基于Monaco的不同布野方式在左乳腺癌保乳術(shù)后調(diào)強放療中的劑量學(xué)差異

潘 香, 楊 毅, 侯 宇, 袁美芳

(云南省腫瘤醫(yī)院/昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院 放射治療科, 云南 昆明, 650118)

在早期乳腺癌保乳術(shù)的綜合治療中, 放射治療不僅能提高局部腫瘤控制率，而且能提高患者的遠期生存率[1-2]。嚴(yán)恒琛等[3]研究表明，與全乳腺放療后瘤床序貫加量調(diào)強放射治療(IMRT)計劃相比，瘤床同步整合補量調(diào)強放射治療(SIB-IMRT)技術(shù)不僅保證了靶區(qū)均勻性、適形性以及不增加心臟、肺、對側(cè)乳腺受照射劑量，而且縮短了總治療時間、住院時間，降低了總治療費用。乳腺癌保乳術(shù)后放療的技術(shù)包括常規(guī)切線野(TW)、野中野正向調(diào)強(FIF-IMR)、靜態(tài)調(diào)強(s-IMRT)、動態(tài)調(diào)強(dMLC)、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(VMAT)、螺旋斷層放療(HT)等[4-6]。VMAT在出束時通過動態(tài)調(diào)節(jié)劑量率、機架運動速度和子野形狀獲得更多的自由度[7-9]。大量研究[10-12]表明, VMAT技術(shù)相較于IMRT技術(shù)可以獲得更優(yōu)的靶區(qū)適形度指數(shù)(CI)、均勻性指數(shù)(HI), 降低危及器官受照射劑量，有效縮短治療時間，提高治療效率。本研究比較左乳腺癌保乳術(shù)后單野雙弧(1F2A)、兩野雙弧(2F2A)、動態(tài)調(diào)強(dMLC)3種調(diào)強布野方式的靶區(qū)及危及器官的劑量學(xué)差異，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料

選取早期左乳腺癌保乳術(shù)后放療的女性患者12例，年齡36～50歲，平均43.0歲; 浸潤性導(dǎo)管癌10例，導(dǎo)管原位癌2例。

1.2 體位固定和CT掃描

患者取仰臥位，乳腺采用托架固定，雙手上舉后握于握桿固定位置，保證患者處于良好重復(fù)性舒適體位，并確保左側(cè)乳腺完全暴露?；颊弑３制届o自然呼吸狀態(tài)，描繪體表擺位標(biāo)記線并記錄擺位參數(shù)。使用西門子大口徑CT機(Somatom Sensation Open, 直徑82 cm)進行定位掃描，范圍為第2頸椎體下緣至第3腰椎體上緣(包括雙側(cè)全肺、乳房及鎖骨上區(qū))，層厚和層間距均為0.5 cm, 圖像數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳至瑞典醫(yī)科達公司的Monaco計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)勾畫

全乳腺靶區(qū)定義為臨床靶區(qū)(CTV)[13], 包括患側(cè)乳腺組織、胸大肌、胸小肌和肋間肌。靶區(qū)勾畫的上界為同側(cè)鎖骨頭下緣水平，下界為乳腺皺褶下2.0 cm, 后界為胸壁與肺的交界處，考慮劑量建成區(qū)的影響，前界勾畫在皮下0.5 cm; CTV外擴0.5 cm定義為計劃靶區(qū)(PTV)[14]; 同步勾畫出危及器官，包括左肺、右肺、右乳、脊髓、心臟。

1.4 計劃設(shè)計

直線加速器采用醫(yī)科達Versa HD(6 MV X射線), 160片Agility MLC、等中心5.0 mm葉片寬度，劑量率為0～600.0 MU/min, 在Monaco計劃系統(tǒng)(5.11版本)上分別設(shè)計1F2A、2F2A、dMLC計劃。設(shè)定最小子野跳數(shù)為5.0 MU, 最小子野寬度為0.5 cm, 3種計劃均采用蒙特卡羅算法，且目標(biāo)函數(shù)等優(yōu)化條件一致。PTV的處方劑量為25次，共50.0 Gy, 單次劑量2.0 Gy, 要求95%的處方劑量覆蓋95%的靶區(qū)體積，危及器官的限量為左肺V20<25%, 脊髓的最大劑量(Dmax)<1.5 Gy, 心臟的平均劑量(Dmean)<6.0 Gy。① 1F2A計劃: 采用共面單野雙弧, VMAT模式，起止角度為(140.0±10.0)～(320.0±10.0)°, 設(shè)置每個野弧數(shù)量為2, 每個弧最大控制點數(shù)為120, 兩弧度范圍相同，為(200.0±10.0)°。② 2F2A計劃: 采用共面兩野雙弧, VMAT模式，射野起止角度范圍為(140.0±10.0)～(120.0±10.0)°以及(340.0±10.0)～(310.0±10.0)°, 兩野剛好避開垂直胸壁的切線角度，形似“剪刀”，其余參數(shù)設(shè)置與1F2A計劃一致。③ dMLC計劃: 采用dMLC模式，在常規(guī)切線野內(nèi)側(cè)間隔10～15°增設(shè)2對照射野，即形成6野動態(tài)調(diào)強計劃，設(shè)置每個野最大子野數(shù)為20。

1.5 評價參數(shù)

靶區(qū)和危及器官的評估參考國際輻射單位和測量委員會(ICRU)83號報告[15], 采用PTV的95%的處方劑量的等劑量曲線包繞的所有區(qū)域的體積(Vref)、95%的處方劑量的等劑量曲線包繞的靶區(qū)體積(Vtref)、2%PTV受到的照射劑量(D2)、98%PTV受到的照射劑量(D98)和50%PTV受到的照射劑量(D50)來評價靶區(qū)受照體積和劑量。采用CI評價靶區(qū)的適形度, CI=(Vtref/Vt) ×(Vtref/Vref),Vt為靶區(qū)體積, CI值越接近1, 適形度越好。采用HI[16]評價靶區(qū)的均勻性, HI=(D2-D98)/D50, HI值越接近0, 表示靶區(qū)劑量均勻性越好。分別采用左肺V5、V10、V20、V30(5、10、20、30 Gy劑量照射的體積)、Dmean, 右肺V5、V10、Dmean, 心臟V5、Dmean, 脊髓Dmax以及右乳腺Dmean來評價危及器官的受量。統(tǒng)計3種計劃的子野個數(shù)和機器跳數(shù)。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 靶區(qū)劑量比較

3種計劃的靶區(qū)劑量均能滿足臨床要求, dMLC計劃得到的95%的處方劑量(即4 750 cGy的劑量)包繞的體積范圍均大于1F2A、2F2A計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 1F2A計劃的D2、D98、D50、CI、HI等各項參數(shù)均優(yōu)于2F2A、dMLC計劃，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 3種計劃靶區(qū)PTV劑量學(xué)及機器參數(shù)比較

2.2 子野數(shù)目及機器跳數(shù)比較

2F2A計劃、1F2A計劃、dMLC計劃的子野數(shù)兩兩相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 1F2A計劃、2F2A計劃的平均機器跳數(shù)均高于dMLC計劃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 3種計劃機器參數(shù)比較

2.3 危及器官劑量學(xué)比較

2F2A計劃得到的左肺V5、V10、V20、V30和Dmean均低于1F2A計劃和dMLC計劃，其中V5、V10、Dmean的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 與1F2A計劃相比, 2F2A計劃和dMLC計劃的右肺V5、V10和Dmean以及右乳的Dmean、脊髓的Dmax均降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 心臟V5和Dmean方面, dMLC計劃均高于1F2A計劃和2F2A計劃，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 3種計劃危及器官劑量學(xué)參數(shù)比較

3 討 論

VMAT是基于旋轉(zhuǎn)照射的動態(tài)容積調(diào)強技術(shù)，是在機架旋轉(zhuǎn)的過程中，通過動態(tài)多葉光柵連續(xù)運動形成一系列子野，同時改變劑量率，形成可變束流來完成，能在較短時間內(nèi)進行單弧和多弧的旋轉(zhuǎn)照射，目前已被廣泛應(yīng)用于保乳手術(shù)后全乳放療或全乳放療瘤床同步加量。研究[17-19]發(fā)現(xiàn)，乳腺癌保乳手術(shù)后VMAT計劃的靶區(qū)劑量分布、CI和HI均明顯優(yōu)于IMRT計劃，不僅可以縮短治療時間，還可以降低機器損耗率，提高執(zhí)行效率。本研究結(jié)果顯示, 1F2A、2F2A兩種VMAT方式得到的靶區(qū)適形性和均勻性都略優(yōu)于dMLC方式，這與李金凱等[12]研究結(jié)果一致。

Monaco計劃系統(tǒng)使用的蒙特卡羅算法優(yōu)化過程復(fù)雜，因此運算速度慢于卷積/疊加算法，但隨著計算機運算能力的提升，蒙特卡羅算法的運算速度較以往有較大的提升，因此Monaco計劃系統(tǒng)在臨床也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。陳濟鴻等[20]探討左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后患者放療采用Monaco和Pinnacle計劃系統(tǒng)VMAT計劃劑量學(xué)的影響，結(jié)果顯示，兩種計劃系統(tǒng)設(shè)計的VMAT計劃都能滿足臨床需求, Pinnacle的均勻性指數(shù)優(yōu)于Monaco, 差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05), 但Monaco在除了健側(cè)肺以外的其他危及器官的保護上都顯著優(yōu)于Pinnaele(P<0.05)。

SANTOS A M C等[21]研究提示，同側(cè)肺及對側(cè)乳腺在乳腺癌放療中具有較高壽命歸因風(fēng)險(LAR), 同側(cè)肺的劑量已被證明是造成乳腺癌放療所致放射性肺炎的原因，平均肺劑量和V20的劑量學(xué)參數(shù)與乳腺癌放射性肺炎的發(fā)生顯著相關(guān)[22]。本研究中, 2F2A計劃得到的左肺V5、V10、V20、V30和Dmean均低于1F2A計劃和dMLC計劃，其中V5、V10、Dmean的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。DARBY S C等[23]報道，乳腺癌放療過程中電離輻射對心臟的照射使心肌缺血性疾病的發(fā)生率平均增加7.4%。英國癌癥中心[24]報告指出，平均心臟接受的劑量小于3 Gy的乳腺癌放療對于女性乳腺癌患者的利益遠大于風(fēng)險。研究[25]還表明平均心臟劑量增加1 Gy會使心臟毒性風(fēng)險增加4%。Monaco計劃系統(tǒng)在優(yōu)化時增加了靶區(qū)兩側(cè)的照射劑量，減少了靶區(qū)上下方向的照射劑量。因此，本研究3種計劃得到的心臟劑量均遠低于劑量限值，其中2F2A計劃得到的心臟Dmean均低于1F2A計劃和dMLC計劃，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而dMLC計劃的右乳和脊髓劑量均低于1F2A計劃和2F2A計劃，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05), 2F2A計劃得到右乳的Dmean、脊髓的Dmax低于1F2A計劃，差異也有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

研究結(jié)果[26-28]表明, VMAT計劃在提高靶區(qū)適形性和均勻性的同時明顯增加了患側(cè)肺和心臟的低劑量受照體積。本研究中，采用兩野雙弧(2F2A)的布野方式進行VMAT計劃，靶區(qū)得到更優(yōu)劑量分布的同時，患側(cè)肺V5、V10、V20和Dmean以及心臟、健側(cè)乳腺、健側(cè)肺等全部危及器官的劑量都低于dMLC動態(tài)調(diào)強和1F2A方式布野的VAMT技術(shù)。2F2A的布野方式避開了射線垂直照射胸部，最大限度地減少了正常組織卷入照射野的體積，從而降低了危及器官的照射體積和劑量。不僅如此, 2F2A計劃還大大減少了子野的個數(shù)，這也是危及器官低劑量受照體積減少的原因之一。

綜上所述，在左乳腺癌保乳術(shù)后調(diào)強放療中，采用兩野雙弧布野方式的VMAT技術(shù)既能滿足臨床劑量學(xué)的要求，又能降低患側(cè)肺以及心臟等危及器官的受照劑量和體積，具有很高的臨床參考價值。