左侧乳腺癌改良根治术后常用调强照射技术剂量学比较

左侧乳腺癌改良根治术后常用调强照射技术剂量学比较XIEChen;ZHANGHuaiwen;HONGChao【摘要】目的评估乳腺癌改良根治术后三种常用调强照射技术的靶区及其周围正常组织受照剂量的差异,为术后临床最佳治疗计划的选择提供科学理论依据.方法随机选取左侧20例乳腺癌改良根治术后患者，经CT扫描后将图像传至Pinnacle39.6治疗计划系统中并由同一医生进行靶区勾画.针对每例患者靶区分别设计临床常用的IMRT6野计划、IMRT7野计划和VMAT3种调强计划•利用剂量体积直方图评价3种调强照射方法的靶区和周围正常组织照射剂量体积和靶区适形指数及剂量不均匀性指数•结果①VMAT靶区PTV的Dmean较6F、7F小VMAT的靶区适形度最高,7F次之,6F最差.3种计划靶区均匀性指数无差异•②VMAT心脏最小受量要稍大于6F、7F;但心脏最大受量及平均剂量三者间无差异.VMAT心脏V30+V40等高剂量受照体积明显小于6F、7F,而低剂量V5~V20三者间无明显差异•③患肺最大剂量、最小剂量及平均剂量三者并无明显差别.6F左肺中高剂量照射体积V15、V20、V30、V40、V50较VMAT明显高.7F左肺的中高剂量照射体积V15、V20、V30也显著高于VMAT,但在其余体积处两者无明显差别.6F与7F2种计划差异不明显•④6F右肺平均剂量Dmean明显低于7F和VMAT,但低剂量区域V5、V10等处三者间差异不具有统计学意义•⑤右侧乳腺的Dmean、V5、V10等处三者之间差异不具有统计学意义•结论与常规固定野放疗6F与7F相比,VMAT计划在满足乳腺癌改良根治术后靶区剂量分布适形度和均匀性临床要求的同时还可以更好的降低肺组织和心脏、脊髓等危及器官的照射剂量和照射体积进而减少其并发症的发生率,具有重要实际临床意义和推广应用价值.期刊名称】《实用癌症杂志》年(卷),期】2018(033)012【总页数】6页(P1941-1946)【关键词】乳腺癌改良根治术;调强放射治疗;旋转调强放射治疗;剂量学【作者】XIEChen;ZHANGHuaiwen;HONGChao【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】R737.9WHO2014年数据显示，我国每年以3%的速度新增女性乳腺癌患者约18万人。《2015中国肿瘤登记年报》报告显示乳腺癌均占我国女性恶性肿瘤发病及死亡的率第一位，且发病年龄日趋年轻化［1-2］。目前，患者治疗仍以传统根治性乳房切除术手术治疗为主，但术后复发率较高［3-4］。2016年美国《临床肿瘤学杂志》发表的最新乳腺癌全乳切除手术指南推荐对乳腺癌中晚期患者手术后的胸壁内乳区和锁骨上下淋巴引流区2个部位进行辅助放疗。文献显示术后放疗可明显提高腋窝淋巴结阳性患者的局部区域肿瘤控制率和远期总生存率［5］。乳腺癌根治术后患者胸壁和锁骨上下淋巴引流区常用的调强放疗技术主要分为静态固定野调强照射及容积旋转调强技术两种。固定野调强放疗技术在改善靶区剂量分布及降低周围正常组织放疗剂量方面有明显优势，但却增加了正常组织低剂量照射区域，使得对侧肺和对侧乳腺的受照剂量略有增加。容积旋转调强放疗是在加速器机架连续旋转过程中通过动态多叶准直器连续运动形成一系列子野并配合通过改变剂量率形成可变束流来完成的动态调强方式。国内外多项对头颈部肿瘤、肺癌、宫颈癌及前列腺癌等研究结果表明VMAT在明显提高靶区覆盖，减少脊髓、肺和心脏等危及器官受量的同时显著降低机器跳数和治疗时间。我们采用Pinnacle39.6三维治疗计划系统针对患者靶区分别设计IMRT固定6野计划、IMRT固定7野计划和VMAT旋转双弧计划的3种调强照射方式，从靶区剂量分布、剂量分布适形度和均匀性及心脏、肺及对侧乳腺等危及器官受量方面与对三者进行剂量学比较研究，希望为乳腺癌改良根治术后患者临床最佳治疗计划选择推广提供参考依据。现报告如下。材料与方法1.1病例临床资料随机选取2015年1月至2017年12月我院放射治疗科收治的早期左侧乳腺癌改良根治术后患者20例作为研究对象。全部患者均采用乳腺癌全乳切除根治术治疗，术后需要进行调强放疗，且均未进行乳房重建术。年龄30-74岁，中位年龄48岁。放疗靶区范围包括患侧胸壁及锁骨上淋巴结引流区。所有患者无既往心脏疾病史以及呼吸系统疾病史，患者心肺功能基本正常，无其他放疗禁忌症。1.2体位固定和CT扫描所有患者均取仰卧位，采用美国Med-Tec250型乳腺托架进行体位固定。同时患侧上臂外展90°，前臂垂直，双手上举放于头后。充分暴露患侧乳腺，并在前正中线、腋中线、第一前肋水平以及乳腺皱折下2cm等处放置参考小铅点。在西门子SOMATOMDefinitionAS20排大孔径螺旋CT模拟机下行自由平静呼吸CT扫描定位，扫描范围为锁骨头上至乳腺皱折下5cm，以完整包括全部邻近正常组织器官如肺、心脏、肝脏、对侧乳腺等，扫描层厚取5mm。获得CT图像后将其传输至ADACPinnacle39.6三维治疗计划系统工作站。靶体积与危及器官勾画为了保持靶区勾画一致性，由同一资深放疗医师在PhilipsPinnacle39.6三维放疗计划系统医生工作站根据ICRU第50、62号报告勾画胸壁及锁骨上淋巴结引流区放射治疗靶区。靶区包括临床靶区(CTV)和计划靶区(PTV)。胸壁临床靶区(CTV)定义为全乳腺切除术后，前界在皮肤表面下0.2cm，后界为胸壁与胸膜交界处，但不包括肋骨上界为锁骨头下0.5~1.0cm，下界为健侧乳房返折线下1~2cm,内界为胸骨旁线，外界为腋中线水平并包全胸壁手术疤痕，PTV在CTV基础上左右外放0.5cm的边界，皮肤方向不外放，上下界外放0.5cm,后界外放0.5cm,向后方延伸到腋中线至腋后线，但不包括肺组织。锁骨上淋巴结引流区上界：甲状软骨下缘；下界：锁骨头下缘,内界：患侧气管壁后；内界：颈动脉和颈静脉；后夕卜界：前斜角肌。锁骨上淋巴结引流区PTV与胸壁PTV合计为总计划的肿瘤靶区PTV。放疗照射勾画的危及器官主要包括右侧乳腺、左右肺组织及心脏、脊髓、甲状腺等。心脏的勾画需除外心包、主动脉起始部及肺动脉根。肺为除外气管和主支气管的全部对应侧含气组织。计划设计和实施物理师根据放疗医师确认患者总靶区对每位患者分别设计无垂直照射心脏射野的IMRT切线6野计划、有垂直照射心脏射野的半球均分7野IMRT计划和VMAT双弧旋转照射计划。采用美国瓦里安TrueBeam直线加速器6MV光子线进行计划设计。为提高胸壁表面照射剂量，模拟厚度为5mm的Bolus来制作3种调强计划，密度为1g/cm2。处方剂量为50Gy,2Gy/次，1次/d,5次/周，共25次。靶区处方剂量是指95%PTV接受的最低吸收剂量,PTV接受>110%处方剂量体积<5%；危及器官限量：脊髓Dmaxv3000cGy，左肺V10v45%,V20<25%,Dmean<1500cGy;右月市Dmax<800cGy,V5<15%;全月市V20v20%;心脏V30v10%,V40<5%；对侧乳腺Dmax<800cGy,Dmeanv500cGy。6FIMRT计划：以常规切线野作为起止方向，机架角度分布与肺边缘大致相切，第1、2、3野错开约10。~20。分布于PTV上部，第4、5、6野错开约10。~20。分布于PTV下部。采用子野优化设计模式，设定最大子野数＜50、子野面积A8cm2及跳数A8Mu物理优化参数条件后，给予靶区优化目标和危及器官限量条件达到理想剂量分布。7FIMRT计划：以常规切线野作为起止方向，使用垂直心脏照射野。共面机架角度分别设为：300。，330。，0。，30。，60。，90。，140。；物理优化参数设置与6F计划相同。VMAT旋转计划：根据总靶区形状，并以常规切线野稍微外扩后作为起止方向，设计两个旋转弧，其中一个弧旋转角度为1500-3000,另外一个弧旋转角度为3000-1500。设定物理优化参数后反复调整达到理想剂量分布。治疗计划的分析评估根据DVH体积剂量直方图比较3种照射方式的靶区均匀性指数、适形度指数及相关正常组织体积剂量的差异。计划靶区的评价参数：①靶区平均剂量Dmean、最大剂量Dmax、最小剂量Dmin；②均匀性指数(HI)[6]采用ICRU的定义进行计算，HI反应靶区内剂量的均匀性。计算公式为：，其中为5%靶区体积所接受的最低剂量，为95%靶区体积所接受的最小剂量。其值越大表明PTV靶区内部剂量分布均匀性越差。③适形度指数(CI)[7]用来评价靶区与参考等剂量曲面的适形程度，计算公式为：，为95%的处方剂量所覆盖的计划靶体积，为总的计划靶体积，为95%的剂量所覆盖的所有体积,CI值为0~1,CI值越接近1适形度越好。危及器官的评价参数：患侧肺:Dmax、Dmin、Dmean、V5、V10、V15、V20、V30、V40、V50;健侧肺:Dmean、V5、V10;心脏:Dmax、Dmin、Dmean、V5、V10、V15、V20、V30、V40、V50；健侧乳腺:Dmean、V5、V10;脊髓:Dmax、Dmin、Dmean[Vx表示接受XGy照射的体积占整个体积的比例(％)]。统计方法应用SPSS17.0软件建立数据库，并对计划所得DVH数据进行录入和分析。定量资料采用均数±标准差表示。3种治疗方法间的差别采用单因素方差分析方法进行比较，若差别有统计学意义，再进一步作多组间的两两比较。对于服从正态分布的数据，用单因素方差进行分析；而对不服从正态分布的数据，用非参数秩和检验进行分析。以PvO.O5为差异有统计学意义。结果2.1靶区内剂量分布、HI、CI的比较在满足95%等剂量曲线对乳腺靶区PTV的剂量覆盖的前提下，VMAT计划方式的靶区PTV平均剂量明显较6F、7F方式小；而靶区最大剂量则较6F、7F方式略高;VMAT计划方式的靶区适形度最高，7F方式次之，6F方式最差。3种计划方式的靶区的最小剂量以及靶区均匀性指数等方面差异均没有统计学意义(P>0.05)，见表1。表13组治疗计划靶区剂量、适形指数和不均匀指数比较项目指标6F7FVMATPTVmean(cGy)5259.46±11.11a5258.43±11.64a5235.55±26.07PTVmax(cGy)5523.94±25.43a5523.23±25.85a5606.34±40.56PTVmin(cGy)3630.32±241.113686.98±329.263702.22±288.18HI1.08±0.011.11±0.141.07±0.01CI0.73±0.03ab0.76±0.03a0.80±0.03注：a为与VMAT比较，PvO.05；b为与7F比较，PvO.05。2.2危及器官受照剂量和体积比较2.2.1心脏受照剂量体积对比3组调强治疗计划设计方式心脏组织受到的照射剂量和受照体积参数见表2。心脏最小受量方面VMAT要稍大于6F、7F;但心脏接受的最大剂量及平均剂量三者间差别无统计学意义。心脏接受的照射剂量在V30,V40等高吸收剂量范围上可以看出VMAT方式心脏接受的受照体积明显小于6F、7F方式，差异具有统计学意义(PvO.05)。而在其他低吸收剂量V5~V20照射体积大小方面，三者间均没有明显差异，无统计学意义(P>0.05)。表23组治疗计划心脏受照剂量体积对比项目指标6F7FVMATDmax5045.81±202.035054.67±162.564943.10±148.55Dmin119.10±133.57a141.21±26.96a201.48±40.91Dmean733.40±219.36823.76±189.87811.95±208.07V557.89±10.8762.21±18.3560.55±20.14V1023.90±8.7524.74±9.5320.95±9.60V1511.38±5.1312.02±4.8910.11±4.79V207.68±4.466.84±2.785.94±2.66V303.94±3.30a3.03±1.30a2.14±1.07V401.66±2.17a0.90±0.47a0.50±0.34V500.16±0.410.01±0.020.01±0.02注：a为与VMAT比较，PvO.O5。2.2.2左肺受照剂量体积对比3组调强治疗方式患侧左肺接受的剂量和受照体积参数见表3除6F计划的左肺受照最大剂量明显高于VMAT计划外，左肺的最大剂量、最小剂量及平均剂量3组方式之间并没有明显差别，差异无统计学意义。6F计划与VMAT计划相比，左肺接受的低剂量照射体积V5、V10两者间无差别，但在中高剂量照射体积V15、V20、V30、V40、V50等处6F计划均明显高于VMAT计划。7F计划中左肺受照的中高剂量照射体积的V15、V20、V30也显著高于VMAT计划，但在其余体积处两者间差别不明显。6F计划与7F计划相比，2种计划方式仅仅在左肺的V5及V50处略有不同，其余体积处2种计划差异不明显，不具备统计学意义。3组计划均可以较好的满足临床上对患侧左肺组织的器官体积剂量限量要求。2.2.3健侧右肺受照剂量体积对比3组调强治疗计划健侧右肺的剂量和受照体积参数见表4。6F计划的右肺接受的照射平均剂量Dmean明显低于7F计划和VMAT方式，差异具有统计学意义(PvO.05)；7F计划和VMAT方式两者间差异无统计学意义(P>0.05)。在低剂量照射区域V5、V10等处三者之间差异不具有统计学意义。但由于7F计划调强设野方式为7野半球均分模式，同时VMAT计划是半球拉弧，这可能会在一定程度上增加对健康右肺组织的误照射，因此对健侧右肺的保护中6F的右肺平均剂量要较7F计划和VMAT方式更低。表33组治疗计划患侧左肺受照剂量体积对比项目指标6F7FVMATDmax5453.41±48.14a5428.85±59.165407.84±53.75Dmin122.36±37.94124.83±19.02145.64±46.92Dmean1178.17±320.661452.92±896.871224.32±62.39V550.05±2.95b48.02±2.2148.37±2.55V1035.38±6.5834.79±6.7132.42±1.46V1527.95±1.53a27.38±1.20a26.41±1.36V2023.48±1.51a23.05±1.26a22.02±1.30V3016.54±4.45a16.00±1.22a15.08±1.05V4010.00±1.24a9.34±1.018.78±0.76V502.09±0.69ab1.44±0.471.31±0.44注：a为与VMAT比较，PvO.O5；b为与7F比较，PvO.O5。表43组治疗计划健侧右肺受照剂量体积对比项目指标6F7FVMATDmean122.23±59.44ab210.46±52.29202.16±37.80V51.03±0.911.44±0.491.29±0.35V100.18±0.140.17±0.190.10±0.09注：a为与VMAT比较，Pv0.05；b为与7F比较，PvO.O5。2.2.4右侧乳腺受照剂量体积对比3组调强治疗计划健康右侧乳腺的剂量和受照体积参数见表5。3种计划的Dmean、V5、V10等处三者间差异不具有统计学意义，均能很好地保护右侧乳腺。表53组治疗计划右侧健康乳腺受照剂量体积对比项目指标6F7FVMATDmean171.56±82.42174.87±49.70201.08±68.49V57.49±7.536.50±5.106.53±6.17V102.08±2.381.06±1.240.95±1.442.2.5脊髓受照剂量体积对比3组调强治疗计划脊髓的剂量参数见表6。脊髓组织接收的最大剂量在3组计划间基本相当，差异无统计学意义(P>0.05)；但其接受的最小剂量及平均剂量上6F计划要略小于7F计划和VMAT计划，差异具有统计学意义(PvO.05)。表63组治疗计划脊髓受照剂量体积对比项目指标6F7FVMATDmax2665.09±757.692964.58±463.3737.50±11.93Dmin30.00±13.72ab56.63±33.78a87.60±52.90Dmean435.70±102.96ab656.77±190.10652.76±150.62注：a为与VMAT比较，PvO.O5；b为与7F比较，PvO.O5。讨论乳腺癌患者改良根治术后局部复发率高达10%-20%，且以胸壁复发最常见［8］。放射治疗是乳腺癌改良根治术后的主要治疗方式，可显著提高其生存率和生活质量［9］。但乳腺癌根治术后患者的同侧胸壁和锁骨上淋巴引流区的联合照射肿瘤靶区体积大且呈不规则的弧形分布，乳腺癌改良根治术后放疗过程中靶区剂量覆盖适形度及均匀性、卷入治疗区患侧肺、心等重要危及器官的受照体积是放疗计划优劣评估的重要参数［10］。采用常规三维适形技术治疗时，靶区剂量不均匀，局部区域易出现剂量热点或冷点，且不能很好的保护邻近心肺等正常危及器官，造成患者不同程度的放射性心肺损伤。近几年，调强放疗中新兴的VMAT旋转放疗由于其适形度好，可使靶区剂量分布的均匀性得到显著改善，同时降低危及器官受照量而广泛在乳腺癌根治术中得到应用［11-12］。本研究对患者靶区分别设计IMRT固定6野计划、IMRT固定7野计划和VMAT旋转双弧计划的三种调强照射方式，通过DVH剂量体积直方图从靶区剂量分布、剂量分布适形度和均匀性及心脏、肺及对侧乳腺等危及器官受量方面与对三者进行剂量学比较。研究发现尽管三种治疗方式之间的靶区HI没有差别，但是VMAT计划方式的PTV靶区覆盖适形度最高，且平均剂量明显较6F、7F方式小。乳腺癌改良根治术后患者胸壁放疗常见的潜在长期后遗症主要包括放射性心脏毒性损伤、放射性肺炎、淋巴水肿、肋骨骨折、臂丛损伤和放射诱导的次发恶性肿瘤等［13］。其中心脏的晚期放射性损伤对患者的晚期生存率影响巨大。放疗后发生缺血性心脏病、心包炎、心瓣膜病的危险性明显增高，心脏毒性成为乳腺癌根治术后放疗的重要并发症，心脏放射性损伤已成为乳腺癌非肿瘤性因素死亡的主要原因之一。李夏东等［14］对31例乳腺癌根治术后患者分别设计不同计划比较研究发现，与常规IMRT计划相比，VMAT计划并没有增加心脏的照射体积及剂量。陈亚正等［15］对10例乳腺癌根治术后患者进行了VMAT和IMRT技术的剂量学比较发现，VMAT计划能更有效的降低心脏组织的高剂量照射体积及剂量。本研究中发现在心脏受量方面，与常规IMRT计划相比，VMAT计划方式心脏接受的最大剂量及平均剂量三者间差别无统计学意义。在低吸收剂量V5~V20照射体积大小方面与6F、7F方式一致，但在心脏接受的照射剂量在V30,V40等高吸收剂量范围上可以看出VMAT方式心脏接受受照体积明显小于6F、7F方式。双弧VMAT计划的心脏的平均受量、V5、V10分别为811.95±208.07,60.55±20.14,20.95±9.60,这与Tsai等［16］及李丹明等［17］的研究结果相似。放射性肺损伤主要表现为急性放射性肺炎和放射性肺纤维化。Yorke等［18］研究显示，当肺的V10大于50%时，放射性肺损伤并发症发生概率可达20%以上。洪卫等［19］要降低放疗肺损伤的发生率就必须在控制患侧肺V20受照体积的同时尽可能降低V5、V10的受照体积。Petra等［20］运用VMAT、固定野调强放疗、三维适形放疗三种技术对乳腺癌改良根治术患者做不同计划进行剂量学研究发现，VMAT计划的左肺组织受照体积明显小于其他两种计划。赵永亮等［21］研究证实VMAT对弧形靶区的旋转治疗可以很好的保护患侧肺组织免受高剂量照射，患侧肺除V10较IMRT组无显著差异，患侧肺V5、V20、V30均有显著降低。本研究发现在患侧肺方面，三组计划方式之间的左肺受照的最大剂量、最小剂量及平均剂量并没有明显差别。6F计划与VMAT计划相比，左肺接受的低剂量照射体积V5、V10两者间无差别，但在中高剂量照射体积V15、V20、V30、V40、V50等处6F计划均明显高于VMAT计划。7F计划中左肺受照的中高剂量照射体积的V15、V20、V30也显著高于VMAT计划，但在其余体积处两者间无差别明显。两种固定野调强计划(6F计划与7F计划)仅仅在左肺的V5及V50处略有不同，其余体积差异无统计学意义。这表明在保护左肺上VMAT计划具有重要意义。而当健侧右乳腺和右肺受到较小低剂量照射时，有可能发生健侧乳腺二重癌，主要是由于在乳腺癌放疗中相当部分体积的对侧乳腺组织将接受到较高的照射剂量所致DiBetta等[22啲研究建议采用平均剂量为5Gy作为对周边健康组织的优化辐射防护剂量。Kaufman等[23]报道乳腺癌术后放疗有可能导致肺二重癌。本研究中三组计划方式的右乳腺Dmean都远远小于5Gy，V5较低分别仅为7.49±7.53、6.50±5.10、6.53±6.17且三者差异不具备统计学意义，因此所有计划都可以有效的防止右乳腺放射性致癌的风险。而对右侧肺组织而言，三种治疗计划的V5和V10并没有差异均可以满足临床实际治疗的需求。综上所述，从放疗物理学角度来讲，当处方剂量为50Gy时，与常规固定野放疗6F与7F计划相比，VMAT旋转计划在满足乳腺癌改良根治术后靶区剂量分布适形度和均匀性临床要求的同时还可以更好的降低肺组织和心脏、脊髓等危及器官的照射剂量和照射体积进而减少其并发症的发生概率，具有实际的临床意义和应用价值。参考文献【相关文献】ChenWQ,ZhengRS,BaadePD,etal.CancerStatisticsinChina2015〔J〕.CACancerJClin,2016,66(2):115-132.陈万青，李贺，孙可欣，等.2014年中国恶性肿瘤发病和死亡分析〔J〕•中华肿瘤杂志,2018,40(1):5-13.陈佳艺,郭小毛,章真,等.影响乳腺癌根治术后局部一区域性复发放射治疗后局部控制的因素〔J〕•中华放射肿瘤学杂志,2008,17⑴:11-16.ClarkeM,CollinsR,DarbyS,etal.Effectsofradiotherapyandofdifferencesintheextentofsurgeryforearlybreastcanceronlocalrecurrenceand15-yearsurvival:anoverviewoftherandomisedtrials〔J〕.Lancet,2005,366(9503):2087-2106.惠周光,张烨,张江鹄,等.2010年与2004年中国大陆地区乳腺癌改良根治术后放疗现状比较〔J〕.中华放射肿瘤学杂志,2012,21(4):352-356.⑹张怀文邓益杰,丁生苟，等左侧乳腺癌根治术后两种常用放疗计划剂量学比较〔J〕•中华肿瘤防治杂志,2015,22(12):964-968.HWZhang,BHu,CXie,etal.Dosimetriccomparisonofthreeintensity-modulatedradiationtherapiesforleftbreastcancerafterbreast-conservingsurgery〔J〕.JApplClinMedPhys,2018,19(3):79-86.DingM,LiJ,DengJ,etal.Dosecorrelationforthoracicmotioninradiationtherapyofbreastcancer〔J〕.MedPhys,2003,30(9):2520-2529黄晓波，蒋国梁,陈佳艺•乳腺癌调强放射治疗方法的研究现状〔J〕•中华放射肿瘤学杂志，2004,12(13):339-341.马长春，张武哲,伍方财，等•左侧乳腺癌改良根治术后放疗三种技术的比较〔J〕•中国医学物理学杂志,2014,31(4):4993-4998.ZhangFL,ZhangYQ.DosimetricevaluationofCR,3DCR-T,andtwotype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