應用Monaco計劃系統Surface margin功能提高乳腺癌根治術后胸壁淺表劑量*

王秀楠，王 欽，褚尚楠，鄭倩倩，楊 慧，倪文婕

(1.首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院放療科 100038；2.首都醫科大學附屬北京石景山醫院放療科 100043)

近年來隨著治療技術的發展，乳腺癌根治術后放療的局部復發率已經由12%～30%降低至3～7%[1-3]，但仍有部分患者局部復發。胸壁是乳腺癌根治術后最常見的復發部位，而胸壁分為三層：皮膚層(皮膚和皮下組織)、胸肌層(胸大肌和胸小肌)及肋骨層(肋骨和肋間肌)，以皮膚層復發風險最高，因此保證胸壁淺表區域有足夠放療劑量十分必要。現有放療技術采用電子線或者6MV X線照射胸壁靶區，均需要加填充物以提高淺表劑量，如有乳腺皮膚受侵則皮膚劑量應該更高。但填充物使用中存在敷貼問題，孔棟等[4]研究顯示，填充物與皮膚間隙會導致淺表劑量不準確等問題。本文基于Monaco計劃系統提供的表面邊距(Surface margin)功能，分別設計容積旋轉調強放療(volumetric modulated arc therapy,VMAT)sm計劃(使用Surface margin功能)和VMAT計劃(不使用Surface margin功能)，比較兩組計劃的劑量學差異，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年10月至2021年3月首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院放療科收治的女性右側乳腺癌根治術術后患者15例，年齡25～68歲，中位年齡53歲。將15例患者術后CT圖像分別設計為VMATsm計劃組和VMAT計劃組。

1.2 方法

1.2.1模擬定位

所有患者均采用仰臥位，雙臂上舉置于頭頂，體板+體膜固定。在平靜呼吸狀態下采用GE discovery大孔徑CT進行掃描，層厚5mm，分辨率為512×512，掃描范圍從頜下至肝底。

1.2.2靶區、淺表區域、危及器官勾畫

靶區勾畫：醫生使用Monaco 5.11計劃系統進行勾畫；臨床靶區(clinicat target volume,CTV),包括胸壁及鎖骨上下淋巴引流區;計劃靶區(planning target volume,PTV),在CTV基礎上三維外擴5 mm，收至皮膚下3 mm；PTV0在CTV基礎上三維外擴5 mm，不超出皮膚。淺表區域Surface為胸壁部分皮下3 mm區域(即用PTV0-PTV得到)。圖1所示，紅色區域為PTV,黃色區域為淺表區域(Surface)。使用AccuContour 3.1自動勾畫系統進行危及器官勾畫，包括右肺、左肺、健側乳腺、心臟、甲狀腺、肝臟、脊髓、氣管、食管、臂叢神經。

圖1 典型患者橫斷面、冠狀面、矢狀面靶區分布圖(紅色區域為PTV,橘黃色區域為淺表區域)

1.2.3計劃設計

Monaco 5.11計劃系統采用蒙特卡洛算法，兩組計劃均選用6MV X射線，射野條件為一個Beam包括兩個半弧，機架角度為逆時針方向(counterclockwise,CCW)60°～180°，準直器角度為0°。構建PTV0.5：在PTV0的基礎上向皮膚外擴5 mm(即超出皮膚5 mm)。其中VMATsm計劃組PTV0.5優化函數勾選Surface margin，VMAT計劃組PTV0優化函數不勾選Surface margin。處方劑量50 Gy/25 f，兩組計劃均以處方劑量覆蓋95%PTV(即收至皮膚下3 mm的靶區)體積進行歸一。

Monaco計劃系統Surface margin值為0～10 mm，其功能是將靶區函數作用區域往皮膚方向回縮0～10 mm。本文Surface margin值設置為3 mm，VMATsm計劃組將靶區向皮膚外擴5 mm構建PTV0.5(即圖2黃色區域),然后勾選Surface margin，則靶區函數作用范圍為圖2所示棕色區域。

黃色區域為：PTV0.5；褐色區域：靶區勾選Surface margin后函數作用范圍。

1.2.4劑量參數

其中，VPTVt為處方劑量覆蓋靶區的體積，VPTV為靶區體積，Vt為處方劑量的體積。

1.3 統計學處理

采用SPSS statistics 22.0 統計軟件對兩種計劃的各劑量學參數及機器跳數進行分析。樣本符合正態分布后進行配對t檢驗，以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 劑量曲線分布和DVH

VMAT與VMATsm計劃的等劑量分布見圖3，VMAT與VMATsm計劃處方劑量分布見圖4，兩組計劃淺表區域Surface(皮下3 mm)有明顯差異。VMAT與VMATsm計劃的DVH見圖5，兩組計劃危及器官受量無明顯差異，僅淺表區域Surface(見圖中藍色箭頭)VMATsm計劃明顯高于VMAT計劃。

A、B、C：VMAT計劃組橫斷面、冠狀面、矢狀面；D、E、F：VMATsm計劃組橫斷面、冠狀面、矢狀面。

A：VMAT計劃組；B：VMATsm計劃組。

圖5 VMAT與VMATsm計劃DVH

2.2 兩組計劃靶區劑量參數比較

對于PTV0：VMATsm計劃組的CI大于VMAT計劃組(P<0.001)；VMATsm計劃組的HI小于VMAT計劃組(P<0.001)；VMATsm計劃組的V50大于VMAT計劃組(P<0.001)，見表1。

表1 靶區劑量學參數結果比較

2.3 兩組計劃Surface劑量參數比較

VMATsm計劃組的V45、V50、D95均大于VMAT計劃組，差異均有統計學意義(P<0.001)，見表2。

表2 淺表區域劑量學參數比較結果

2.4 兩組計劃危及器官劑量參數比較

VMATsm計劃組左肺Dmean大于VMAT計劃組(P=0.004)，其他危及器官劑量比較差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 危及器官劑量學參數比較結果

2.5 機器跳數比較

使用Surface margin功能后，機器跳數略有增加。VMAT計劃組機器跳數為(1 222±130)MU，VMATsm計劃組機器跳數為(1 295±111)MU，兩組比較差異有統計學意義(t=-2.21，P=0.045)。

3 討 論

國際癌癥研究機構(International Agency for Research on cancer)編制的2018年全球癌癥發病率和病死率估計值，女性中乳腺癌是發生率最高和癌癥死亡的主要原因,其發生率占所有女性癌癥的24.2%，病死率占15%[6]。隨著治療技術的不斷發展，放療在乳腺癌的治療中占據越來越重要的地位，但仍有部分患者局部皮膚復發。WANG等[7]對該中心121例乳腺切除術后合并胸壁復發患者分析，復發部位位于皮膚層、胸肌層、肋骨層、混合層分別占58.6%(68/116)、9.5%(11/116)、1.7%(2/116)、30.2%(35/116)。LAO等[8]對該中心26例乳腺癌切除術后局部復發病例分析，其中只有1例復發于胸肌層，其余25例均復發于皮層或者皮下。因此，保證乳腺切除術后放療皮膚及皮下劑量十分重要。

早期二維技術放療時，患者采用仰臥加15°背部斜板定位，胸壁可用電子線垂野或6MV X線切線野,胸壁需要加填充物照射20～30 Gy,以提高皮膚表面劑量。如果有乳腺皮膚受侵，應提高加填充物照射劑量至40 Gy[9]。但由于乳腺切除患者的胸壁結構有很大的個體差異，對于胸壁特別薄的患者，需要調整胸壁填充物厚度和劑量比例以更好地保護肺。三維適形與后期采用的一體化調強適形放射治療(intensity modulated radiation therapy,IMRT)技術可以使放療計劃個體化，但依然存在照射野銜接處劑量冷熱點，切線野高劑量照射過多正常組織，布野過程復雜，治療時間長等問題[10-11]。為了保證充足的皮膚劑量，仍需要在治療次數中的前3/5加填充物。乳腺癌根治術后的放療靶區是為沿胸壁分布的不規則形狀，目前使用的填充物很難做到與皮膚很好地敷貼。孔棟等[12]在相關研究中報道，對于1 cm厚的Bolus,空腔面積為2 cm×2 cm時,其厚度小于5 mm,對劑量精度影響在2%左右,空腔厚度進一步增加,計劃系統會過高評估淺表劑量。計劃制訂時，對于治療子野面積較小的空腔,若其厚度大于或等于5 mm應適當提高空腔下淺表劑量;若空腔面積較治療子野過大或空腔厚度過大,則需重新定位。劉婷婷等[13]通過對比不同空腔大小對乳腺癌根治術后IMRT劑量影響發現，空腔大于10 mm計劃與空腔大于5 mm計劃在空腔附近靶區聚集不等范圍的高劑量區及近皮膚劑量不足區,且10 mm計劃較5 mm計劃更嚴重。且對于放療患者，每天填充物的位置及空腔位置的變化都會增加劑量的不確定性。

由于光子束建成區的存在，淺表劑量的提高存在巨大挑戰。LIM-REINDERS等[14]研究發現，對于3、5、7和9野IMRT計劃，表面劑量大約是處方劑量的一半，且表面劑量大小也取決于患者的個體解剖。SHIAU等[15]通過比較2野適形放療(2F CRT)計劃和4F IMRT發現，2F CRT計劃在正中和橫向切入區域有大約3 mm的劑量累積，表面劑量約為處方劑量的52%；4F IMRT計劃大部分PTV區域在大于1 mm深度的劑量為處方劑量的94%，平均表面劑量約為處方劑量的65%。

本文中乳腺癌患者均采用體板加體膜進行體位固定，不加組織填充物。采用Monaco計劃系統的提供的Surface margin功能，將函數的作用范圍覆蓋皮下，計算得到的VMATsm計劃淺表劑量明顯提高。此外，在兩種計劃均滿足臨床要求前提下對處方劑量覆蓋95%靶區體積進行歸一，兩組計劃的危及器官劑量除對側肺以外均無統計學差異,且均能達到同期其他機構水平[16-17]。而VMAT計劃、VMATsm計劃左肺Dmean和機器跳數雖然有統計學差異，但二者均數差別很小，在臨床治療中意義不大。本文中Monaco計劃系統采用Monte Carlo算法，VMATsm計劃淺表劑量可以達到處方劑量的90%。曹瑛[18]用膠片外推法、Monte Carlo模擬及不同算法對比不同入射角度時淺表劑量，結果顯示各種算法會不同程度的高估或者低估皮膚劑量，最大可達到20%。由于設備限制未能在模體上對計劃的淺表區域劑量進行驗證，也未能在臨床治療計劃中應用來觀察患者的皮膚反應和遠期的皮膚復發情況。若能在模體或者患者皮膚表面進行劑量驗證，將會為臨床提供更有意義的指導。

綜上所述，在乳腺癌根治術后放療的旋轉調強計劃中，可以采用Monaco計劃系統的Surface margin功能來提高胸壁區淺表劑量，且靶區適形度和均勻性都有提高。除機器跳數略高及對側肺Dmean略有增加，其他危及器官劑量均無統計學差異。