行3DCRT+elec模擬計(jì)劃、IMRT和VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)。3DCRT+elec計(jì)劃采用26 Gy的X線照射后再采用24 Gy的電子線照射，26 Gy的X線照射為0°的鎖骨上野與胸壁+內(nèi)乳野的切線對(duì)穿野照射，為降低接野處的冷熱點(diǎn)，等中心點(diǎn)設(shè)置在胸壁CTV_CW和鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)CTV_CNs的相接部位，使得鎖骨上野與胸壁+內(nèi)乳野的切線對(duì)穿野照射均為半束照射。24 Gy的電子線照射 CTV_CW 拆分為 CTV_CW1和 CTV_CW2，CTV_CW1為垂直于胸壁的電子束，CTV_CW2與CTV_CW1存在20°～40°的夾角，根據(jù)深度選取6～10 MeV的射線能量，CTV_CNs和CTV_IMNs均為垂直的電子束，能量根據(jù)深度選取8～12 MeV的射線能量。IMRT 的計(jì)劃設(shè)計(jì)采用 300°、310°、330°、0、30°、120°、130°的七野調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，其中對(duì) 330°、0°和 30°進(jìn)行鎖野，只照射鎖骨上區(qū)域CTV_CNs。VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)分為兩種布野方式：第一種為 VMATpart：300°～350°和 95°～135°的兩個(gè)弧段旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，第二種為VMATcont：135°～300°的連續(xù)弧段旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)計(jì)劃。對(duì)于調(diào)強(qiáng)計(jì)劃處方劑量50 Gy分25次，要求95%的PTV(計(jì)劃靶區(qū))體積達(dá)到100%的處方劑量。危及器官劑量限制包括左側(cè)肺V5<65%、V20<35%；右側(cè)肺 V5<50%、V20<10%；心臟V30<10%、Dmean<15 Gy；脊髓V40<1%；其他如氣管、食管Dmax<50 Gy、甲狀腺Dmean<30 Gy、右側(cè)乳腺Dmean<7 Gy；患側(cè)肱骨頭等組織應(yīng)盡可能避開照射野。計(jì)劃設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

評(píng)估的數(shù)據(jù)包括CTV的適形指數(shù)（Conformal Index，CI）[6-7]、均勻性指數(shù) （Heterogeneity Index，HI）、最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）、平均劑量（Dmean）；肺的 V5、V10、V20、Dmean；心臟和左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域的 Dmean、V30、V40；右乳和甲狀腺的Dmean。CI的計(jì)算公式見式(1)。

其中Vt,ref為參考等劑量線面包繞的靶區(qū)體積，Vt為靶區(qū)體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。CI值的范圍是0～1，取值越接近于1，適形度越好。HI的計(jì)算公式見式(2)。

D5指在DVH圖上5%的靶體積對(duì)應(yīng)的劑量，D95指在DVH圖上95%的靶體積對(duì)應(yīng)的劑量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用OriginPro 9.1對(duì)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行箱式圖分析，采用取Anova中的Tukey分析方法[8-10]，比較組間的差異性，P<0.05顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 腫瘤劑量

CTV_CNs的劑量對(duì)比如圖1所示，從a圖中可以看出，針對(duì)鎖骨上淋巴結(jié)區(qū)CTV_CNs的腫瘤劑量，3DCRT+elec的計(jì)劃Dmax明顯高于其他技術(shù)，b圖中Dmin明顯低于其他技術(shù)，c圖中的平均劑量明顯低于其他技術(shù)。說(shuō)明3DCRT技術(shù)存在明顯的冷熱點(diǎn)問(wèn)題，并且欠量。

圖1 CTV_CNs的劑量數(shù)據(jù)分析

針對(duì)各個(gè)CTV的劑量數(shù)據(jù)，采用Anova進(jìn)行分析評(píng)估，評(píng)估的 CTV 數(shù)據(jù)包括 CI、HI、Dmax、Dmin和 Dmean，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

在表1中可以看出，對(duì)于CTV_CW、CTV_CNs和CTV_IMNs，3DCRT+elec技術(shù)的Dmin和Dmax均與其他三種技術(shù)間存在明顯差異。均勻性HI也明顯差于其它幾種技術(shù)。VMATcont靶區(qū)的均勻性和適形度在幾種技術(shù)中表現(xiàn)最好。

2.2 正常組織劑量對(duì)比

左側(cè)肺不同體積劑量圖如圖2所示，在a圖中可以看出VMATcont的V5較VMATpart低，b圖和c圖中顯示VMATcont的V20和平均劑量均較低。結(jié)果表明，VMATcont在左肺的保護(hù)中有一定的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，IMRT與VMATpart的劑量學(xué)結(jié)果相似。

圖2 左肺（患側(cè)肺）的劑量數(shù)據(jù)分析

圖 3a為心臟的平均劑量隨著 3DCRT+elec、IMRT、VMATpart和VMATcont技術(shù)，平均劑量逐漸增高；3b為左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域靠近靶區(qū)，VMATcont對(duì)于左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域有無(wú)論是V30、V40還是平均劑量均有劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)。另外3DCRT+elec的技術(shù)在左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域的保護(hù)也有一定的優(yōu)勢(shì)；3c右肺的平均劑量平均劑量隨著3DCRT+elec、IMRT、VMATpart和VMATcont技術(shù)的改變逐漸增高；3d為右乳的平均劑量隨著 3DCRT+elec、IMRT、VMATpart和 VMATcont技術(shù)的改變逐漸增高。

表1 CTV 的 CI、HI、Dmax、Dmin、Dmean劑量數(shù)據(jù)

綜合來(lái)看3DCRT+elec的照射方式，在除了左冠狀動(dòng)脈前支的平均劑量高于VMATcont外，其余危及器官的平均劑量均低于其他三種照射方式，在保護(hù)危及器官上有一定的優(yōu)勢(shì)。相反VMATcont除了左冠狀動(dòng)脈前支劑量低，其余危及器官的平均劑量均高于其他三種計(jì)劃。

圖3 正常組織的平均劑量數(shù)據(jù)分析

采用Anova分析評(píng)估的正常組織數(shù)據(jù)有肺的V5、V10、V20、Dmean；心臟和左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域的 Dmean、V30、V40；右乳和甲狀腺的Dmean，見表2。

在表2中可以看出，3DCRT+elec和VMATcont在OAR的保護(hù)上各有一定的優(yōu)勢(shì)。3DCRT+elec對(duì)于心臟、右肺和右乳Dmean低于其他三種方式。而VMATcont在左肺V20、心臟的V40和左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域Dmean、V40等參數(shù)上較其他技術(shù)有優(yōu)勢(shì)，但是在心臟、右肺和右乳的平均劑量比較高。

3 討論

目前的放射治療技術(shù)有二維放射治療、3DCRT、IMRT和旋轉(zhuǎn)容積IMRT等。乳腺癌的放射治療由于其位置的特殊性，在臨床實(shí)踐中多種技術(shù)并存。與保乳術(shù)后放射治療的靶區(qū)相比，改良根治術(shù)后的乳腺癌患者放射治療范圍除了包括患側(cè)胸壁外，通常還需要照射鎖骨上區(qū)和內(nèi)乳區(qū)[11-12]；靶區(qū)范圍擴(kuò)大，照射到的正常組織范圍不可避免的增加，從而增加了物理師設(shè)計(jì)計(jì)劃的難度。3DCRT和IMRT技術(shù)已在中國(guó)實(shí)施；Balaji等[13]早期的研究表明，與3DCRT相比，IMRT可以改善照射乳房?jī)?nèi)的劑量均勻性，增加心臟和患側(cè)肺的保護(hù)，但是會(huì)增加健側(cè)肺及乳腺的受照劑量，本研究中3DCRT+elec混合照射的方式靶區(qū)覆蓋率和均勻性較差，但對(duì)正常組織的保護(hù)是優(yōu)于調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的，這與Popescu等[14]的研究結(jié)果存在差異，分析原因在于本研究采用了X線加電子線混合照射的方式，其對(duì)正常器官的保護(hù)是好于全程X線3DCRT技術(shù)的。隨著技術(shù)的發(fā)展，VMAT技術(shù)在乳腺癌的放射治療中也得到了應(yīng)用，Popescu等[14]在后期的研究認(rèn)為VMAT在乳腺癌的放療中實(shí)現(xiàn)了類似IMRT的靶區(qū)覆蓋，并且危及器官的受量未出現(xiàn)明顯增加，治療時(shí)間上更短，有一定的優(yōu)勢(shì)；但是Badakhshi等[15]認(rèn)為VMAT在風(fēng)險(xiǎn)器官的劑量分布方面不如IMRT和3DCRT，特別是在低劑量水平，因此與IMRT或常規(guī)放療相比，VMAT不推薦用于乳腺癌治療。本研究中將VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)了VMATpart和VMATcont兩種方式，發(fā)現(xiàn)對(duì)于改良根治術(shù)后實(shí)施放療的患者，VMATpart與IMRT的劑量分布相似，健側(cè)肺和健側(cè)乳腺的劑量較低；VMATcont的劑量分布與Badakhshi[15]和Xu等[10]的研究結(jié)果相似，正常器官的低劑量水平增加，例如通常位于左乳癌射野外的右肺和右乳等器官的平均劑量均高于其他幾種技術(shù)，但是左肺的平均劑量、V10、V20和左冠狀動(dòng)脈前支區(qū)域的平均劑量明顯降低，心臟的高劑量區(qū)域的體積也較少。

表2 正常組織的劑量數(shù)據(jù)

Taylor等[3]的研究早期乳腺癌的放射治療可降低乳腺癌死亡率，但會(huì)增加其他死亡率，主要來(lái)自心臟病和肺癌。照射左側(cè)乳腺癌的平均心臟劑量可以是右側(cè)乳腺癌的兩倍或三倍。乳腺癌的切線野照射會(huì)顯著影響幾十年后右肺或左肺癌、心臟病引發(fā)的死亡率。綜合起來(lái)看乳腺癌的放射治療應(yīng)盡量避免心臟、左冠狀動(dòng)脈前支和肺的照射[16-19]，降低心臟病和肺癌等潛在危害，在這點(diǎn)看來(lái)3DCRT+elce和VMATcont的照射方式似乎在左乳癌改良根治術(shù)后的放射治療中在保護(hù)心臟和左肺上分別有一定的優(yōu)勢(shì)，但是傳統(tǒng)的3DCRT+elec的靶區(qū)存在欠量，均勻性和適形度較差，放療實(shí)踐中還存在接野的問(wèn)題，因此采用3DCRT+elec的照射方式時(shí)需要慎重考慮。目前先進(jìn)的VMATcont的治療方式由于能保證靶區(qū)劑量足量、患側(cè)肺V5在劑量限值要求之內(nèi)，并降低左冠狀動(dòng)脈、心臟和患側(cè)肺的高劑量體積，可能是一種值得推薦的治療方式，但此技術(shù)會(huì)增加健側(cè)肺、乳腺和心臟的平均劑量，實(shí)際使用中應(yīng)進(jìn)一步與臨床醫(yī)生探討，物理師可設(shè)計(jì)多種計(jì)劃，根據(jù)實(shí)際臨床需求進(jìn)行合理的選擇，提高放療效果的同時(shí)降低放療毒性。

4 結(jié)論

左乳癌改良根治術(shù)后胸壁、內(nèi)乳及鎖骨上淋巴結(jié)放療難度大，通過(guò)制定 3DCRT+elec、IMRT、VMATpart和 VMATcont四種放射治療計(jì)劃的比較分析認(rèn)為3DCRT+elec技術(shù)靶區(qū)劑量差但對(duì)正常器官保護(hù)好，VMATcont在保證靶區(qū)劑量的同時(shí)可降低左冠狀動(dòng)脈前支、心臟和左肺的高劑量體積，對(duì)降低乳腺癌放療毒性具有潛在優(yōu)勢(shì)。不同放療技術(shù)間靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)差異較大，在臨床實(shí)踐中物理師可制定多種放療技術(shù)的計(jì)劃，根據(jù)實(shí)際臨床需要進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的精準(zhǔn)放療。