三維適形和逆向調(diào)強全乳照射的劑量學(xué)比較

金振軍?，吳 芳，徐媛媛

（江蘇省常熟市第一人民醫(yī)院（蘇州大學(xué)附屬常熟醫(yī)院）放療科，江蘇 常熟 215500）

三維適形放療（3D-CRT）是目前全乳放射治療的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而近些年來，逆向調(diào)強技術(shù)（IP-IMRT）也在全乳放療中開始應(yīng)用。本研究收集17例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后患者，每例分別設(shè)計3D-CRT和IP-IMRT兩種放療計劃，比較兩者在劑量學(xué)上的優(yōu)劣。現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2010年1月～2015年1月左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后全乳放療患者17例，年齡47歲，平均（30～77）歲，KPS評分均＞80分，無嚴(yán)重心肺功能障礙。

1.2 CT模擬定位

患者仰臥于全碳素Med-Tec350乳腺托架上，采用雙側(cè)上肢對稱上舉體位，患側(cè)上肢外展超過90度，激光燈標(biāo)記。并于腋中線胸骨中線、觸診乳腺組織最上緣或鎖骨頭下緣、乳房皺褶下1 cm處放置體表標(biāo)記。平靜呼吸狀態(tài)下行層厚5 mm CT掃描，掃描范圍上界至甲狀軟骨上緣，下界至肋膈肌腳。CT掃描圖像經(jīng)局域網(wǎng)傳輸至cms xio4.6計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)和正常組織的勾畫

放射治療范圍包括單純患側(cè)全乳，不包括區(qū)域淋巴結(jié)。全乳臨床靶區(qū)（CTV）參照RTOG勾畫標(biāo)準(zhǔn)。計劃靶區(qū)（PTV）在CTV基礎(chǔ)上均勻外放0.5 cm邊界，但前界不超過皮下0.5 cm。肺的勾畫使用治療軟件中的自動勾畫功能自肺尖至肺底。在縱膈窗CT掃描圖像上進(jìn)行心臟勾畫，起始層為肺動脈根部層，下界為心尖部位，包括整個心包、縱膈脂肪和以及肺動脈干、升主動脈和上腔靜脈等大血管。下腔靜脈位于右心房后緣，不需包括該結(jié)構(gòu)。

1.4 治療計劃設(shè)計

采用cms xio4.6計劃系統(tǒng)為每例患者設(shè)計3D-CRT和IP-IMRT兩個治療計劃，處方劑量為50Gy，2Gy/次，5次/周。瘤床加量不納入此研究。

（1）3D-CRT計劃的設(shè)計：采用兩個等中心對穿切線野為主野（見圖1），依據(jù)勾畫的靶區(qū)，調(diào)整內(nèi)外切線野的角度和野數(shù)，使PTV在射野方向觀上投射最小，調(diào)整射野大小及光欄角度，切線野上下界按PTV上下方向各擴(kuò)大1 cm，外界在乳頭外放2 cm。為使射野中心層面的劑量分布盡量均勻，添加15～30度楔形板或動態(tài)楔形板，同時依據(jù)胸壁弧度增加子野以滿足劑量分布均勻。

圖1 3D-CRT計劃橫斷面設(shè)野圖

（2）IP-IMRT計劃的設(shè)計：以常規(guī)切線野方向作為主野入射方向，主野方向分別為301°～308°及120°～140°，其他射野與主野間隔5°～10°（見圖2），調(diào)節(jié)最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行逆向優(yōu)化。定義計劃的目標(biāo)函數(shù)條件為限制PTV不均勻性在10%以內(nèi)；Dmax不得大于處方劑量的110%，Dmin不小于處方劑量的95%，處方比重均為1。肺的Dmax＜45Gy，左側(cè)肺的V20＜25%；心臟的Dmax＜45Gy，V30＜5%，V5＜50%。然后進(jìn)行逆向優(yōu)化，最大迭代計算次數(shù)為100次，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果換算成所需的子野及其相應(yīng)的劑量權(quán)重和跳數(shù)（MU）。

圖2 IP-IMRT計劃橫斷面設(shè)野圖

1.5 計劃比較

在滿足臨床要求前提下比較兩種計劃的選定劑量學(xué)參數(shù)：①靶區(qū)適形指數(shù)CI；②對PTV，比較Dmax，Dmin，平均劑量（Dmean）；③接受相應(yīng)處方劑量水平照射的體積百分比V110，V107，V105，V103，V95（處方劑量%）；④左側(cè)肺V40，V30，V20，V10，V5及平均劑量；⑤心臟V30，V20，V10，V5，V3及平均劑量。適形指數(shù)（CI）的計算公式為：，其中VPTV為靶區(qū)體積，VPTV-REF為參考等劑量線面所包括的靶區(qū)體積，VREF為參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積，CI值的范圍是0～1，取值越大，適形度越好。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計量資料以“±s”表示，采用t檢驗；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 靶區(qū)劑量比較

從表1中可以看出，兩組計劃P T V覆蓋率（V95）相似，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），IPIMRT組計劃的靶區(qū)劑量適形度優(yōu)于3D-CRT組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。IP-IMRT組計劃的靶區(qū)劑量均勻性優(yōu)于3D-CRT組（P＜0.05）。IP-IMRT組與3D-CRT組Dmin則高于3D-CRT組；差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。3D-CRT組計劃的其他高劑量區(qū)體積V110，V107，V105，V103均高于IP-IMRT組計劃；差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 靶區(qū)劑量比較（±s）

表1 靶區(qū)劑量比較（±s）

3D-CRT IP-IMRT P PTVmax（cGy） 5581.29±35.44 5333.18±28.78 ＜0.0001 PTVmean（cGy） 5195.94±54.46 5224.73±76.44 0.2151 PTVmin（cGy） 4150.47±42.4 4316.06±53.99 ＜0.0001 V95（%） 98.32±2.54 99.14±1.28 0.2433 V103（%） 66.48±6.32 50.88±7.26 ＜0.0001 V105（%） 52.58±6.24 42.98±4.96 ＜0.0001 V107（%） 6.74±2.33 4.07±1.54 0.0004 V110（%） 4.36±1.25 2.89±0.83 0.0003 CI 0.684±0.086 0.842±0.0.054 ＜0.0001

2.2 OARS劑量學(xué)比較

從表2中可以看出，IP-IMRT組和3D-CRT組相比，但左肺低劑量區(qū)體積V5、V10增加，而高劑量區(qū)體積V20、V30、V40則明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；心臟低劑量區(qū)體積V3、V5、V10明顯上升，而高劑量區(qū)體積V20、V30明顯降低；差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表2 器官受照劑量比較（±s）

表2 器官受照劑量比較（±s）

3D-CRT IP-IMRT P肺V5（%） 46.36±9.76 63.21±7.09 ＜ 0.0001肺V10（%） 30.54±7.05 42.53±7.47 ＜ 0.0001肺V20（%） 27.78±2.88 24.27±2.31 0.0004肺V30（%） 18.92±2.07 10.04±3.04 ＜ 0.0001肺V40（%） 8.25±2.26 3.09±1.64 ＜ 0.0001左肺平均劑量（Gy） 12.13±2.93 10.35±3.56 0.1213心臟V3（%） 21.29±6.07 48.25±9.29 ＜ 0.0001心臟V5（%） 13.72±5.63 34.07±8.89 ＜ 0.0001心臟V10（%） 10.47±2.64 19.65±3.43 ＜ 0.0001心臟V20（%） 7.51±1.56 4.22±1.28 ＜ 0.0001心臟V30（%） 6.09±1.11 3.39±0.94 ＜ 0.0001心臟平均劑量（Gy） 6.73±1.65 5.87±0.79 0.0615

3 討 論

在制約乳腺癌長期生存的放射性損傷中，心臟和肺的損傷是最主要的因素，尤其是放射性心臟損傷，需要10年以上的隨訪才逐漸表現(xiàn)為缺血性心臟疾病和心衰發(fā)病率的增高。本研究結(jié)果顯示，在靶區(qū)劑量分布方面，IP-IMRT相對3D-CRT能顯著提高靶區(qū)的適形度，其CI值與3D-CRT組差異有顯著性。同時IP-IMRT計劃還實現(xiàn)了較佳的靶區(qū)劑量均勻性。調(diào)強技術(shù)可明顯改善靶區(qū)劑量均勻性，減少放射損傷和提高生存質(zhì)量，與文獻(xiàn)報道基本一致[1]。另外，乳腺靶區(qū)內(nèi)劑量分布均勻性好可減少乳腺組織纖維化[2]，直接影響保乳治療后長期的美容效果。

和三維適形技術(shù)相比，全乳調(diào)強技術(shù)的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在靶區(qū)劑量均勻性的提高。本研究證實IP-IMRT組的靶區(qū)劑量適形性優(yōu)于3D-CRT組，IP-IMRT的高劑量區(qū)體積V110，V107，V105，V103較3D-CRT顯著降低。據(jù)報道，乳腺內(nèi)高于處方劑量105～110%的劑量熱點往往與皮膚和軟組織毒性風(fēng)險顯著相關(guān)[3]。因此，靶區(qū)內(nèi)高劑量區(qū)體積的降低將可能明顯降低放療的急性皮膚和軟組織不良反應(yīng)，從而獲得美容效果的改善。

放射誘發(fā)放射性肺炎及心臟病是乳腺癌放射治療中主要的并發(fā)癥。文獻(xiàn)報道，當(dāng)肺的V10大于50%時，放射誘發(fā)放射性肺炎概率可達(dá)20%[4]。本研究發(fā)現(xiàn)和3D-CRT相比，IP-IMRT計劃下左肺和心臟的平均劑量都有所降低，但沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義。在劑量分布特點上，左肺低劑量區(qū)體積V5，V10增加，而高劑量區(qū)體積V20，V30，V40則明顯降低；同樣心臟的低劑量區(qū)體積V3，V5，V10升高，而高劑量區(qū)體積V20，V30明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

對于心臟的安全性，S.Darby教授[5]的闡明，放射相關(guān)性心臟疾病（RIHD）的起始是沒有安全劑量閾值的，心臟平均劑量每增加1Gy，RIHD的風(fēng)險就相應(yīng)增加7.4%。來自L. Cao等[6]的研究通過對IMRT治療下心臟受照體積劑量和一過性左室射血分?jǐn)?shù)下降（LVEF）進(jìn)行關(guān)聯(lián)，驗證了心臟低劑量區(qū)的劑量體積增加可能是放射性心臟損傷的不安全因素。逆向調(diào)強技術(shù)有條件通過預(yù)先設(shè)定計劃參數(shù)來限制心臟劑量的分布，在這種情況下，什么樣的體積劑量參數(shù)推薦是最合理的，也是目前亟待臨床數(shù)據(jù)來回答的問題。

[1]van Asselen,B,et al,An improved breast irradiation technique using three-dimensional geometrical information and intensity modulation.Radiotherapy and Oncology,2001.58(3)：341-347.

[2]Freedman,G.M,et al,Intensity modulated radiation therapy(IMRT) decreases acute skin toxicity for women receiving radiation for breast cancer.American journal of clinical oncology,2006.29(1)：66-70.

[3]Pastore,F,et al,Dose-surface analysis for prediction of severe acute radio-induced skin toxicity in breast cancer patients.Acta Oncologica,2015：1-8.

[4]Yorke,E.D,et al,Correlation of dosimetric factors and radiation pneumonitis for non-small-cell lung cancer patients in a recently completed dose escalation study.International Journal of Radiation Oncology* Biology*Physics,2005.63(3)：672-682.

[5]Darby,S.C,et al,Risk of ischemic heart disease in women after radiotherapy for breast cancer.New England Journal of Medicine,2013.368(11)：987-998.

[6]Cao,L,et al,Diastolic Dysfunction Occurs Early in HER2-Positive Breast Cancer Patients Treated Concurrently With Radiation Therapy and Trastuzumab.The oncologist,2015.20(6)：605-614.