左乳腺癌保乳術(shù)后正向調(diào)強(qiáng)與逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量及通過率比較

周 暉, 單書燦

(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院, 上海, 200025)

據(jù)國家癌癥中心[1-3]最新統(tǒng)計(jì)，乳腺癌居女性惡性腫瘤發(fā)病率首位。研究[4]表明，保乳術(shù)是乳腺癌早期的重要治療手段，術(shù)后放療可有效降低局部腫瘤復(fù)發(fā)率。本研究選取左乳腺癌保乳術(shù)后放療患者為研究對(duì)象，采用正向調(diào)強(qiáng)(f-IMRT)或逆向調(diào)強(qiáng)(IMRT)技術(shù)對(duì)乳腺癌保乳術(shù)患者進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，比較2種計(jì)劃的計(jì)劃靶區(qū)(PTV)和危及器官(OAR)的劑量學(xué)差異，并采用Gamma通過率分析2種放療技術(shù)的執(zhí)行程度，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

選擇上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射治療科的11例左乳腺癌保乳術(shù)后放療患者為研究對(duì)象，均使用同一大孔徑CT(Brilliance Big Bore, Philips)檢查采集三維圖像，掃描層厚 2 mm, 管電壓120 kV。獲取CT圖像后，由同一位放療科醫(yī)師勾畫PTV和OAR, 其中OAR包括心臟、左肺、右肺、左肱骨以及脊髓。

1.2 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

本研究分別采用IMRT和f-IMRT技術(shù)設(shè)計(jì)患者放療計(jì)劃。IMRT計(jì)劃執(zhí)行方式為多葉準(zhǔn)直器(MLC)靜態(tài)照射，包括110、120、130、305、315、325°共6個(gè)角度照射野，子野數(shù)30個(gè)，最小子野面積10 cm2, 最小子野跳數(shù)10 MU。f-IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)采用單組對(duì)穿野，射野角度為靶區(qū)橫斷面切線方向，使用野中野調(diào)強(qiáng)技術(shù)，共包括6個(gè)射野。2種治療計(jì)劃均采用飛利浦公司生產(chǎn)的Pinnacle3(9.10版本)治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)建立IMRT和f-IMRT計(jì)劃，直線加速器為醫(yī)科達(dá)公司生產(chǎn)的Synergy全數(shù)字化直線加速器放射治療系統(tǒng)。IMRT和f-IMRT計(jì)劃處方劑量為50 Gy, 單次劑量2 Gy, 共25次, 90%PTV受到的照射劑量(D90)均歸一到處方劑量50 Gy。所有計(jì)劃設(shè)計(jì)完成后均經(jīng)放療科醫(yī)生審核，分析IMRT計(jì)劃和f-IMRT計(jì)劃的劑量學(xué)差異，并確保各計(jì)劃滿足臨床要求。本研究采用的分析參數(shù)包括1%PTV受到的照射劑量(D1)、95%PTV受到的照射劑量(D95)、99%PTV受到的照射劑量(D99)、平均照射劑量(Dmean), 左肺接受5 Gy劑量照射的體積(V5)、20 Gy劑量照射的體積(V20)、30 Gy劑量照射的體積(V30)、Dmean, 心臟的V5、V20、V30、Dmean, 右肺的Dmean。

比較2種計(jì)劃相應(yīng)參數(shù)值以及平均偏差，并比較2種計(jì)劃的Gamma通過率。Gamma值分析是研究放療計(jì)劃通過率的主要技術(shù)手段，將Gamma值<1的體積占總體積的百分比定義為通過率[5]。Compass系統(tǒng)采集劑量信息并重建出三維劑量分布，通過比較TPS和加速器下實(shí)測劑量分布，計(jì)算Gamma值及獲得計(jì)劃的Gamma通過率。臨床應(yīng)用中通常采用3 mm/3%作為Gamma值的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，通過率≥90%表明計(jì)劃通過，可以用于臨床治療[6]。本研究分別以3 mm/3%以及更嚴(yán)格的2 mm/2%2種評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)對(duì)劑量分布進(jìn)行Gamma通過率分析。采用平均Gamma值(γmean)和Gamma通過率(Vγ<1)等參數(shù)分析通過率，γmean越接近0,Vγ<1越接近100%, 說明加速器對(duì)治療計(jì)劃的執(zhí)行誤差越小，通過率越高。

1.3 Compass三維驗(yàn)證系統(tǒng)

本研究采用的Gamma通過率驗(yàn)證設(shè)備為Compass系統(tǒng)(IBA Dosimetry, Germany), 該設(shè)備是IBA公司為放療計(jì)劃三維驗(yàn)證提供的解決方案。與傳統(tǒng)點(diǎn)劑量和面劑量驗(yàn)證以及其他三維驗(yàn)證產(chǎn)品比較, Compass三維驗(yàn)證系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠在患者CT檢查圖像上重建三維劑量分布，最大程度地模擬患者真實(shí)治療情況，因此被廣泛應(yīng)用于各類腫瘤治療計(jì)劃驗(yàn)證中[7-9]。Compass三維驗(yàn)證系統(tǒng)分為硬件和軟件2個(gè)部分，其中硬件部分主要包括加速器機(jī)頭懸掛支架以及MatriXX二維平板電離室矩陣。MatriXX系統(tǒng)由1 020個(gè)空氣電離室構(gòu)成，等間距排成32×32矩陣形式。電離室間隔7.62 mm, 有效測量面積為24.00 cm×24.00 cm。每個(gè)電離室直徑4.50 mm, 高度5.00 mm, 靈敏體積0.07 cm3，能夠精準(zhǔn)測量每一個(gè)點(diǎn)的劑量，減小平均效應(yīng)。測量時(shí), MatriXX被懸掛在源軸距(SAD)100.00 cm位置處，表面放置2塊1.00 cm厚的冰塊。軟件部分包括調(diào)試軟件Beam Commission和分析軟件Compass, 其中Beam Commission軟件用于測試直線加速器，測試項(xiàng)目包括光野、射野一致性、絕對(duì)劑量標(biāo)定等內(nèi)容。測試通過后，打開執(zhí)行驗(yàn)證計(jì)劃并采集劑量數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入Compass軟件，重建三維劑量分布圖，并與TPS劑量結(jié)果進(jìn)行比較。

2 結(jié) 果

2.1 劑量學(xué)分析

2種治療計(jì)劃PTV體積劑量參數(shù)D1、D95、Dmean比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。2種計(jì)劃的心臟和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)。見表1。

表1 IMRT與f-IMRT 對(duì)左乳腺癌保乳術(shù)后放療計(jì)劃劑量比較

2.2 Gamma通過率分析

在3 mm/3%標(biāo)準(zhǔn)下，IMRT計(jì)劃和f-IMRT計(jì)劃的PTV和OAR平均Gamma通過率均為90%以上, Gamma均值均為0.5以下，滿足臨床要求。f-IMRT計(jì)劃Gamma通過率高于IMRT計(jì)劃，其中PTV偏差較大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01); 2種計(jì)劃中的OAR Gamma通過率和Gamma值平均偏差較小。在2 mm/2%標(biāo)準(zhǔn)下, f-IMRT計(jì)劃PTV和OAR Gamma通過率均在90%以上，均高于IMRT計(jì)劃，其中PTV偏差較大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見表2。

表2 不同標(biāo)準(zhǔn)下Compass系統(tǒng)Gamma值及平均偏差結(jié)果比較

3 討 論

研究[10-15]表明，對(duì)于乳腺癌保乳術(shù)后患者，放療能夠提高腫瘤局部控制率，降低復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，使患者獲益。放療計(jì)劃設(shè)計(jì)作為腫瘤放療的重要環(huán)節(jié)，計(jì)劃質(zhì)量直接影響患者療效。乳腺癌保乳計(jì)劃設(shè)計(jì)技術(shù)通常分為IMRT和f-IMRT 2種計(jì)劃方式，治療計(jì)劃的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括2個(gè)重要指標(biāo): ① 劑量學(xué)分析, TPS治療計(jì)劃應(yīng)滿足臨床劑量學(xué)要求，靶區(qū)在得到充分照射的同時(shí)限制危及器官劑量; ② Gamma通過率分析，在直線加速器端，治療計(jì)劃被加速器精準(zhǔn)地執(zhí)行是劑量學(xué)評(píng)價(jià)的前提，而通過率反映了加速器對(duì)治療計(jì)劃的執(zhí)行程度。因此，一個(gè)好的治療計(jì)劃必須同時(shí)滿足劑量學(xué)和通過率的雙重要求。DVH作為劑量學(xué)分析的重要內(nèi)容之一，反映了三維劑量分布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，是劑量學(xué)分析的重要工具，而Gamma值通常作為放療計(jì)劃Gamma通過率的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本研究選取11例左乳腺癌保乳術(shù)后患者為研究對(duì)象，分別采用IMRT及 f-IMRT技術(shù)設(shè)計(jì)治療計(jì)劃，從劑量學(xué)和通過率角度分析2種技術(shù)的優(yōu)劣勢。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn), IMRT和f-IMRT 2種計(jì)劃均能滿足臨床治療要求，其中2種計(jì)劃的心臟和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01), 說明正向和逆向計(jì)劃在保護(hù)OAR的低劑量區(qū)和高劑量區(qū)擁有優(yōu)勢，且對(duì)靶區(qū)劑量無顯著影響。本研究通過率分析結(jié)果顯示，在3 mm/3%標(biāo)準(zhǔn)下, f-IMRT計(jì)劃的Gamma通過率均值均大于90%, 說明2種計(jì)劃均能通過驗(yàn)證，其中f-IMRT計(jì)劃PTV、左肺和心臟的通過率高于IMRT計(jì)劃。采用更嚴(yán)格的2 mm、2%標(biāo)準(zhǔn)時(shí), IMRT計(jì)劃PTV的平均Gamma通過率不能通過驗(yàn)證，而f-IMRT計(jì)劃通過驗(yàn)證。2種標(biāo)準(zhǔn)下, f-IMRT計(jì)劃的PTV和OAR通過率均高于IMRT計(jì)劃，其中PTV通過率偏差較大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

f-IMRT作為正向調(diào)強(qiáng)手段，設(shè)計(jì)乳腺癌計(jì)劃時(shí)采用野中野技術(shù)，不僅能降低靶區(qū)內(nèi)的熱點(diǎn)，同時(shí)也補(bǔ)足了靶區(qū)內(nèi)冷點(diǎn)。與IMRT計(jì)劃比較, f-IMRT計(jì)劃的MLC形成射野的形狀分布更加簡單，從而減小了MLC因精度不足造成的劑量誤差，提高了計(jì)劃通過率。對(duì)于常規(guī)左乳腺癌保乳術(shù)后患者, f-IMRT技術(shù)較IMRT技術(shù)能夠很好地滿足臨床治療需求，同時(shí)計(jì)劃射野角度小，計(jì)劃執(zhí)行效率高，能夠縮短加速器束流時(shí)間。但在臨床應(yīng)用中，醫(yī)師還需結(jié)合個(gè)體化差異，選擇具體的計(jì)劃設(shè)計(jì)方案。