準直器角度夾角對乳腺癌容積旋轉調強計劃質量及劑量控制的影響

陰曉娟(通信作者)

福建醫科大學腫瘤臨床醫學院·福建省腫瘤醫院 (福建福州 350014)

隨著放療技術的快速發展，容積旋轉調強放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)以其較好的劑量分布與良好的危及器官保護優勢[1]，成為乳腺癌放射治療的首選方式；但目前許多研究僅單一改變準直器角度，未研究通過改變準直器角度夾角，從而獲得最佳準直器角度對劑量分布、跳數、治療時間和γ通過率的影響[2～5]。基于此，本研究旨在探討乳腺癌雙弧VMAT計劃中的準直器角度夾角對計劃質量與劑量控制的影響，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年10月至2022年5月在我院就診的10例左側乳腺癌術后患者為研究對象,年齡26～54歲，中位年齡42歲。術后病理分期0～IIA期，病理類型為浸潤性導管癌，需要接受術后放療。本研究經醫院醫學倫理委員會審核批準，患者及家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

患者取仰臥位，手臂充分上抬，采用真空墊加體部網膜固定，使用大孔徑Brilliance Bigbore CT掃描(美國飛利浦公司)，層厚(層間距)為5 mm，獲得患者的CT圖像。

放療科醫師在CT圖像上勾畫靶區和危及器官。計劃靶區(planning target volume，PTV)為胸壁區(PTV1)和鎖骨上區(PTV2)之和，危及器官包括肺、健側乳腺、心臟、脊髓；將勾畫好的CT圖像數據傳輸至Eclipse15.5治療計劃系統(treatment planning systems，TPS)，設計放療計劃。

PTV1和PTV2的處方劑量為50 Gy，分25次，2 Gy/次，且處方劑量至少包括95%的靶區體積。危及器官劑量約束：脊髓最大劑量(Dmax)<40 Gy，心臟平均劑量(Dmean)<7 Gy，健側乳腺最大劑量(Dmax)<10 Gy，受照5 Gy的肺體積占肺總體積的百分比(V5)<60%，受照20 Gy的肺體積占肺總體積的百分比(V20)<20%。照射使用 Varian TrueBeam 直線加速器，X射線能量為6 MV，60對多葉準直器，中間40對的厚度為5 mm，兩邊各10對，均為1 cm厚(夾心組合)。

對所有患者采用雙弧VMAT，順時針起始角度為290°，終止角度為179°；逆時針起始角度為179°，終止角度為290°。兩個準直器的角度設置用θ1/θ2表示，即第一和第二弧的角度，這兩者之間的夾角角度用Δθ表示，分別為20°、40°、55°、70°、90°；生成具有不同θ1/θ2的計劃如下：10°/350°，30°/350°，45°/350°，60°/350°，80°/350°。對于每例患者，所有計劃均使用相同的劑量學約束進行優化，并歸一化為95%，同時針對不同患者對優化參數進行一定的調整，確保所有計劃均符合劑量標準。

1.3 評估指標

治療方案評價包括適形指數(conformity index，CI)、均勻性指數(homogeneity index，HI)、機器跳數(monitor unit，MU)和危及器官的劑量-體積直方圖(dose-volume histogram，DVH)參數被選擇用于進行方案評估；均勻性指數定義為HI=(D2%-D98%)/D50%，0

隨著放療技術復雜程度的增加，為確保患者得到準確的劑量分布，在患者治療前，必須對放療計劃進行劑量驗證[7]。本研究使用Varian TrueBeam直線加速器自帶的電子射野影像系統(electronic portal imaging device，EPID)劑量驗證系統，其操作簡單、使用方便，可及時顯示劑量結果，被越來越多地用于VMAT的劑量驗證。本研究統計不同準直器角度夾角的計劃γ通過率，使用的標準為3%/3 mm、3%/2 mm 和2%/2 mm。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 不同準直器角度夾角計劃治療方案評價

表1顯示了不同準直器角度夾角(Δθ)的VMAT計劃劑量參數和MU，Δθ從20°變為90°及其單因素方差分析檢驗結果。由表1可知，30°/350°(Δθ=40°)計劃表現出最好的CI、HI，說明靶區的均勻性、適形度均較好；正常組織的受量情況如下：更低的患側肺、全肺的V5和V20；此外，在心臟和對側乳腺的受量上，準直器角度為30°/350°(Δθ=40°)的計劃也均有不同程度的下降，其MU也低于其他準直器角度差；但在健側肺和脊髓的保護上沒有優勢。在30°/350°計劃中與80°/350°情況下，CI提高了3.5%(P=0.007)，HI降低了20%(P<0.001)，MU減少了16.6%(P<0.001)；在肺的受量上，患側肺的V5和V20分別降低了7.8%(P<0.001)和13.1%(P<0.001)，全肺的V5和V20分別降低了11.1%(P<0.001)和5.5%(P<0.001)；心臟的Dmean降低了5.7%(P=0.039)；并且，對側乳腺V10降低了30.9%(P<0.001)；從表1中還可看出，準直器角度夾角Δθ越靠近40°，對危及器官的保護和靶區劑量的覆蓋越具有優勢。

表1 不同準直器角度的VMAT計劃評估參數

2.2 不同準直器角度夾角γ通過率

如表2所示，在3%/3 mm、3%/2 mm和2%/2 mm 3種評價標準下，30°/350°計劃的γ通過率明顯高于其他準直器角度夾角計劃(P<0.005)。

表2 不同準直器角度夾角在不同評價標準下的γ通過率

3 討論

選擇準直器角度是計劃優化的重要組成部分，準直器角度對劑量分布和MU均有顯著影響。有研究提出，各種最佳準直器角度設置取決于腫瘤的部位和形狀[8]。對于椎骨轉移，Mancosu等[9]建議使用準直器約90°的角度，使MLC葉片運動與脊髓對齊。對于前列腺癌，Li等[8]提出1個最佳劑量分布計劃的準直器角度為45°。本研究分析了對于采用雙弧VMAT技術的乳腺癌患者，設計5組不同準直器角度夾角Δθ對計劃與劑量驗證的影響，發現在Δθ=40(即30°/350°)時，獲得了最優靶區均勻性、適形度及低MU；在危及器官的保護方面，除了健側肺和脊髓外，其他均保護更好。Δθ=40°計劃的患側肺V5均比其他低，從而大大降低了乳腺癌患者放射性肺炎的發生率；另外，Δθ=40°計劃的心臟Dmean更低，可更好地保護心臟。關于計劃(quality assurance，QA)的質量保證，該準直器角度夾角的通過率在本研究中也顯示出較好的結果，且越接近Δθ=40°，計劃質量逐步得到提高。此結果可能與乳腺癌的靶區形狀以及要保護的器官有關。

綜上所述，準直器角度夾角Δθ的設置對左側乳腺癌患者雙弧VMAT計劃具有重大影響。但本研究僅將第二弧的準直器角度固定為350°，第一弧的準直器角度由10°逐漸遞增至80°，得到準直器角度設置為30°/350°(即Δθ=40)時，靶區劑量分布、危及器官受照劑量及MU幾乎連續改善，顯著優于其他準直器角度夾角。因此，臨床在設計放射治療計劃時，應根據靶區形狀和位置，選擇最佳的準直器角度夾角。