基于錐形束CT 的深吸氣屏氣技術(shù)在左側(cè)乳腺癌患者放射治療危及器官保護(hù)中的應(yīng)用

蔣明華，王朵朵，劉雅恬，高瀚，吳建峰（通信作者）

南京醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院·江蘇省腫瘤醫(yī)院·江蘇省腫瘤防治研究所 （江蘇 南京210009）

放射治療是一種用于乳腺癌的輔助治療方法[1]。接受全乳放射治療患者的心臟性死亡發(fā)生率比單純手術(shù)治療高1.7 倍[2]，且主要冠狀動(dòng)脈事件發(fā)生率與心臟平均受照射劑量呈線性增加（7.4%/Gy）[3]。Grantzau 等[4]研究表明，乳腺癌治療后5 年或更長(zhǎng)時(shí)間，患者被診斷為第二原發(fā)性肺癌的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)以8.5%/Gy 的比例增加。相關(guān)研究認(rèn)為，深吸氣屏氣（deep inspiration breath hold，DIBH）是一種有效的運(yùn)動(dòng)管理技術(shù)，可在左側(cè)乳腺癌患者的放射治療中降低心臟和肺的受照射劑量[5-8]。但采用DIBH技術(shù)采集定位CT 圖像時(shí)，患者常由于緊張或過(guò)度追求屏氣量最大化而不由自主地抬高背部，導(dǎo)致實(shí)際治療時(shí)的肺輪廓與定位CT 不一致，從而導(dǎo)致危及器官的受照射劑量與放射治療計(jì)劃不一致。本研究通過(guò)比較患者治療前采集的錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）圖像與定位CT 圖像上的肺輪廓，探討基于CBCT 的DIBH 技術(shù)在左側(cè)乳腺癌患者放射治療危及器官保護(hù)中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019 年1 月至2022 年10 月于我院采用DIBH 技術(shù)行放射治療的46 例左側(cè)乳腺癌患者的臨床資料。46 例患者均為女性，年齡30～68 歲，中位年齡45 歲。

1.2 定位CT 掃描

定位CT 掃描前2 天，由主管醫(yī)師指導(dǎo)患者進(jìn)行DIBH 訓(xùn)練。定位CT 掃描前由物理師評(píng)估患者DIBH 的穩(wěn)定性、重復(fù)性和屏氣時(shí)間是否符合以下要求：穩(wěn)定性要求體表呼吸曲線下降<5 mm、重復(fù)性要求屏氣量同一水平能夠連續(xù)復(fù)現(xiàn)5 個(gè)周期及以上，屏氣時(shí)間要求大于定位CT 掃描時(shí)間?；颊逥IBH 滿足以上要求后，采用西門(mén)子大孔徑CT 和瓦里安呼吸運(yùn)動(dòng)管理系統(tǒng)（real-time position management，RPM）獲取DIBH 狀態(tài)下的增強(qiáng)CT 圖像。

1.3 靶區(qū)勾畫(huà)及計(jì)劃設(shè)計(jì)

將患者的定位CT圖像傳至瓦里安Eclipse 15.5治療計(jì)劃系統(tǒng)，由主任醫(yī)師或高年資帶組副主任醫(yī)師勾畫(huà)靶區(qū)和危及器官，由物理師設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)適形放射治療（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）或容積弧形調(diào)強(qiáng)放射治療（volumetric intensity modulated arc therapy，VMAT）計(jì)劃，計(jì)劃采用6 MV FFF能量模式，使用瓦里安VitalBeam 或TureBeam 直線加速器進(jìn)行治療。計(jì)劃處方為計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）4 680～5 040 cGy/25 次，腫瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV） 5 600～6 020 cGy/25 次。

1.4 治療前CBCT 掃描

所有患者均采用DIBH 技術(shù)完成25 次放射治療。治療前由同一組（2 名）治療師擺位，采用瓦里安VitalBeam 或TureBeam 直線加速器機(jī)載千伏級(jí)CBCT 獲取CBCT 圖像，由高年資治療師在線行CBCT 與定位CT 的圖像配準(zhǔn)，配準(zhǔn)原則以靶區(qū)為主。本研究所有患者的CBCT 掃描頻率為1 次/d。

1.5 治療前CBCT 和定位CT 肺輪廓比較

由于直線加速器機(jī)載CBCT 掃描范圍有限，無(wú)法獲取全肺圖像，因此選擇患者胸骨角水平橫斷面和胸骨體與劍突交界處橫斷面比較CBCT 和定位CT 圖像上的肺輪廓。分別以胸骨角水平橫斷面和胸骨體與劍突交界處橫斷面左肺近背側(cè)最下點(diǎn)處為起點(diǎn)，作垂直床板垂線與近腹側(cè)邊界交界處為終點(diǎn)，利用瓦里安Eclipse 15.5 治療計(jì)劃系統(tǒng)的標(biāo)尺和毫米方格線測(cè)量起點(diǎn)與終點(diǎn)的距離，分別記為HL 和FL。取患者奇次CBCT 與定位CT 圖像進(jìn)行比較，第n次治療的差異用ΔHLn和ΔFLn表示，計(jì)算公式如下：

所有數(shù)據(jù)測(cè)量均由1 名醫(yī)師和1 名物理師完成，意見(jiàn)不統(tǒng)一時(shí)請(qǐng)第3 位研究者共同討論得出數(shù)據(jù)，以消除數(shù)據(jù)采集的組間差異。

2 結(jié)果

46 例患者共進(jìn)行552 次CBCT 掃描。其中，CBCT 胸骨角水平橫斷面肺輪廓大于定位CT 432 次（占78.26%），小于定位CT 120 次（占21.74%），且120 次中5 次差異大于呼吸門(mén)控閾值（占0.91%）；CBCT 胸骨體與劍突交界處橫斷面肺輪廓大于定位CT 428 次（占77.54%），小于定位CT 124 次（占22.46%），且124 次中10 次差異大于呼吸門(mén)控閾值（占1.81%），見(jiàn)表1。

表1 46 例患者552 次CBCT 與定位CT 圖像的肺輪廓差異（次）

46 例患者中，ΔHLn<0 次數(shù)超過(guò)9 次的2 例（占4.35%），ΔFLn<0 次數(shù)超過(guò)9 次的2 例（占4.35%）；ΔHLn<0 次數(shù)超過(guò)6 次（包括6 次）的7 例（占15.22%），ΔFLn<0 次數(shù)超過(guò)6 次（包括6 次）的6 例（占13.04%）；ΔHLn<0 次數(shù)不超過(guò)3 次的38 例（占82.61%），ΔFLn<0 次數(shù)不超過(guò)3 次的32 例（占69.57%）。

所有ΔHLn<0 和（或）ΔFLn<0 次數(shù)超過(guò)6 次（包括6 次）的患者中，僅患者18 和患者29 的ΔHLn均值超過(guò)呼吸門(mén)控閾值；另外，其他ΔHLn<0和（或）ΔFLn<0 的患者中，患者9 的ΔHLn均值和ΔFLn均值均超過(guò)呼吸門(mén)控閾值，患者38 的ΔHLn均值超過(guò)呼吸門(mén)控閾值，見(jiàn)表2。

表2 差異均值超過(guò)呼吸門(mén)控閾值的患者分布

3 討論

相關(guān)研究顯示，DIBH 技術(shù)可以降低左側(cè)乳腺癌患者放射治療中心臟、左前冠狀動(dòng)脈降支和肺的受照射劑量，進(jìn)而降低放射性心臟、肺并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[3-4，9-11]。本研究主要關(guān)注的危及器官是心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支。

本研究共納入46 例患者，分析了552 次CBCT圖像與定位CT 圖像的肺輪廓差異。由于CBCT 掃描無(wú)法采集全肺輪廓，因此本研究選擇胸骨角水平橫斷面作為肺上部層面、胸骨體與劍突交界處橫斷面作為肺下部層面來(lái)進(jìn)行肺輪廓的比較，減少了因頭角方向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致肺上、下部輪廓與定位CT 不一致而引入的肺輪廓比較誤差。此外，本研究所有數(shù)據(jù)均由固定人員在相同層面使用相同工具按照相同測(cè)量原則進(jìn)行采集，采集結(jié)果存在差異時(shí)引入第三方討論后確定實(shí)際測(cè)量值，減少了人為測(cè)量誤差。

本研究結(jié)果顯示，兩個(gè)層面肺輪廓CBCT 大于定位CT 的占比分別為78.26%和 77.54%，小于定位CT 的占比分別為21.74%和22.46%。CBCT 肺輪廓大于定位CT 表明實(shí)際治療時(shí)患者心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支與靶區(qū)的距離大于定位CT 掃描時(shí)，可對(duì)心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支起到積極保護(hù)作用；反之則說(shuō)明無(wú)法有效保護(hù)心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支。本研究主要關(guān)注CBCT肺輪廓小于定位CT的情況。兩個(gè)層面肺輪廓CBCT 小于定位CT 時(shí)，兩者差異大于呼吸門(mén)控閾值的占比分為0.91%和1.81%，且隨機(jī)分布于46 例患者中；其中患者3 和患者18 所占次數(shù)最多，均為2 次，分別占16.7%。本研究約80%的治療分次對(duì)心臟的保護(hù)與放射治療計(jì)劃一致性高，與Dunkerley 等[9]研究結(jié)果相似，該研究發(fā)現(xiàn)80%CBCT 實(shí)際心臟平均劑量與放射治療計(jì)劃心臟平均劑量的差值較小。

本研究結(jié)果顯示，46 例患者中，ΔHLn<0、ΔFLn<0 次數(shù)超過(guò)9 次的占比均為4.35%，超過(guò)6 次（包括6 次）占比分別為15.22%和13.04%，不超過(guò)3 次的占比分別為82.61%和69.57%。以上結(jié)果表明，多數(shù)患者實(shí)際治療時(shí)心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支得到有效保護(hù)，少數(shù)患者存在心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支保護(hù)未完全達(dá)到放射治療計(jì)劃水平的情況，可能與患者在定位CT 掃描時(shí)過(guò)度追求屏氣量最大化導(dǎo)致治療時(shí)屏氣閾值重復(fù)性下降有關(guān)，也可能與CBCT 掃描時(shí)屏氣量恰好位于呼吸門(mén)控閾值下限導(dǎo)致肺輪廓變小有關(guān)，具體原因還需進(jìn)一步探討。同理，CBCT 掃描時(shí)屏氣量位于呼吸門(mén)控閾值上限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致CBCT 肺輪廓大于定位CT。

本研究結(jié)果顯示，僅1.81%的CBCT 可能存在心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支保護(hù)未能完全達(dá)到放射治療計(jì)劃水平，相對(duì)總的治療分次影響不大，總的來(lái)說(shuō)，左側(cè)乳腺癌患者經(jīng)訓(xùn)練合格后基于RPM 呼吸運(yùn)動(dòng)管理系統(tǒng)使用DIBH 技術(shù)行放射治療時(shí)，保護(hù)心臟和左前冠狀動(dòng)脈降支與放療計(jì)劃比較是準(zhǔn)確的，與McIntosh 等[12]和Mulliez 等[13]的研究結(jié)果相似。

綜上所述，采用基于CBCT 的DIBH 技術(shù)行左側(cè)乳腺癌放射治療時(shí)，治療前CBCT 肺輪廓多數(shù)大于定位CT，而在小于定位CT 的治療分次中，相差大于呼吸門(mén)控閾值的占比小于2%。因此，基于CBCT 的DIBH 技術(shù)對(duì)患者危及器官的保護(hù)準(zhǔn)確性較高。但本研究受CBCT 掃描范圍所限，無(wú)法完全獲得全肺輪廓，因此未對(duì)肺受照劑量的準(zhǔn)確性進(jìn)行研究，后續(xù)研究將予以考慮。此外，本研究未發(fā)現(xiàn)肺輪廓的變化與患者之間的相關(guān)性，這可能與樣本量不足有關(guān)，后續(xù)研究將擴(kuò)大樣本量探討影響患者肺輪廓改變的因素，以尋找適宜人群并建立呼吸訓(xùn)練指標(biāo)。