不同厚度補償膜對乳腺癌放療計劃劑量的影響

楊玉剛，尚革，許林，郝潔，齊洪志

新疆醫科大學第一附屬醫院 腫瘤中心，新疆 烏魯木齊 830054

引言

乳腺癌作為女性常見的惡性腫瘤，放射治療已是乳腺癌綜合治療的重要組成部分[1]。乳腺癌根治術后的患者接受輔助放療可提高局控率及總生存率[2]。直線加速器可產生不同類型的射線，具有不同劑量分布特性。在乳腺癌調強放療中一般采用6 MV的X射線，其最大劑量點不在表皮，而是在距表皮一定深度的組織上，從表皮到最大劑量點的深度為劑量建成區[3]，這一物理特性使得設計乳腺癌調強放射治療計劃時靶區淺表的劑量很難滿足處方劑量，而組織等效補償膜的廣泛應用則解決了臨床放療中的這一問題[4]。目前臨床使用的組織補償膜有市售胸壁補償膜和根據患者具體情況設計的個體化3D打印補償膜[5]，后者在靶區照射劑量及重要危及器官（Organ at Risk，OAR）的照射劑量方面的效果優于前者[6]，但個體化3D打印補償膜需要相關的設備和材料，而且成本較高，所以在大部分放療科室很少被采用。市售組織補償膜通常有0.5、1 cm的厚度，不同厚度的組織補償膜不僅在成本上存在差異，在和表皮貼合程度以及劑量學上也存在著差異，關于不同厚度補償膜在乳腺癌調強放療中的差異性研究還很少。本文通過回顧分析和對比，探索不同厚度的補償膜對靶區和正常組織器官劑量的影響。

1 材料與方法

1.1 病歷資料

選擇本院2019—2020年收治的乳腺癌患者46人。其中行右側乳腺癌根治術術后放療的患者有18例，12例使用1 cm補償膜，6例使用0.5 cm補償膜；行左乳腺癌根治術術后放療患者11例，6例使用1 cm補償膜，5例使用0.5 cm補償膜。行右側乳腺保乳術術后放療的患者共9例，行左側乳腺保乳術術后放療患者共8例。放療計劃處方量50 Gy，單次2 Gy，共25次。

1.2 設備與材料

瓦里安Eclipse 8.9治療計劃系統（Treatment Planning System，TPS），飛利浦Bril-liance Big Bore CT模擬定位機，以及0.5、1.0 cm補償膜。

1.3 研究方法

乳腺癌根治術后放療計劃設計采用7野調強照射技術，其中4個射野針對胸壁靶區做切線野，3個射野針對鎖骨上和內乳靶區進行設計，均采用 fixed-jaw（鉛門固定）技術。保乳術后放療計劃設計采用4野切線調強照射技術。切線野根據靶區輪廓通過調整機架和機頭角度盡可能減少肺組織照射，同時在設置射野中心的時候盡可能讓切線野采用半野照射來降低對肺組織的照射。

針對乳腺癌根治術后放療患者，定位時分別使用0.5、1.0 cm補償膜的放療計劃進行對比回顧分析。左側乳腺癌根治術后放療患者計劃靶區（Planning Target Volume，PTV）平均體積為（919±130）cm3，右側乳腺癌根治術后放療患者PTV平均體積為（950±219）cm3。左、右乳腺癌根治術術后放療患者定位時分別采用0.5、1.0 cm補償膜，見圖1。

圖1 左、右側乳腺癌患者采用0.5、1.0 cm補償膜的CT圖像

在TPS上為17例乳腺癌保乳術術后放療患者（左乳8例、右乳9例）添加厚度分別為0、0.3、0.5、1.0 cm的組織補償膜進行建模調強計劃設計。在計劃設計過程中射野參數、優化條件與上述根治術患者保持一致，優化完成后對比不同厚度補償膜對靶區和OAR輻射劑量的影響。圖2為左側保乳術后放療患者添加不同厚度組織補償膜的CT圖像。

圖2 左側乳腺癌患者采用不同厚度組織補償膜的CT圖像

1.4 劑量評估

比較放療靶區的適形指數（Conformity Index，CI）、均勻性指數（Heterogeneity Index，HI），以及串型OAR的Dmax和并型OAR的V20、V30、Dmean（Vx是指器官接受x Gy照射劑量的體積）。

CI=VDT_PTV÷VDT×VDT_PTV÷VPTV，CI越接近 1 代表計劃適形度越好，其中 VPTV為PTV的體積，VDT_PTV為接受處方劑量的PTV體積，VDT為接受處方劑量的全體積；HI=D5%/D95%，HI越接近1代表靶區劑量均勻性越好，D5%為5%靶體積所接受的劑量，D95%為95%靶體積所接受的劑量。

1.5 統計學分析

通過SPSS 17.0統計軟件進行統計分析，采用獨立樣本t檢驗和差異性配對t檢驗方法進行比較，計量資料以±s表示。

2 結果

2.1 左、右側乳腺癌根治術患者采用0.5、1.0 cm補償膜的靶區PTV和OAR劑量學比較

（1）11例左側乳腺癌根治術術后放療患者定位時分別采用0.5、1.0 cm補償膜后靶區PTV和OAR劑量對比如表1所示，可以看出使用0.5 cm補償膜在左肺V20的平均受量要低于1.0 cm補償膜，但平均加速器跳數（Number of Monitor Units，MU）略高，靶區CI略差。

表1 左側乳腺癌患者采用0.5、1.0 cm補償膜的靶區PTV和OAR劑量學比較（±s）

表1 左側乳腺癌患者采用0.5、1.0 cm補償膜的靶區PTV和OAR劑量學比較（±s）

評估項 0.5 cm補償膜 1.0 cm補償膜 t值 P值PTV靶區D95%/Gy 49.38±1.13 49.38±0.66 0.006 0.996 PTV靶區D5%/Gy 53.80±0.51 53.88±0.51 0.295 0.776左肺V20/% 25.30±5.71 27.63±2.35 0.853 0.432心臟V30/% 11.38±4.37 11.94±6.29 0.172 0.867心臟Dmean/Gy 11.64±2.43 14.91±6.03 1.214 0.265脊髓Dmax/Gy 22.76±4.94 20.50±5.25 -0.735 0.481 MU 1459±329.37 1309.83±305.49-0.773 0.461 CI 0.65±0.10 0.79±0.08 2.378 0.047 HI 1.09±0.27 1.09±0.12 0.127 0.904

（2）18例右側乳腺癌根治術術后放療患者定位時分別采用0.5、1.0 cm補償膜后靶區PTV和OAR劑量對比如表2所示，可以看出使用0.5 cm補償膜在左肺V20的平均受量要低于1.0 cm補償膜，但平均MU略高，靶區CI略差。右側乳腺癌放療患者采用0.5 cm和1.0 cm補償膜，其影響劑量變化的趨勢和左側乳腺癌患者的劑量變化趨勢相似。

表2 右側乳腺癌患者采用0.5、1.0 cm補償膜的靶區PTV和OAR劑量學比較（±s）

表2 右側乳腺癌患者采用0.5、1.0 cm補償膜的靶區PTV和OAR劑量學比較（±s）

評估項 0.5 cm補償膜 1.0 cm補償膜 t值 P值PTV靶區D95%/Gy 49.60±0.83 49.22±0.65 -0.991 0.350 PTV靶區D5%/Gy 53.89±0.38 53.98±0.54 -0.038 0.970右肺V20/% 26.97±3.37 28.20±2.99 0.757 0.468肝臟V30/% 11.23±7.67 9.06±4.61 -0.639 0.544脊髓Dmax/Gy 23.47±7.91 24.56±5.98 0.298 0.773 MU 1384.33±210.74 1291.50±87.45 5.878 0.341 CI 0.74±0.10 0.76±0.08 0.417 0.686 HI 1.09±0.02 1.10±0.02 0.752 0.467

2.2 保乳術后放療患者定位時分別采用不同厚度補償膜的效果

左側保乳術后放療患者8例，添加厚度分別為0、0.3、0.5、1.0 cm的組織補償膜后，CI、MU和肺V20隨補償膜的增厚而減小，見圖3。

圖3 左側保乳術后放療患者使用不同厚度補償膜對CI、MU和左肺V20的影響

右側保乳術后放療患者9例，添加厚度分別為0、0.3、0.5、1 cm組織補償進行調強計劃設計。在計劃設計過程中射野參數、優化條件保持一致，優化完成后對比不同厚度補償膜對靶區和危及器官劑量的影響。通過對比分析后靶區CI、肺V20和MU隨補償膜的增厚而減小（圖4）。

圖4 右側保乳術后放療患者使用不同厚度補償膜對CI、MU和左肺V20的影響

比較保乳術后放療患者使用不同厚度補償膜后對CI、MU和左肺V20的影響發現，多數P＞0.05，沒有統計學差異，說明0.3、0.5、1.0 cm厚度的補償膜都可以起到組織補償作用。而采用不同厚度的組織補償膜會影響乳腺癌根治術后放療患者的輻照效果，隨著補償膜厚度的增加，受到50 Gy照射的體積也相應增加，靶區CI逐漸降低，在腫瘤控制概率評估方面并未獲益，但是隨著補償膜厚度的增加，肺的V20和MU逐漸減少，在正常組織并發癥概率方面是獲益的。

3 討論

乳腺癌術后患者接受輔助放療可提高局控率及總生存率[1]，因此乳腺癌放療的靶區要求表淺部位也能達到處方劑量。由于射線自身的物理特性，可在乳腺癌放療定位時采取添加組織等效補償膜以建成劑量效應補償，從而保證淺表腫瘤獲得足夠的治療劑量[7]。本研究首先比較了行乳腺癌根治術術后放療的患者應用不同厚度組織補償膜對靶區和OAR劑量的影響，又比較了對乳腺癌保乳術術后放療患者采用0.3、0.5、1.0 cm組織補償膜對CI、MU和左肺V20的影響，以此評價不同厚度補償膜在乳腺癌放療中的優異性。雖然通過對比分析沒有發現顯著的統計學差異，但是本研究展現出了隨著補償膜厚度的增加靶區CI有逐漸變差的趨勢，肺的V20和MU有逐漸降低的趨勢，另外補償膜厚度增加會導致胸壁貼服度變差、采購價格變高，因此不同放療中心應根據自身情況選擇不同厚度的組織補償膜來滿足臨床需求。

乳腺癌放射治療時，組織補償膜對表皮吸收劑量有很大的影響，使用組織補償膜后，可以將6 MV X射線的皮膚吸收劑量由10%～40%提高到接近100%[8]。雖然個體化3D打印膜具有保證乳腺癌根治術術后放療劑量準確性及穩定性的優點[9-10]，但是其有需要特定設備和成本高的特點，在臨床應用方面比較困難。市售的補償膜一般只有0.5 cm和1.0 cm兩種厚度，賀智認為可以通過增加組織補償膜厚度的方式來提高靶區的治療劑量[11]，要求補償膜越厚成本價越高，同時補償膜越厚在患者體表的貼服度就越差。市售組織補償膜具有一定厚度和軟硬度，然而乳腺癌患者需要照射的部位往往是不平坦、不規則的曲面，因此補償膜和體表之間必然存在空氣間隙，空氣間隙的存在又可降低表面劑量[12-13]。產生5 mm的空氣間隙時表面劑量就會降低10%左右，空氣間隙小于30 mm時對表面劑量的變化影響較小，但隨著空氣間隙的逐步增大，表面劑量會隨之明顯下降。盡可能減小產生的空氣間隙以減少對劑量計算和實際照射劑量的影響，可減少實際照射和計劃劑量之間的誤差，所以實際操作過程中需盡可能將補償膜貼合于皮膚表面[14-15]。在乳腺癌術后放療的患者定位時，將市售組織補償膜的一面和皮膚表面涂抹溫水可以更好地減少空氣間隙。術后胸壁比較不平坦的患者使用組織補償膜時，除了涂抹溫水使之更好貼合之外，還要不停按壓熱塑膜來減小空氣間隙。

目前具有獨特優勢的3D打印技術已經在各個領域應用開來，一些研究也將該技術應用到乳腺癌放療領域中。在腫瘤放療中應用3D打印技術，根據CT掃描后的腫瘤形態來制作出更適合的補償物，會使劑量分布更理想，但這還有待進一步研究[16-17]。由于等效組織補償膜暫無相應的收費項目，所需費用往往需要科室或者患者承擔，這也是目前該技術在放療領域中未能廣泛開展的原因。目前調強放療技術已經普遍應用，調強放射治療在乳腺癌放療中靶區CI和OAR保護方面更為理想，同時能夠降低患者不良反應的發生風險[18-19]。有研究指出容積調強弧形放療計劃的平均MU值相對較少[20-21]，可以縮短加速器出束的時間。

4 結論

0.3、0.5、1.0 cm的組織補償膜都可以在乳腺癌術后放療中使用，不同放療中心可根據自身具體情況選擇既滿足自身臨床需求又經濟實惠的組織補償膜來改善表皮吸收劑量。