乳腺癌保乳術后擺位誤差對放療計劃劑量的影響

鐘思瑤，孫斌，徐程，李海亮，高玉艷

首都醫科大學附屬北京潞河醫院 放療科，北京 101100

引言

乳腺癌發病率在癌癥發病率中排名第一[1-2]。放療可以降低乳腺癌保乳術后復發風險和提高患者生存率，同時兼顧乳房美觀，使患者生命質量得以顯著提高，是早期乳腺癌保乳術后的重要治療手段。乳腺癌保乳術后合并放療，可獲得與根治術相當的長期局部控制率與生存率[3-4]。乳腺癌的放射治療已經廣泛采用圖像引導的調強放射治療技術（Intensity Modulated Raditherapy，IMRT）[5-9]，擺位誤差是影響IMRT 計劃精準實施的重要因素。不同放療中心的放療設備、質控及治療師的擺位水平不同，所以各中心的擺位誤差也有所差距[10-13]。本文模擬不同方向擺位誤差對乳腺癌保乳術放療計劃劑量的影響，結合本中心的擺位數據，驗證計劃實施的精準性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究使用瓦里安Eclipse15.5 計劃系統，AcurosXB算法。選取左右保乳術后患者各15 例為研究對象，患者均為女性，患者年齡范圍30～80 歲，平均年齡54 歲，中位年齡56 歲?；颊甙袇^均不包含鎖上區域，且無淋巴結加量區域，各自勾畫臨床靶區（Clinical Target Volume，CTV）及瘤床推量區CTV-boost，均勻外放5 mm，并收至皮下2 mm 得到計劃靶區（Planning Target Volume，PTV）及PTV-boost，靠近皮膚一側，CTV 與PTV 共線（圖1）。處方劑量為PTV 50 Gy/25f、PTV-boost 60 Gy/25f。本研究已經本院倫理委員會審批通過（批準文號：2023-LHKY-075-01）。

圖1 CTV外擴至PTV、CTV-boost外擴至PTV-boost相對關系圖

1.2 研究方法

1.2.1 錐形束CT圖像引導

利用 Varian Clinac iX 加速器 進行錐形束CT（Cone Beam CT，CBCT）掃描，獲取患者影像，與計劃 CT 進行配準。采用自動算法配準，自動配準后根據骨性標志和靶區的形狀位置進行手動微調，直至結果滿意為止。記錄患者左右（X）、頭腳（Y）、腹背（Z）方向的擺位誤差，移動加速器治療床修正擺位誤差后進行治療。

1.2.2 模擬擺位誤差

將治療原計劃命名為plan-1，不改變治療原計劃的射野參數，將計劃的治療中心點分別往偏患側、健側、頭、腳、腹、背方向移動0.3 cm 和0.5 cm，模擬治療擺位時治療中心在各個方向上偏離計劃中心的情況。模擬擺位誤差后的計劃按治療中心偏離的方向分別命名為plan-患、plan-健、plan-頭、plan-腳、plan-腹、plan-背。

1.3 劑量評估

計劃均采用4 野調強，其中兩切線野照PTV，兩野照射PTV-boost 推量區域（圖2），優化結束后，使用Skin flash 工具將通量往外刷2 cm 以減小擺位時治療中心偏皮膚側以及呼吸運動對劑量的影響（圖3）。比較plan-1與plan-患、plan-健、plan-頭、plan-腳、plan-腹、plan-背的靶區與危及器官的劑量差異。對于乳腺癌患者，主要涉及的危及器官有肺、健側乳腺以及心臟。主要統計的劑量參數有：CTV 和CTV-boost 95%體積的受量D95，即CTV-D95和CTV-boost-D95；患側肺分別受到5 Gy、20 Gy 的體積占比V5、V20；健側乳腺平均劑量（Dmean）；對于左側乳腺癌患者，統計其心臟的平均受量（Dmean）。

圖2 射野方向及劑量分布，

圖3 各射野的射束方向觀及skin flash后效果

1.4 統計學分析

采用SPSS 22.0 統計學軟件對實驗數據進行分析，配對樣本采用t檢驗，統計結果用±s描述，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 模擬各方向偏差0.3 cm和0.5 cm

所有治療原計劃plan-1 的靶區覆蓋率及危及器官受量均滿足臨床要求。將治療中心點分別往患側、健側、頭、腳、腹、背方向移動0.3 cm 和0.5 cm 后統計其劑量參數。根據乳腺癌放射治療指南以及本中心的放療標準[14]，要求乳腺癌保乳術后放療CTV 及CTVboost 的95% 體積實際受量要超過處方劑量的95%（CTV-D95＞4750 cGy，CTV-boost-D95＞5700 cGy），且肺V5＜50%、肺V20＜20%、健側乳腺Dmean＜5 Gy、左乳患者心臟Dmean＜8 Gy。

2.1.1 CTV及CTV-boost劑量誤差

如表1 所示，模擬擺位誤差后生成的新計劃靶區劑量與原計劃對比，在偏患側（plan-患）、頭（plan-頭）、腹（plan-腹）3 個方向上，各個方向位移0.3 cm 或0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95的受量均滿足臨床要求，且除治療中心偏頭方向0.5 cm 時，CTV-D95顯著增加外（P＜0.05），其他靶區受量與原計劃相比均無統計學差異（P＞0.05）。

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶區的劑量變化（±s，cGy）

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶區的劑量變化（±s，cGy）

靶區plan-1分組plan-患plan-健plan-頭plan-腳plan-腹plan-背CTV-D95 5124.7±位移0.3 cm 5130.3±45.3 5098.4±35.5 5128.2±41.4 5114.9±35.1 5132.9±45.0 5088.0±36.9 t值-1.5198.123-2.0286.377-1.9388.101 P值0.140＜0.0010.052＜0.0010.062＜0.001位移0.5 cm 5135.5±48.0 5077.8±36.1 5132.4±40.4 5108.0±36.7 5125.3±47.4 5050.4±54.0 t值-1.68010.649-2.2619.0120.3558.173 P值0.104＜0.0010.031＜0.0010.725＜0.001 36.5 CTV-boost-D95 6071.9±31.3位移0.3 cm 6081.0±18.6 6011.5±38.5 6073.3±27.8 6051.4±25.6 6083.4±38.1 5990.8±57.8 t值-1.72911.945-0.3815.672-1.8878.648 P值0.095＜0.0010.706＜0.0010.069＜0.001位移0.5 cm 6079.1±58.9 5962.1±58.1 6064.5±35.4 6027.6±36.9 6067.7±99.2 5913.8±151.5 t值-0.65712.6471.3587.2140.2325.912 P值0.516＜0.0010.185＜0.0010.818＜0.001

在偏健側（plan-?。?、腳（plan-腳）、背（plan-背）3 個方向上，各個方向位移0.3 cm 或0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95與原計劃plan-1 相比均具有顯著性差異（P＜0.05），靶區受量均小于原計劃，但均處于臨床可接受范圍。位置偏差越大，靶區劑量降低越明顯，且劑量降低程度plan-背＞plan-?。緋lan-腳。

2.1.2 危及器官劑量誤差

模擬擺位誤差后生成的新計劃危及器官受量與原計劃對比發現（表2）。各個方向上產生擺位誤差后危及器官的受量與原計劃（plan-1）相比均具有統計學差異（P＜0.05）。在治療中心偏患側（plan-患）、頭（plan-頭）、腹（plan-腹）3 個方向上肺、健側乳腺、左乳患者心臟的受量均顯著降低，且擺位誤差越大，肺、乳腺、左乳患者心臟的受量越小。反之，在偏健側（plan-?。?、腳（plan-腳）、背（plan-背）3 個方向上肺V5、肺V20、健側乳腺Dmean、左乳患者心臟Dmean的受量均顯著增加，且擺位誤差越大，肺、健側乳腺、左乳患者心臟的受量越大，且受量增加程度plan-背＞plan-?。緋lan-腳。單向擺位誤差小于0.5 cm 時，治療中心偏背方向對危及器官受量的影響最大，但均在臨床可接受范圍。

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的劑量變化（±s）

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的劑量變化（±s）

危及器官plan-1分組plan-患plan-健plan-頭plan-腳plan-腹plan-背患側肺V5/%24.2±6.2位移0.3 cm22.3±6.126.03±6.323.5±6.224.8±6.321.7±6.126.6±6.4 t值29.023-24.41210.887-9.17724.483-24.408 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm21.2±6.027.2±6.423.2±6.225.1±6.320.3±6.127.8±6.7 t值34.616-34.1436.177-6.99017.276-12.079 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001患側肺V20/%13.0±4.1位移0.3 cm11.5±3.914.5±4.312.5±4.113.6±4.111.0±4.015.3±4.4 t值23.578-23.68411.547-11.95424.359-8.851 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm10.6±3.815.5±4.412.1±4.013.9±4.29.8±3.816.4±4.4 t值30.711-30.99111.592-10.71729.098-29.613 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001健側乳腺Dmean/cGy 53.1±43.3位移0.3 cm 50.1±41.656.5±45.451.6±41.154.6±45.349.2±44.157.8±44.7 t值6.059-5.4193.329-2.9842.947-2.812 P值＜0.001＜0.0010.0020.0060.0060.009位移0.5 cm 48.5±41.158.7±46.750.7±39.955.7±47.046.6±42.762.3±50.2 t值6.369-5.0823.320-2.9103.772-3.459 P值＜0.001＜0.0010.0020.007＜0.0010.002左乳心臟Dmean/cGy 367.9±151.4位移0.3 cm 320.3±134.5 419.8±168.3 350.7±144.9 385.1±157.8 305.4±134.3 439.9±168.7 t值9.696-10.0685.771-5.73110.184-10.606 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm 278.1±138.9 453.9±182.6 340.4±140.6 396.1±162.8 271.6±120.9 488.7±184.3 t值6.369-5.0823.320-2.9103.272-3.459 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.2 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm

根據各個方向模擬位置偏差的結果，可見治療中心偏向患側、頭、腹3 個方向相對于健側、腳、背3 個方向，其靶區的劑量變化較小，且危及器官受量降低。模擬治療中心同時向患側、頭、腹3 個方向及健側、腳、背、3 個方向位移，分別命名為plan-A、plan-B。模擬擺位誤差后生成的新計劃與原計劃對比結果如表3 所示：對于plan-A，治療中心同時向偏患側、頭、腹方向0.3 cm 時，CTV-D95與原計劃無統計學差異，CTV-boost-D95顯著降低0.3%；位移0.5 cm 時，CTV-D95及CTV-boost-D95的平均值顯著降低3.1%和4.3%，均在臨床可接受范圍，且危及器官的受量均顯著降低。對于plan-B，治療中心同時偏向健側、腳、背方向時，CTV-D95、CTVboost-D95均顯著降低，危及器官受量顯著增加。偏差0.3 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95分別降低2.0%和3.0%，靶區95%體積的受量均大于處方劑量的95%，且危及器官的受量均在臨床可接受范圍。偏差0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95分別降低5.5%、8.1%，超出臨床可接受范圍。肺V5、V20原計劃受量平均為24.2%、13.0%，分別增加7.9%、7.1%；健側乳腺Dmean原計劃受量平均53.1 cGy，增加20.9 cGy；左乳患者心臟Dmean原計劃受量平均367.9 cGy，增加263.3 cGy；其中肺V20受量平均值超出了要求的劑量限制，其余危及器官的受量均低于要求的劑量限制。綜上，實際臨床工作中，治療中心同時偏向患側、頭、腹3 個方向0.5 cm 范圍內，認為其劑量變化可以接受，滿足臨床要求；治療中心同時偏向健側、腳、背3 個方向0.3 cm 范圍內，認為其劑量變化可以接受，當這3 個方向上的偏差同時達到0.5 cm 時，劑量變化不滿足臨床要求。

表3 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm的劑量偏差（±s）

表3 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm的劑量偏差（±s）

靶區plan-1plan-A（位移0.3 cm） plan-A（位移0.5 cm） plan-B（位移0.3 cm） plan-B（位移0.5 cm）CTV-D95/cGy 5124.7±36.55109.6±60.34967.0±106.05021.1±52.94844.8±174.2 t值1.6707.97510.4458.461 P值0.106＜0.001＜0.001＜0.001 CTV-boost-D95/cGy 6071.9±31.36056.1±161.95809.9±321.25887.6±124.45581.8±330.6 t值0.5304.4828.5178.173 P值0.011＜0.001＜0.001＜0.001患側肺V5/%24.2±6.219.1±5.816.3±5.729.1±6.232.1±6.6 t值15.61016.227-24.332-30.487 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001患側肺V20/%13.0±4.19.1±3.77.0±3.417.3±4.320.1±4.8 t值15.37815.981-29.183-33.204 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001健側乳腺Dmean/cGy 53.1±43.345.1±41.460.5±51.063.3±51.374.0±62.3 t值3.8484.198-3.387-3.607 P值＜0.001＜0.0010.0020.001左乳心臟Dmean/cGy 367.9±151.4253.0±108.2193.8±83.6513.8±195.0631.2±223.7 t值9.5889.248-12.083-13.108 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.3 實際擺位誤差

分別統計30 例患者共273 組CBCT 數據，X、Y、Z 方向的實際擺位誤差均符合高斯分布，見圖4。X、Y、Z 方向擺位誤差絕對值的平均值分別為（0.260±0.201）、（0.220±0.164）、（0.220±0.191） cm，均小于0.3 cm。

圖4 不同方向擺位誤差柱狀統計圖

3 討論

放療患者治療中的擺位誤差是影響放療計劃精確實施的關鍵因素。擺位誤差導致靶區受量不足，影響治療效果，同時可能增加周邊危及器官的受量，產生放療副反應。對于乳腺癌保乳術后的患者，本中心采用乳腺托架進行定位，患者治療途中處于自由呼吸的狀態，此類患者的器官運動及擺位誤差更加難以控制。CBCT 圖像引導技術可以很好地矯正擺位誤差，但是過量的CBCT照射，會增加危及器官的受量[15-17]。通過對擺位誤差導致劑量偏差的定量分析，可以更直觀地體現放療的精確性，從而指導擺位。而患者實際接受的劑量無法進行實時測量，目前針對擺位誤差對劑量影響的研究有兩種常見方式：① 通過CBCT 采集的數據，取其平均值代入計劃系統重新計算分析，這種方式能夠體現平均擺位誤差導致的劑量偏差，但是誤差的平均值在一定程度上忽略了誤差的方向性，且不能體現擺位誤差偏離均值的情況[18-19]；② 通過將CBCT 數據回傳至計劃系統，與定位CT 進行配準后，將計劃移至CBCT 圖像進行劑量計算及分析，這種方式要求CBCT 的圖像質量足夠好，而實際上大部分放療中心的CBCT 圖像質量達不到定位CT 的水平[20]。本研究分別模擬計劃治療中心偏患側、健側、頭、腳、腹、背方向上0.3 cm 及0.5 cm 擺位誤差后靶區及危及器官的受量變化情況。結果表明，治療中心偏患側、頭、腹方向靶區劑量與原計劃無顯著性差異，且肺、健側乳腺、左乳患者的心臟受量減少。治療中心偏健側、腳、背方向會導致靶區劑量降低，且肺、健側乳腺、左乳患者的心臟受量增加。但單向0.5 cm 以內的擺位誤差產生的劑量偏差均在臨床可接受范圍。在此基礎上，模擬治療中心同時偏向患側、頭、腹3 個方向及健側、腳、背、3 個方向的情況，以體現3 個方向同時產生擺位誤差對治療劑量影響最小及最大的情況。結果表明治療中心同時向偏患側、頭、腹方向0.5 cm 內時，靶區受量均在臨床可接受范圍，且危及器官的受量均顯著降低。治療中心同時偏向健側、腳、背3 個方向0.3 cm 范圍內，其劑量變化可以接受，當這3 個方向上的偏差同時達到0.5 cm 時，靶區受量不滿足臨床要求，且肺V20超出臨床可接受范圍。經統計分析本中心30 例保乳術后患者放療過程中共273 組CBCT 數據，發現X、Y、Z 方向擺位誤差絕對值的平均值均小于0.3 cm，本中心的乳腺癌保乳患者的擺位誤差導致的劑量偏差基本在臨床可接受范圍。

4 結論

乳腺癌保乳患者放療發生擺位誤差時，治療中心偏背側引起的劑量偏差最大。單向誤差在0.5 cm 范圍內，靶區及危及器官的劑量誤差均在臨床可接受范圍。治療中心同時偏向健側、腳、背方向達到0.5 cm 時，靶區劑量低于臨床要求，且肺的受量超出臨床可接受范圍，實際臨床工作中，應引起治療師高度重視，可適當增加CBCT 次數。