基于Halcyon加速器研究乳腺托架傾角對于保乳術(shù)后放療擺位誤差的影響

北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 放療科，北京 100730

引言

根據(jù)我國國家癌癥中心2018年全國最新乳腺癌報告，女性乳腺癌發(fā)病率和死亡率分別位居女性惡性腫瘤的第1位和第5位，嚴(yán)重影響婦女健康[1]。保乳手術(shù)是早期乳腺癌主要的手術(shù)方式。放射治療是保乳術(shù)后輔助的治療方法。當(dāng)前乳腺癌保乳術(shù)后應(yīng)進(jìn)行放療得到了廣泛應(yīng)用，三維適形放射治療 （Three Dimensional Conformalradiation Therapy，3D-CRT）、調(diào)強(qiáng)適形放射治療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）提高了乳腺癌的療效和治療率[2-3]。為提高放療的精確性，減輕放療期間患者的不良反應(yīng)，對放療體位固定的穩(wěn)定性、擺位誤差的控制提出了更高的要求[4]。誤差影響因素有很多，如病人呼吸運(yùn)動[5]、體位的固定和重復(fù)性、擺位方法均影響治療的準(zhǔn)確性。乳腺癌患者的腫瘤靶區(qū)運(yùn)動幅度較大，上臂的運(yùn)動會影響乳房肌肉，擺位難度較大[6]。乳腺托架扮演著很重要的角色，可以充分地暴露出原發(fā)灶以及腋下淋巴結(jié)區(qū)，為實現(xiàn)靶區(qū)高劑量奠定了基礎(chǔ)。但有研究表明乳腺托架在腹背方向和（或）頭腳方向的擺位誤差較大[7]。為改善這一問題，常應(yīng)用圖像引導(dǎo)技術(shù)修正患者的擺位誤差，減少其放療所需的外擴(kuò)邊界，提高放療的精準(zhǔn)度。IGRT技術(shù)是提高放療精度、保證與控制放療質(zhì)量的重要手段[8-12]。CBCT是實現(xiàn)IGRT常用也很重要的方式，CBCT同CT成像原理直接反應(yīng)腫瘤內(nèi)部情況，是目前放療擺位與監(jiān)測的金標(biāo)準(zhǔn)。瓦里安Halcyon加速器內(nèi)置IGRT裝置，可行MV-CBCT掃描，其具有掃描速度快、重建成像快的特點，并可將額外輻射融入計劃劑量計算。本文通過研究在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院Halcyon加速器放療的乳腺癌患者擺位誤差，分析誤差分布情況，為我中心乳腺癌保乳術(shù)后患者放療PTV外擴(kuò)提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院放射治療科2019年12月至2020年4月收治的24例保乳術(shù)后乳腺癌患者，年齡30～66歲（中位年齡49歲）。納入標(biāo)準(zhǔn)：體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）＜25 kg/m2，行動方便，依從性較好；排除標(biāo)準(zhǔn)：依從性差的患者。所有患者使用乳腺托架固定，根據(jù)托架傾斜角度不同隨機(jī)分為兩組，其中A組12例采用傾角0°方式，B組12例采用傾角7.5°方式。

1.2 儀器與材料

采用大孔徑CT模擬機(jī)（ACQ-sim，荷蘭飛利浦公司）獲取患者的定位圖像，并傳輸至Eclipse15.5治療計劃系統(tǒng)（美國瓦里安公司），由醫(yī)生勾畫靶區(qū)和危機(jī)器官，物理師完成調(diào)強(qiáng)計劃設(shè)計。首次治療前全部在常規(guī)模擬定位機(jī)校位。通過0°和270°兩張平片，重新畫患者身上的治療中心線。校位后，通過瓦里安Halcyon加速器完成治療。

1.3 定位和治療計劃

患者采用仰臥位，使用乳腺托架進(jìn)行固定，掃描層厚為5 mm，范圍為下頜骨至肝下緣，定位完成后利用激光燈在膚上畫出十字標(biāo)記線。通過網(wǎng)絡(luò)將CT圖像傳輸并導(dǎo)入治療計劃系統(tǒng)中,主管醫(yī)師勾畫靶區(qū)和危及器官。臨床靶區(qū)（Clinical Target Volume，CTV）外放5～10 mm作為計劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV），物理師根據(jù)醫(yī)師對靶區(qū)及危機(jī)器官的劑量限值要求進(jìn)行計劃設(shè)計。

1.4 MV-CBCT圖像采集和配準(zhǔn)

所有患者治療次數(shù)均為16次，患者每次擺位后均行MV-CBCT掃描，計算機(jī)重建掃描圖像，由患者主管醫(yī)生和治療師將掃描圖像與定位CT圖像進(jìn)行配準(zhǔn)；配準(zhǔn)方式是先進(jìn)行自動配準(zhǔn)，再根據(jù)靶區(qū)進(jìn)行手動配準(zhǔn)，配準(zhǔn)完成后分別記錄患者左右（x）、升降（y）、進(jìn)出（z）三個方向擺位誤差。各獲得了三個方向擺位誤差數(shù)據(jù)192組。

1.5 CTV-PTV外擴(kuò)邊界計算

對左右（x）、升降（y）、進(jìn)出（z）各方向擺位誤差取絕對值，根據(jù)外擴(kuò)公式（1）計算出x、y、z方向上的CTV至PTV外擴(kuò)距離[12]，即：

式中Σ為各個患者系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，δ為各個患者隨機(jī)誤差的均方根，MPTV為CTV到PTV外擴(kuò)距離。其中，系統(tǒng)誤差定義為患者每次擺位誤差的均值，隨機(jī)誤差定義為患者每次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS18.0軟件分析兩組數(shù)據(jù)是否存在統(tǒng)計學(xué)差異，根據(jù)數(shù)據(jù)是否滿足正態(tài)性及方差齊性，采用獨立樣本t檢驗或用秩檢驗，以P＜0.05作為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 誤差比較

A、B兩組病例三方向擺位誤差比較見表1。x和y方向方差不齊（P＜0.05），行校正t檢驗，z方向行獨立樣本t檢驗；A組擺位誤差均值全部小于B組，除x方向外，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。A、B兩組病例三方向擺位誤差箱圖分析見圖1。

表1 A、B兩組病例三維度擺位誤差比較（±s,cm）

表1 A、B兩組病例三維度擺位誤差比較（±s,cm）

項目 x y z A組 (托架0°) 0.28±0.24 0.37±0.26 0.38±0.31 B組 (托架7.5°) 0.31±0.28 0.53±0.34 0.46±0.35 t值 0.92 5.18 2.25 P值 0.36 0.00 0.02

圖1 A、B兩組病例三方向擺位誤差箱圖分析

2.2 誤差分布情況

A、B兩組病例各192例MV-CBCT擺位誤差數(shù)據(jù)，其在x、y、z三方向誤差分布頻數(shù)情況見圖2，A組擺位誤差在-0.5～0.5 cm分布較為集中，B組擺位誤差出現(xiàn)多差較大的情況（＞1 cm）。

圖2 兩組病例三方向各192例擺位誤差數(shù)據(jù)分布

2.3 PTV外擴(kuò)情況

兩組不同乳腺托架角度方式在三方向CTV至PTV外擴(kuò)距離情況見表2，B組在各方向外擴(kuò)距離均需大于A組。

表2 A、B兩組三方向外擴(kuò)距離

3 討論

隨著臨床上精確放療的不斷推廣應(yīng)用，患者不同的固定方式會對放療重復(fù)性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響，從而對放療療效產(chǎn)生有影響。體位誤差可能使得部分臨近正常器官受到高劑量照射，也會導(dǎo)致部分靶區(qū)得不到足夠劑量，降低腫瘤局部控制率，從而造成嚴(yán)重并發(fā)癥或后遺癥[13-14]。目前臨床上有很多種固定方式被用來減少乳腺癌放療的擺位誤差，其中乳腺托架更為常用，原因在于它能夠很好解決患者體位和各照射野之間的連接問題，同時還可以進(jìn)一步改善乳腺癌患者放療劑量的均勻度[15]。乳腺托架具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點，其傾斜角度、臂托、腕投、頭墊與臀卡等部件均可進(jìn)行個性化調(diào)節(jié)。為了更好地使用乳腺托架，本研究結(jié)合科室實際情況，對比分析乳腺托架角度使用0°和7.5°對擺位誤差的影響，為本科室乳腺癌患者放療計劃PTV外擴(kuò)提供參考。

本研究借助Halcyon加速器的MV-CBCT功能得出了兩組各192例誤差數(shù)據(jù)，通過對擺位誤差的分析可以看出，乳腺托架0°組的各方向誤差均數(shù)全部小于7.5°組，在升降（y）和進(jìn)出（z）方向差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明乳腺托架0°方式具有優(yōu)勢。7.5°組出現(xiàn)了多次誤差較大的情況，其中最大的一次為1.9 cm，同時0°組在進(jìn)出（z）方向的均值相對最大，說明兩種方式在進(jìn)出（z）方向都表現(xiàn)較差，這與黃曉波等[16]研究結(jié)果一致。原因可能為，乳腺癌患者背部皮膚與乳腺托架存在褶皺的情況，同時患者體表標(biāo)記線容易發(fā)生移位；乳腺托架7.5°方式會使得患者在進(jìn)出（z）方向發(fā)生不自主的運(yùn)動，使得擺位誤差變大，圖2B組z方向誤差正數(shù)比例較大可以證實這一點（z方向為正數(shù)表示患者需要向頭部移動）。

本研究中，乳腺托架0°和7.5°兩組x、y、z軸向CTV-PTV建議外放邊界分別為：0.49 cm和0.64 cm；0.55 cm和0.80 cm；0.52 cm和0.60 cm。ICRU83號報告中明確指出，體位固定精度的提高可減少IMRT計劃CTV與PTV之間的外擴(kuò)值，更好保護(hù)正常組織，可見精確的固定技術(shù)是體現(xiàn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)的劑量優(yōu)勢與治療的質(zhì)量保證[17]。說明乳腺托架0°體位固定精度更高，在以后乳腺癌術(shù)后患者放療時，建議優(yōu)先選擇乳腺托架0°方式。

通過研究可以看出，乳腺托架0°和7.5°兩種方式在x、y、z三個方向上均出現(xiàn)了較多次誤差超過0.5 cm的情況，甚至出現(xiàn)了超過1 cm的情況。有文獻(xiàn)指出，放射治療療程中，擺位誤差達(dá)到3 mm療效會下降3.3%，達(dá)到5 mm療效會下降18.4%[18-19]；患者任意方向0.5 cm線性誤差或2°旋轉(zhuǎn)誤差會導(dǎo)致靶區(qū)劑量變化5%[20]。由此可見，在為乳腺癌術(shù)后患者設(shè)計放療計劃時，除了參考外放距離的同時也應(yīng)該考慮誤差奇異值情況的出現(xiàn)?；谕呃锇睭alcyon加速器治療的患者每次治療前須拍攝MV-CBCT，可避免奇異值的出現(xiàn)并有效減小PTV及外放距離，且MV-CBCT輻射劑量可融入患者本人計劃劑量中，減少了額外輻射。

目前，乳腺癌保乳術(shù)后常應(yīng)用調(diào)強(qiáng)放療進(jìn)行全乳放療，這一放療技術(shù)的劑量體積參數(shù)影響主要因素為靶區(qū)位移，因此，為確?；颊叩哪[瘤靶區(qū)覆蓋率的提升，常會增加腫瘤靶區(qū)的邊界，但若增加邊界過大，有可能導(dǎo)致患者正常組織的受照射劑量增加，減少治療的優(yōu)勢[21-22]。

綜上所述，乳腺托架0°方式優(yōu)于7.5°方式，可優(yōu)先選擇使用。基于Halcyon加速器治療時可降低或取消外放距離，有良好的臨床應(yīng)用價值。今后在此研究基礎(chǔ)之上還應(yīng)加大樣本量，減少其他影響擺位精度因素的發(fā)生，同時利用Halcyon加速器每次圖像引導(dǎo)，使得治療更為精準(zhǔn)，更好地為患者提供個體化的服務(wù)，滿足臨床需求。