左乳腺癌保乳術后正向調強與逆向調強計劃劑量及通過率比較

周 暉, 單書燦

(上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院, 上海, 200025)

據國家癌癥中心[1-3]最新統計，乳腺癌居女性惡性腫瘤發病率首位。研究[4]表明，保乳術是乳腺癌早期的重要治療手段，術后放療可有效降低局部腫瘤復發率。本研究選取左乳腺癌保乳術后放療患者為研究對象，采用正向調強(f-IMRT)或逆向調強(IMRT)技術對乳腺癌保乳術患者進行計劃設計，比較2種計劃的計劃靶區(PTV)和危及器官(OAR)的劑量學差異，并采用Gamma通過率分析2種放療技術的執行程度，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

選擇上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院放射治療科的11例左乳腺癌保乳術后放療患者為研究對象，均使用同一大孔徑CT(Brilliance Big Bore, Philips)檢查采集三維圖像，掃描層厚 2 mm, 管電壓120 kV。獲取CT圖像后，由同一位放療科醫師勾畫PTV和OAR, 其中OAR包括心臟、左肺、右肺、左肱骨以及脊髓。

1.2 放療計劃設計

本研究分別采用IMRT和f-IMRT技術設計患者放療計劃。IMRT計劃執行方式為多葉準直器(MLC)靜態照射，包括110、120、130、305、315、325°共6個角度照射野，子野數30個，最小子野面積10 cm2, 最小子野跳數10 MU。f-IMRT計劃設計采用單組對穿野，射野角度為靶區橫斷面切線方向，使用野中野調強技術，共包括6個射野。2種治療計劃均采用飛利浦公司生產的Pinnacle3(9.10版本)治療計劃系統(TPS)建立IMRT和f-IMRT計劃，直線加速器為醫科達公司生產的Synergy全數字化直線加速器放射治療系統。IMRT和f-IMRT計劃處方劑量為50 Gy, 單次劑量2 Gy, 共25次, 90%PTV受到的照射劑量(D90)均歸一到處方劑量50 Gy。所有計劃設計完成后均經放療科醫生審核，分析IMRT計劃和f-IMRT計劃的劑量學差異，并確保各計劃滿足臨床要求。本研究采用的分析參數包括1%PTV受到的照射劑量(D1)、95%PTV受到的照射劑量(D95)、99%PTV受到的照射劑量(D99)、平均照射劑量(Dmean), 左肺接受5 Gy劑量照射的體積(V5)、20 Gy劑量照射的體積(V20)、30 Gy劑量照射的體積(V30)、Dmean, 心臟的V5、V20、V30、Dmean, 右肺的Dmean。

比較2種計劃相應參數值以及平均偏差，并比較2種計劃的Gamma通過率。Gamma值分析是研究放療計劃通過率的主要技術手段，將Gamma值<1的體積占總體積的百分比定義為通過率[5]。Compass系統采集劑量信息并重建出三維劑量分布，通過比較TPS和加速器下實測劑量分布，計算Gamma值及獲得計劃的Gamma通過率。臨床應用中通常采用3 mm/3%作為Gamma值的計算標準，通過率≥90%表明計劃通過，可以用于臨床治療[6]。本研究分別以3 mm/3%以及更嚴格的2 mm/2%2種評判標準對劑量分布進行Gamma通過率分析。采用平均Gamma值(γmean)和Gamma通過率(Vγ<1)等參數分析通過率，γmean越接近0,Vγ<1越接近100%, 說明加速器對治療計劃的執行誤差越小，通過率越高。

1.3 Compass三維驗證系統

本研究采用的Gamma通過率驗證設備為Compass系統(IBA Dosimetry, Germany), 該設備是IBA公司為放療計劃三維驗證提供的解決方案。與傳統點劑量和面劑量驗證以及其他三維驗證產品比較, Compass三維驗證系統的突出優點是能夠在患者CT檢查圖像上重建三維劑量分布，最大程度地模擬患者真實治療情況，因此被廣泛應用于各類腫瘤治療計劃驗證中[7-9]。Compass三維驗證系統分為硬件和軟件2個部分，其中硬件部分主要包括加速器機頭懸掛支架以及MatriXX二維平板電離室矩陣。MatriXX系統由1 020個空氣電離室構成，等間距排成32×32矩陣形式。電離室間隔7.62 mm, 有效測量面積為24.00 cm×24.00 cm。每個電離室直徑4.50 mm, 高度5.00 mm, 靈敏體積0.07 cm3，能夠精準測量每一個點的劑量，減小平均效應。測量時, MatriXX被懸掛在源軸距(SAD)100.00 cm位置處，表面放置2塊1.00 cm厚的冰塊。軟件部分包括調試軟件Beam Commission和分析軟件Compass, 其中Beam Commission軟件用于測試直線加速器，測試項目包括光野、射野一致性、絕對劑量標定等內容。測試通過后，打開執行驗證計劃并采集劑量數據，將測量數據導入Compass軟件，重建三維劑量分布圖，并與TPS劑量結果進行比較。

2 結 果

2.1 劑量學分析

2種治療計劃PTV體積劑量參數D1、D95、Dmean比較，差異無統計學意義(P>0.05)。2種計劃的心臟和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比較，差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01)。見表1。

表1 IMRT與f-IMRT 對左乳腺癌保乳術后放療計劃劑量比較

2.2 Gamma通過率分析

在3 mm/3%標準下，IMRT計劃和f-IMRT計劃的PTV和OAR平均Gamma通過率均為90%以上, Gamma均值均為0.5以下，滿足臨床要求。f-IMRT計劃Gamma通過率高于IMRT計劃，其中PTV偏差較大，差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01); 2種計劃中的OAR Gamma通過率和Gamma值平均偏差較小。在2 mm/2%標準下, f-IMRT計劃PTV和OAR Gamma通過率均在90%以上，均高于IMRT計劃，其中PTV偏差較大，差異有統計學意義(P<0.01)。見表2。

表2 不同標準下Compass系統Gamma值及平均偏差結果比較

3 討 論

研究[10-15]表明，對于乳腺癌保乳術后患者，放療能夠提高腫瘤局部控制率，降低復發風險，使患者獲益。放療計劃設計作為腫瘤放療的重要環節，計劃質量直接影響患者療效。乳腺癌保乳計劃設計技術通常分為IMRT和f-IMRT 2種計劃方式，治療計劃的評價標準應包括2個重要指標: ① 劑量學分析, TPS治療計劃應滿足臨床劑量學要求，靶區在得到充分照射的同時限制危及器官劑量; ② Gamma通過率分析，在直線加速器端，治療計劃被加速器精準地執行是劑量學評價的前提，而通過率反映了加速器對治療計劃的執行程度。因此，一個好的治療計劃必須同時滿足劑量學和通過率的雙重要求。DVH作為劑量學分析的重要內容之一，反映了三維劑量分布的統計結果，是劑量學分析的重要工具，而Gamma值通常作為放療計劃Gamma通過率的評價指標。

本研究選取11例左乳腺癌保乳術后患者為研究對象，分別采用IMRT及 f-IMRT技術設計治療計劃，從劑量學和通過率角度分析2種技術的優劣勢。本研究結果發現, IMRT和f-IMRT 2種計劃均能滿足臨床治療要求，其中2種計劃的心臟和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比較，差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01), 說明正向和逆向計劃在保護OAR的低劑量區和高劑量區擁有優勢，且對靶區劑量無顯著影響。本研究通過率分析結果顯示，在3 mm/3%標準下, f-IMRT計劃的Gamma通過率均值均大于90%, 說明2種計劃均能通過驗證，其中f-IMRT計劃PTV、左肺和心臟的通過率高于IMRT計劃。采用更嚴格的2 mm、2%標準時, IMRT計劃PTV的平均Gamma通過率不能通過驗證，而f-IMRT計劃通過驗證。2種標準下, f-IMRT計劃的PTV和OAR通過率均高于IMRT計劃，其中PTV通過率偏差較大，差異有統計學意義(P<0.01)。

f-IMRT作為正向調強手段，設計乳腺癌計劃時采用野中野技術，不僅能降低靶區內的熱點，同時也補足了靶區內冷點。與IMRT計劃比較, f-IMRT計劃的MLC形成射野的形狀分布更加簡單，從而減小了MLC因精度不足造成的劑量誤差，提高了計劃通過率。對于常規左乳腺癌保乳術后患者, f-IMRT技術較IMRT技術能夠很好地滿足臨床治療需求，同時計劃射野角度小，計劃執行效率高，能夠縮短加速器束流時間。但在臨床應用中，醫師還需結合個體化差異，選擇具體的計劃設計方案。