螺旋斷層調強放療在乳腺癌改良根治術后的劑量學研究

張彥秋，肖志清，張慶懷，韓阿蒙，李秀梅

1.秦皇島市第一醫院 放療科，河北 秦皇島 066000；2.河北醫科大學第二醫院 放療科，河北 石家莊 050000；3.燕山大學 信息中心，河北 秦皇島 066000

引言

中晚期乳腺癌患者經過或未經過新輔助化療后，一般選擇乳腺癌改良根治術，根據不同期別或高危因素，乳腺癌患者根治術后選擇是否進行放療[1-2]。由于乳腺改良根治術會切除皮下脂肪、乳腺組織和周圍淋巴結，且乳腺癌改良根治術后發生鎖骨上淋巴結轉移的概率較高，所以乳腺改良根治術后放療的靶區包括胸壁和鎖骨上淋巴引流區。相對于乳腺癌保乳術后，乳腺改良根治術后的靶區更復雜，提高了計劃設計的難度[3-5]。目前，臨床中常用的為7野三維調強放射治療（7 Fields Intensity Modulated Radiation Therapy，7F-IMRT）計劃，具有螺旋斷層調強設備的醫療機構也可以選擇螺旋斷層調強放射治療（Helical Tomotherapy，HT）[6-9]?；诖?，本文旨在探究乳腺癌改良根治術后7F-IMRT計劃與HT計劃的劑量學特點，以期為臨床應用提供指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究回顧性隨機選取2020年1月至2021年10月于秦皇島市第一醫院腫瘤放療科接收治療的乳腺癌改良根治術患者30例，均為女性，年齡29～67歲，中位年齡為44歲，患者KPS評分均＞70分，均為乳腺癌改良根治術后，期別范圍為pT1-3N0-3M0。本研究已通過秦皇島市第一醫院倫理委員會審核批準（倫理批號：2017B013）。

1.2 體位固定和CT掃描

患者取仰臥位躺于CT床上，采用乳腺托架進行固定，GE CT掃描進行模擬定位，掃描層厚和層距均為2.5 mm。CT影像經瓦里安ARIA腫瘤信息管理系統傳送到ARIA服務器。

1.3 靶區和危及器官的勾畫

在TPS工作站上由2名副主任級別以上的放療醫生勾畫靶區和危及器官。臨床靶體積（Clinical Target Volume，CTV）包括患側胸壁和鎖骨上淋巴引流區。計劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）由CTV 外放得到，頭腳方向1.0～1.5 cm，胸骨、腋窩、肺方向外放0.5～1.0 cm，皮膚方向不外放（限皮下0.5 cm）。危及器官包括對側肺、雙肺、同側肺、心臟、食管、脊髓、對側乳腺。

1.4 方案設計

對每例患者在同一套CT圖像上分別設計2種方案，第1種方案是在美國安科銳Hi-Art系統上（V5.1.6）做HT plan計劃，第2種方案是在美國瓦里安Eclipse計劃系統上（V15.6）設計7F-IMRT計劃。同一患者2種方案的處方劑量均為50 Gy，單次處方劑量相同，均為2 Gy，并滿足100%處方劑量線包繞95%以上的靶體積，危及器官劑量限值均滿足相應的標準。

1.5 評估方法

通過比較劑量-體積直方圖（Dose Volume Histogram，DVH）、2種計劃等劑量分布，得出腫瘤靶區、危及器官和正常組織（定義為全身正常組織體積減去PTV體積，即B-P）的劑量學參數。腫瘤靶區的評估指標包括中位劑量、最大劑量、最小劑量，均勻度指數（Homogeneity Index，HI）和適形度指數（Conformity Index，CI）以及V105，其中HI、CI計算方式分別如公式（1）～（2）所示[10-11]，V105為超過處方劑量105%的體積。危及器官的評估指標包括對側肺Dmax、對側肺D5、雙肺V30、雙肺V20、雙肺V10、雙肺V5、同側肺V30、同側肺V20、同側肺V10、同側肺V5、心臟V10、心臟V20、心臟V30、食管Dmean、脊髓Dmax、對側乳腺Dmean、對側乳腺 D5。V5～50為正常組織 B-P受照 5～50 Gy體積占總B-P體積的百分比。此外評估2種計劃的機器跳數和治療時間。

式中，D2為2%靶區體積受到的最大劑量，代表最大劑量；D98為98%的靶區體積受到的最低劑量，代表最小劑量；Dp為計劃給予的處方劑量。

式中，Vt為靶區體積，Vt,ref為參考等劑量線面包繞的靶區體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區域的體積。

1.6 統計學分析

采用SPSS 22.0統計軟件對數據進行統計分析，2種計劃的數據經過K-S檢驗均符合正態分布，計量資料以±s表示，比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區等劑量線分布

1例乳腺癌改良根治術后患者3個平面2種計劃的等劑量線分布圖如圖1～2所示，從圖1～2中2種計劃橫斷面、冠狀面和矢狀面等劑量線的分布和包繞可以看出，HT計劃較7F-IMRT計劃的劑量分布適形度和均勻度更好，正常組織劑量分布相似。

圖1 7F-IMRT計劃3個平面的等劑量線分布

圖2 HT計劃3個平面的等劑量線分布

2.2 靶區劑量學參數

HT計劃的PTV的CI顯著高于7F-IMRT計劃，靶區劑量最大值顯著大于7F-IMRT計劃（P＜0.05），見表1。

表1 2種計劃靶區劑量學參數比較（±s）

表1 2種計劃靶區劑量學參數比較（±s）

注：CI：適形度指數；HI：均勻度指數；V105：超過處方劑量105%的體積。

PTV參數 HT計劃 7F-IMRT 計劃 t值 P值最小值/cGy 3271.23±198.56 3467.33±71.44 0.328 0.929最大值/cGy 5681.66±79.87 5517.11±35.91 3.925 0.008中位值/cGy 5311.77±99.21 5256.81±69.13-2.192 0.079 CI 0.85±0.11 0.72±0.06 12.127 ＜0.001 HI 0.09±0.02 0.08±0.01 0.625 0.721 V105/cm3 313.11±97.45 332.56±59.89 -0.418 0.725

2.3 危及器官受量

HT計劃的對側肺D5、心臟V10、脊髓Dmax、對側乳腺Dmean均大于7F-IMRT計劃（P＜0.05），HT計劃的雙肺V30、雙肺V20、雙肺V10、雙肺V5、同側肺V30、同側肺V20、同側肺V10、同側肺V5、心臟V30、心臟V20均顯著小于7F-IMRT計劃（P＜0.05），見表2。

表2 2種計劃危及器官劑量學參數比較（±s）

表2 2種計劃危及器官劑量學參數比較（±s）

參數 HT計劃 7F-IMRT計劃 t值 P值對側肺Dmax/cGy 1523.44±678.85 1411.66±513.23 2.195 0.341對側肺D5/cGy 601.39±527.26 389.79±201.11 3.890 0.009雙肺V30/% 5.19±1.21 11.29±1.88-12.191 ＜0.001雙肺V20/% 7.93±1.36 13.72±1.34-13.150 ＜0.001雙肺V10/% 14.35±2.97 19.22±2.68-11.837 ＜0.001雙肺V5/% 23.71±3.43 28.39±2.88 -7.561 ＜0.001同側肺V30/% 14.62±1.55 25.23±4.38-16.859＜0.001同側肺V20/% 19.79±2.11 29.17±4.56-11.988＜0.001同側肺V10/% 33.56±3.19 44.17±5.26-10.691＜0.001同側肺V5/% 48.27±4.11 64.45±7.89 -9.661 ＜0.001心臟V30/% 2.23±1.65 8.18±4.66 -5.818 ＜0.001心臟V20/% 4.89±1.87 10.56±4.12 -2.729 0.004心臟V10/% 32.51±9.78 14.92±7.27 7.690 ＜0.001食管Dmean/cGy 981.07±91.74 997.88±498.11-0.177 0.576脊髓Dmax/cGy 3643.38±378.12 2899.15±770.56 2.987 0.003對側乳腺Dmean/cGy 277.90±66.88 126.15±98.70 4.921 ＜0.001對側乳腺D5/cGy 411.66±37.86 418.84±48.66-0.062 0.889

2.4 B-P受量

HT計劃B-P的V5、V10顯著大于7F-IMRT計劃，HT 計劃B-P的V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50均顯著小于7F-IMRT計劃（P＜0.05），見表3。

表3 2種計劃正常組織劑量學參數比較（±s，%）

表3 2種計劃正常組織劑量學參數比較（±s，%）

參數 HT計劃 7F-IMRT 計劃 t值 P值V5 22.15±2.87 17.55±4.67 5.949 ＜0.001 V10 11.92±1.28 10.37±2.44 3.321 0.002 V15 9.97±1.57 9.89±1.11 0.487 0.511 V20 7.19±2.33 8.67±1.11 -2.009 0.020 V25 7.01±0.39 8.52±1.23 -4.798 ＜0.001 V30 5.32±1.27 7.39±1.88 -6.990 ＜0.001 V35 2.69±1.21 4.79±1.54 -7.830 ＜0.001 V40 2.12±0.59 4.05±1.38 -8.088 ＜0.001 V45 1.36±0.44 2.75±0.58 -10.330 ＜0.001 V50 0.27±0.21 0.92±0.34 -10.560 ＜0.001

2.5 機器跳數和治療時間差異

HT計劃和7F-IMRI單次計劃中各射野機器跳數累加之和分別為7691±199、1422±153，HT計劃顯著高于7F-IMRT計劃（t=-7.524，P＜0.001）；HT計劃和7F-IMRT計劃單次治療時間分別為（546±10）、（220±19）s，HT計劃顯著長于7F-IMRT計劃（t=-2.171，P＜0.001）。

3 討論

目前乳腺癌改良根治術后放療技術主要采用7F-IMRT計劃，但其靶區劑量適形度和均勻性尚理想。本文通過HT計劃與7F-IMRT計劃的劑量學比較發現，HT計劃在靶區劑量分布方面，最大劑量和CI優于7F-IMRT計劃，其他參數2種計劃無統計學差異。對于危及器官，雙肺V30、雙肺V20、雙肺V10、雙肺V5、同側肺V30、同側肺V20、同側肺V10、同側肺V5、心臟V30、心臟V20，HT計劃優于7F-IMRT計劃；對于正常組織B-P，B-P的V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50，HT計劃優于7F-IMRT計劃。因此，HT計劃與7F-IMRT計劃相比，在靶區劑量分布上具有絕對的優勢，在危及器官劑量受量方面，具有一定的優勢，所有危及器官的受量均在要求范圍內，符合臨床實際要求。此外，HT的治療時間長于7F-IMRT計劃，治療效率低于7F-IMRT計劃。

國內關于HT的研究主要是在乳腺癌保乳術后[12-15]，在乳腺癌改良根治術或根治術后的研究鮮見報道。周桂霞等[16]研究了HT、調強放療（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）和三維適形放療在乳腺癌改良根治術后的劑量學比較，該研究的結論與本文研究的結論基本一致，靶區劑量分布上結論是一致的，但危及器官受量結果存在差異。其研究結果顯示，HT計劃中心臟受量V20、V30與IMRT計劃相比無統計學差異，而本研究結果表明，HT計劃中心臟受量V20、V30低于7F-IMRT計劃，即HT計劃比7F-IMRT計劃保護心臟更有優勢。原因為該研究在技術上與本文存在差異，所以結論并不完全一致。

國外關于HT在乳腺癌改良根治術或根治術后的研究也相對較少。Nichols等[17]比較了HT和容積旋轉調強放療（Volumetric-Modulated Arc Therapy，VMAT）在乳腺癌改良根治術后的劑量學特點，研究結果表明，2種放療技術均能符合臨床要求，與VMAT技術相比，HT技術靶區均勻性更好，在高劑量區能更好地保護危及器官。Nobnop等[18]研究了HT和VMAT在乳腺癌改良根治術后的劑量學特點，研究結果顯示，與VMAT技術相比，HT技術靶區均勻性和適形度均優于VMAT，VMAT在低劑量區保護對側乳腺和心臟更具有優勢。本文的研究結果顯示，對于雙肺和患側肺的低劑量受照體積，HT計劃低于7F-IMRT計劃，所以患者接受HT計劃治療，發生放射性肺炎的概率更低。本研究中，未包括VMAT技術，由于呼吸和心跳運動的影響，在不進行實時圖像引導的情況下，為防止靶區漏照，7F-IMRT技術射野在靶區皮膚一側可以外放2 cm，而VMAT技術不可以進行射野外放[19-20]。雖然有些計劃技巧也可以彌補這個缺點，但是在沒有實時影像圖像引導的情況下，還需謹慎使用。

4 結論

HT在乳腺癌改良根治術后，在靶區分布和危及器官劑量受量方面優于7F-IMRT計劃，但治療效率劣于7F-IMRT計劃。在臨床實踐中，可根據具體情況制定適宜的放療計劃。