呼吸狀態(tài)對(duì)左側(cè)乳腺癌根治手術(shù)后容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療劑量的影響

曹舜翔 張 云 黃玉玲 王 俠 袁星星 王小平 龔長(zhǎng)飛

乳腺癌在全球女性癌癥發(fā)病率中排名第一,中國(guó)女性乳腺癌的發(fā)病率和死亡率也在不斷上升[1-2]。盡管保乳手術(shù)治療早期乳腺癌已成為歐美國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)治療方法,但在許多國(guó)家,根治性乳房切除術(shù)仍然是最被接受的手術(shù)方式[3]。乳腺癌根治手術(shù)后輔助放射治療(post-mastectomy radiation therapy,PMRT)可減少局部失敗和死亡率,并延長(zhǎng)生存期,尤其是在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者中[4]。然而,PMRT通常涉及區(qū)域淋巴結(jié),包括乳腺內(nèi)淋巴結(jié)和鎖骨上淋巴結(jié)。這些淋巴結(jié)區(qū)域的覆蓋通常導(dǎo)致更大的照射范圍和體積[5]。因此,危及器官(OARs)可能接受相當(dāng)大的輻射劑量,這增加了急性和晚期毒性的風(fēng)險(xiǎn)[6]。許多報(bào)道表明,盡管對(duì)心臟閾劑量的了解甚少,但每增加一個(gè)劑量單位(Gy),心臟損傷和缺血性心臟病的可能性就會(huì)成比例地增加,臨床研究證明左乳輔助放療(RT)后數(shù)年心臟發(fā)病率和死亡率增加[7-8]。當(dāng)下,采用合適的放療技術(shù)(RT)和呼吸運(yùn)動(dòng)管理方法,既要保證對(duì)靶區(qū)有足夠的照射劑量覆蓋,又要盡量減少對(duì)周圍正常組織的照射劑量,就顯得尤為重要。

當(dāng)前,有很多方法可以保護(hù)心臟免受輻射[7-9]。俯臥位和深吸氣屏氣技術(shù)(DIBH)通過分離心臟和輻射野來(lái)操作;在低風(fēng)險(xiǎn)病例中,臨床醫(yī)生通過減少乳房部分輻照(PBI)期間的輻照體積或取消放療來(lái)降低心臟劑量。這些方法對(duì)肺部和心臟暴露的影響各不相同:俯臥式放療可顯著降低肺部劑量,但心臟劑量各不相同。 DIBH于2001年首次在乳腺癌放療中被描述[10],直到最近才被廣泛應(yīng)用[11],其最大的影響是減少心臟和冠狀動(dòng)脈左前降支(LAD)的劑量,對(duì)肺的影響較小。然而,益處的大小因患者的解剖特征和肺活量而異;偶爾也有無(wú)療效甚至心臟劑量升高的病例報(bào)道[12]。實(shí)施DIBH有幾種方法,如主動(dòng)呼吸控制、外部紅外盒標(biāo)記和光學(xué)表面監(jiān)視器等[13]。Bartlett等研究表明,對(duì)于左側(cè)乳腺癌患者,與自由呼吸相比,DIBH可降低心臟劑量[14]。值得注意的是,該技術(shù)在整個(gè)處理過程中具有很高的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

早期我們比較左側(cè)乳腺癌術(shù)后容積弧形旋轉(zhuǎn)放療(VMAT)和調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)的劑量學(xué)、正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)、繼發(fā)癌癥并發(fā)癥概率(SCCP)和超絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)(EAR)的差異研究發(fā)現(xiàn):與IMRT相比,VMAT具有更好的靶標(biāo)覆蓋率,對(duì)側(cè)肺和心臟的NTCP,SCCP和EAR的遞送劑量較低,對(duì)側(cè)肺和乳房的遞送劑量相似,機(jī)器跳數(shù)較少,遞送時(shí)間較短[15]。隨著現(xiàn)代乳腺癌放療技術(shù)的發(fā)展,DIBH技術(shù)已被應(yīng)用于左側(cè)乳腺癌放療中。與自由呼吸(FB)相比,DIBH方案是否是左側(cè)乳腺癌的最佳解決方案尚不清楚。本研究旨在進(jìn)一步闡明PBRT在DIBH與自由呼吸(FB)兩種模式下的劑量學(xué)差異,為臨床實(shí)踐提供實(shí)用參考。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

隨機(jī)選擇2021年12月至2023年6月在本院放療中心治療的20例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后患者,全部患者均行乳腺改良根治手術(shù)和腋窩淋巴結(jié)清掃術(shù)后,且腋窩淋巴結(jié)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移≥4枚,年齡28～65歲;平均年齡49.7歲。

1.2 設(shè)備

本研究基于江西省腫瘤醫(yī)院放療技術(shù)科西門子放療專用模擬定位CT、醫(yī)科達(dá)Infinity加速器和國(guó)產(chǎn)科萊瑞迪光學(xué)體表監(jiān)視系統(tǒng)及配套設(shè)備。其中光學(xué)體表監(jiān)視系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)前瞻式DIBH和全方位三維影像引導(dǎo)和體表追蹤。其在CT室床腳方向,加速器室治療床左右兩側(cè)及治療床床腳方向各安裝了1 臺(tái)吊頂攝像機(jī),每臺(tái)攝像機(jī)上有一個(gè)投影裝置和兩個(gè)圖像傳感器。投影發(fā)射器持續(xù)向患者體表發(fā)射偽隨機(jī)光斑,位于投影發(fā)射器兩側(cè)的圖像傳感器采集患者圖像和探測(cè)光斑信息,利用光學(xué)成像技術(shù)和上萬(wàn)個(gè)幾何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維重建形成患者的體表輪廓。

1.3 研究方法

模擬定位及靶區(qū)勾畫:本研究所有患者均仰臥在乳房?jī)A斜板上,使胸骨與床板平行,雙臂完全外展(90°或更大)并向外旋轉(zhuǎn),頭部固定。所有患者在FB和DIBH兩種模式下進(jìn)行間隔5 mm CT掃描。靶區(qū)、危及器官的勾畫及定義:利用Pinnacle三維計(jì)劃系統(tǒng)在每層CT圖像上勾畫出心臟、右側(cè)乳腺、雙側(cè)肺組織、脊髓、肝臟等正常組織。臨床靶區(qū)CTV:依據(jù)國(guó)家癌癥中心/國(guó)家腫瘤質(zhì)量控制中心發(fā)布的乳腺癌術(shù)后放療靶區(qū)勾畫和計(jì)劃設(shè)計(jì)指南進(jìn)行臨床靶區(qū)勾畫,包括患側(cè)胸壁、內(nèi)乳和鎖上淋巴結(jié)。通過在三維上外擴(kuò)5 mm的邊界,從CTV獲得PTV。在軸位CT切片上勾勒出同側(cè)肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺、肺、肝、脊髓和氣管等OARs。

放療計(jì)劃設(shè)計(jì):對(duì)20例患者分別在FB和DIBH兩種模式掃描的CT圖像下進(jìn)行VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì),所有計(jì)劃才有2個(gè)半弧(300°～145°),控制點(diǎn)為每?jī)啥纫粋€(gè)控制點(diǎn),選用6MV X射線,處方劑量為2.0 Gy×25次。

計(jì)劃設(shè)計(jì)目標(biāo):95%以上的PTV體積劑量達(dá)到處方劑量,PTV照射110%處方劑量的體積低于0.5%。劑量達(dá)到處方劑量左側(cè)肺V5 Gy<50%、V20<25%和平均劑量<14 Gy,心臟平均劑量<8 Gy,右側(cè)肺、右側(cè)乳腺、肝臟的平均劑量<3 Gy。V5Gy表示組織照射劑量5Gy的體積百分比。以設(shè)計(jì)計(jì)劃目標(biāo)照射劑量為依據(jù),給予一定的優(yōu)化條件,反復(fù)調(diào)節(jié)優(yōu)化參數(shù)達(dá)到理想的劑量線分布。

1.4 評(píng)估指標(biāo)

PTV的分析指標(biāo):近似最大劑量D2%(2%的PTV的照射劑量),近似最小劑量D98%(98%的PTV的照射劑量),平均劑量Dmean,V47.5 Gy、V50 Gy,均勻性指數(shù)(habituation index,HI),適形度指數(shù)(coverage index,CI)。

HI計(jì)算公式:HI=(D2%-D98%)/D50%,HI值越小,表示靶區(qū)劑量均勻性越好。

正常組織照射劑量的評(píng)價(jià):左肺參考V5、V20和平均劑量;心臟、右肺、右側(cè)乳腺和肝臟參考平均劑量。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 2種呼吸模式靶區(qū)及患側(cè)肺體積比較

靶區(qū)體積在DIBH模式和FB模式下無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;而左肺體積具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。見表1。

表1 2種呼吸模式靶區(qū)及患側(cè)肺體積

2.2 FB和DIBH模式下的PTV及OARs的劑量學(xué)比較

FB和DIBH模式提供了接近的PTV覆蓋率、HI、CI、右肺、左側(cè)乳腺和肝臟受量。對(duì)于左肺各個(gè)指標(biāo)和心臟劑量指標(biāo),兩種方法具有明顯差異,其中DIBH計(jì)劃的左肺 V5Gy和V20Gy都明顯優(yōu)于FB;DIBH模式的心臟 Dmean[(5.08±1.08)Gy]明顯優(yōu)于FB模式[(6.63±1.17)Gy]。見表2。

表2 2種呼吸模式靶區(qū)及正常組織的照射劑量

3 討論

我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),不是所有的患者都能進(jìn)行DIBH治療;即使在看似適合該技術(shù)的患者中,也有約10%的患者不能進(jìn)行DIBH治療,還有10%左右的患者由于溝通問題和劑量學(xué)問題不得不使用替代技術(shù)接受放療。此外,盡管DIBH可降低大多數(shù)心臟、LAD和肺部受照劑量,但使用該項(xiàng)技術(shù)需要嚴(yán)格執(zhí)行DIBH各項(xiàng)流程,否則可能產(chǎn)生了更差的劑量學(xué)結(jié)果。

臨床上有許多關(guān)于乳腺癌放療引起的心臟病發(fā)生率的研究。Darby 等2013年的研究表明,乳腺癌放療過程中心臟暴露于電離輻射會(huì)增加隨后缺血性心臟病的發(fā)生率[15]。這種增加與心臟的平均劑量成正比,在接觸后幾年內(nèi)開始,并持續(xù)至少20年。先前存在心臟危險(xiǎn)因素的婦女放射治療的絕對(duì)危險(xiǎn)性比其他婦女高。此外,進(jìn)一步的研究表明,LAD冠狀動(dòng)脈劑量可能與放射引起的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),因?yàn)樵搫?dòng)脈是動(dòng)脈粥樣硬化誘發(fā)心肌梗死的常見部位。在許多左乳腺癌放療方案中,它是高劑量的部位,很可能導(dǎo)致輻射誘發(fā)的心臟病[12-14]。本文分別對(duì)靶區(qū)、左肺、右肺和心臟的劑量學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,DIBH組心臟和左肺的劑量明顯低于FB組,我們有理由相信,DIBH可能通過減少對(duì)心臟和肺的劑量,從而更有效地減少放射引起的疾病,如放射性肺炎、缺血性心臟病、急性冠狀動(dòng)脈事件和心肌梗死。

肋間肌或橫膈膜的呼吸運(yùn)動(dòng)與胸呼吸或腹呼吸相對(duì)應(yīng)。因此,深度吸氣動(dòng)作由胸式DIBH或腹式DIBH組成,取決于各自肌肉群的工作。表1統(tǒng)計(jì)了2種呼吸模式靶區(qū)及患側(cè)肺體積。其中靶區(qū)體積在DIBH模式和FB模式下無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;而左肺體積具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),其中DIBH的左肺達(dá)到了(1562.93±211.9)cc,而FB則為(1086.26±157.64)cc。表2顯示了所有患者FB和DIBH模式下的PTV及OARs的劑量學(xué)比較結(jié)果。從表中得出,兩種模式下的PTV覆蓋率、HI、CI、右肺、左側(cè)乳腺和肝臟受量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對(duì)于左肺各個(gè)指標(biāo)和心臟劑量指標(biāo),兩種方法具有明顯差異(P<0.05),其中DIBH計(jì)劃的左肺V5Gy和V20Gy都明顯優(yōu)于FB,DIBH模式的心臟 Dmean明顯優(yōu)于FB模式。

我們的研究有一定的局限性。首先,僅使用VMAT進(jìn)行兩種呼吸模式下的劑量學(xué)比較。其次,由于樣本量相對(duì)較小,我們的結(jié)果不能外推到不同種族和體型的所有女性。我們將在未來(lái)使用更大的樣本量基于IMRT和3D-CRT進(jìn)行兩種呼吸模式下的劑量學(xué)研究。

綜上所述,對(duì)于接受PMRT的患者,與FB相比,DIBH模式可以顯著降低心臟和左肺的受照劑量。此外,我們特別設(shè)計(jì)的固定裝置可以提高DIBH的可操作性和重復(fù)性。該技術(shù)具有良好的臨床潛力,值得在臨床實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。