早期乳腺癌保乳术后动态与静态调强放疗技术的剂量学对比分析▲

钟胜河 胡洪波 黎建绪

(1 广西崇左市人民医院肿瘤科，崇左市 532200，电子邮箱：258589859@qq.com；2 广西医科大学附属肿瘤医院放疗科，南宁市 530021)

乳腺癌是我国常见的恶性肿瘤之一，其死亡病例数居全球第二位，严重地影响我国女性的健康[1]。临床研究已证实，采用保留乳房手术(简称保乳术)联合放射疗法(简称放疗)治疗乳腺癌的效果与乳腺癌根治术相当[2]。目前临床上使用的放疗技术有普通放疗、三维适形放疗、逆向调强放疗、电子线放疗、容积旋转调强放疗、图像引导放疗以及自适应放疗等，其中逆向调强放疗使用最多。有研究显示，调强放疗在保乳术后放疗中有明显的优势[3]。目前临床使用的逆向调强放疗分为静态调强和动态调强。多叶光栅可通过采用step and shoot(SS)与sliding window(SW)两种不同的模式来设计形成静态调强和动态调强两种放疗的计划。目前关于动态调强放疗技术与静态调强技术间的优劣势尚未明确。本研究通过采用动态调强和不同子野数量的静态调强技术设计不同的放疗计划，分析这两种不同调强照射方式在乳腺癌靶区的剂量均匀性以及周围危及器官的受照体积和剂量分布等方面的差异，探讨适用于乳腺癌的调强治疗方式，为临床应用提供参考。

1 资料和方法

1.1 临床资料 选取2018年2～8月在崇左市人民医院行保乳术后放疗的25例女性早期乳腺癌患者作为研究对象，其中病变位于左侧19例，右侧6例，年龄31～49(44.14±6.15)岁。所有患者术后病理均提示手术切缘无残留，腋窝或前哨淋巴数量≥1个。放疗照射范围包括胸壁及锁骨上下区，病理分期Ⅰ～Ⅲ期，卡氏评分≥80分。

1.2 CT定位及靶区勾画 患者选择仰卧体位，双手臂十字交叉置于额头，用真空袋固定患者体位，用激光灯线对体位，标记等中心点。体表用铅丝标记乳腺下界(即平卧时乳腺褶皱位置下方2 cm)以及术后瘢痕位置。检查前对患者进行自由平静呼吸训练，然后采用飞利浦Brilliance 16做CT定位扫描，扫描层厚为5 mm，范围从环甲膜至肋膈角下3 cm，将全部乳腺及邻近的危及器官完整扫描，通过医院信息管理系统和瓦里安医疗系统(Area)将图像传至瓦里安(VARIAN)公司的Eclipse 13.5计划系统。临床靶体积(clinical target volume,CTV)：参照铅丝标记在CT图像上勾画，包括整个乳腺组织、胸肌间淋巴结和乳房下胸壁淋巴引流区；上界至胸锁关节，下界至乳房褶皱下2 cm，内界为胸骨中线，外界为腋中线，前界在皮肤下2 mm，后界紧贴胸壁。计划临床靶体积(planning clinical target volume,PCTV)在CTV基础上外放，头颈方向外放1 cm，其余方向外放5 mm，皮肤不外放。每例患者均由同一名医师勾画靶区，并由同一名主任医师审核，以确保靶区的一致性。本研究中的危及器官包括双侧肺、心脏及脊髓。

1.3 计划设计 采用瓦里安(VARIAN)公司的Eclipse 13.5计划系统进行逆向调强放疗计划设计，射线源采用Varian CX直线加速器。所有放疗计划的处方均为靶区剂量50 Gy，2 Gy/次，5次/周；对危及器官剂量限制为：患侧肺V20<30%，V30<20%，心脏V30<40%、V40<30%(V为处方剂量的百分比)，脊髓最大剂量<45 Gy，对侧肺平均受照量<2.5 Gy。放疗计划设计时若以上均满足剂量学要求时，则着重考虑降低肺受照剂量。先对计划进行通量计算，得到满意的通量图后，计算两种多叶光栅运动方式下的剂量分布情况。动态调强直接选择SW模式计算(即SW组)。在计算静态调强时，将子野强度水平设置为：7、10、13、16、19、22这6个等级水平，形成6个静态调强计划(分别为SSL07、SSL10、SSL13、SSL16、SSL19、SSL22共6组)。所有的计划均采用AAA算法计算，剂量计算网格设为2.5 mm，使用的剂量率为400 MU/min。

1.4 计划评估 计划完成后，分别对等剂量分布靶区和正常组织器官剂量体积直方图进行评估。靶区剂量的分析指标包括PCTV的最大剂量、平均剂量及V95、V100、V107、适形度指数(conformity index,CI)、均匀性指数(heterogeneity index,HI)等指标。其中CI[4]的计算公式为：CI=(Vt.ref*Vt.ref)/(Vt*Vref)，其中Vt为靶区体积，Vt.ref为参考等剂量线包括的靶区体积，Vref为参考等剂量线包括的体积，CI值的范围是0～1，值越大，适形度越好。HI[5]的计算公式为：HI=(D2%-D98%)/D，式中D2%和D98%分别是指2%、98%靶区体积所受到的照射剂量，D是指计划给予的处方剂量，HI值越接近0，靶区剂量的均匀性越好，HI值越大说明超过处方剂量越大，靶区内剂量分布越不均匀。危及器官的保护程度主要根据患侧肺、健侧肺和心脏的剂量分布情况评估，包括患侧平均剂量，接受10 Gy、20 Gy、30 Gy、40 Gy照射的体积百分比(V10、V20、V30、V40)，心脏最大剂量。采用脊髓和健侧肺平均剂量来评价危及器官的保护程度，机器跳数评价治疗时间及对机器损耗情况。

1.5 统计学分析 采用SPSS 20.0软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料以(x±s)表示，比较采用配对t检验。以P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 靶区剂量分析 各组的PCTV-HI、PCTV-CI、PCTV最大剂量、PCTV平均剂量、PCTV-V95、PCTV-V107差异均有统计学意义(均P<0.05)。其中，SSL07组的PCTV-HI、PCTV最大剂量、PCTV-V107均高于SW组，PCTV-CI、PCTV平均剂量、PCTV-V95均低于SW组(均P<0.05)；SSL10组的PCTV-HI高于SW组，PCTV-CI低于SW组(均P<0.05)；SSL16、SSL19、SSL22组的PCTV-V107均低于SW组(均P<0.05)；除上述外，SW组其他参数与静态调强各组比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表1。

表1 靶区剂量学参数(x±s)

注：与SW比较，*P<0.05。

2.2 危及器官剂量分析 危及器官方面，SW组患侧肺V40、V30、V20、V10、健侧肺、心脏、健侧乳腺最大剂量均高于各静态调强组，但差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表2 危及器官剂量学参数(x±s)

2.3 各组间的机器跳数及执行时间比较 静态调强各组机器跳数和计划执行时间均低于SW 组(均P<0.05)，而静态调强各组间的机器跳数和计划执行时间差异均无统计学意义(均P>0.05)。见图1、图2、表3、表4。

图1 各组计划执行时间直方图 图2 各组机器跳数直方图

表3 各组机器跳数(x±s,MU)

表4 各组执行时间(x±s，min)

3 讨 论

乳腺癌是常见的女性恶性肿瘤之一，全球范围内乳腺癌的发病率和死亡率仅次于肺癌[6]。近年来我国乳腺癌发病率及死亡率呈现逐年升高的趋势，是45岁以下女性最常见的癌症死因[1]。保乳术已成为早期乳腺癌的首选治疗方式，术后多数患者需要行辅助放疗、化疗、内分泌治疗、靶向治疗等综合治疗[7]。有研究显示，放疗是乳腺癌保乳术后的必要治疗手段，可延长患者生存期[8]。

朱健等[9]研究发现，放疗中使用完全相同的射野参数并优化函数可形成相同的射野通量，但是选择两种不同的多叶光栅调强模式得到的靶区剂量无差异，均可以将处方剂量体现到靶区内，且静态调强模式在三维空间中等剂量线的靶区适形度更优，能更好地保护靶区周围的正常组织，降低危及器官的受照剂量。肖锋等[10]研究发现，在早期鼻咽癌患者中，动态调强放疗靶区内剂量分布优于静态调强，静态调强子野数量越多靶区适形度越好；CI、HI等各项指标显示动态调强各个靶区的适形度、均匀度均优于或等于静态调强；两者的危及器官受量大体相当，静态调强更有利于保护腮腺等正常组织。总体上讲，鼻咽癌使用动态调强放疗略优于静态调强。

本研究中，瓦里安医疗公司Eclipse计划系统在治疗乳腺癌过程中使用的动态调强与静态调强实施方法和步骤，以及计划设计的时间均完全相同，结果显示：(1)动态调强需要的机器跳数多于静态调强各组(均P<0.05)，而静态调强的机器跳数随着子野强度水平增加而增多但差异均无统计学意义(均P>0.05)；从治疗时间看，动态调强的治疗时间最长，静态调强治疗时间随着子野强度水平增加而缩短，但差异均无统计学意义(均P>0.05)，与相关研究结果[10-11]相似。分析其原因为，从机器性能方面看，由于动态调强模式是在多叶光栅持续运动过程中，通过调节叶片的运动速度来形成不同形状的子野，因此动态调强相较于静态调强对叶片的走位精度以及叶片的响应时间都有较高的要求；而静态调强模式下射线只有在叶片到位之后才能出束，所以静态调强模式对叶片的到位精度要求相对较低。由此可见，静态调强模式在降低机器损耗、延长多叶光栅等相关备件的寿命方面比动态调强模式更有优势[11]。(2)从靶区剂量学方面分析，在形成靶区剂量通量图后，动态调强模式下多叶光栅连续运动，剂量能过渡更加圆滑，更加接近优化形成的通量图；而静态调强模式下，由于多叶光栅走到位后才出束，剂量分布容易出现阶梯现象。本研究中，由各静态调强组与动态调强的靶区HI、CI等各项指标的差异可以看出，动态调强适形度、均匀度均优于或等于静态调强，同时静态调强子野数量强度水平越低靶区的适形度、均匀度越差，究其原因可能为动态调强模式下多叶光栅运动方式能更好地实现优化通量图。(3)从周围危及器官方面分析，乳腺癌放疗考虑的正常器官有患侧肺、健侧肺、健侧乳、心脏和脊髓等。本研究中，SW组患侧肺V40、V40、V20、V10、健侧肺、心脏、健侧乳腺最大剂量均高于各静态调强组，但差异均无统计学意义(均P>0.05)。这提示静态调强模式下各项正常器官受到的辐射剂量小于动态调强模式，且子野数量越多正常器官受照射量越大。因此，在相同的优化剂量通量下静态调强方式能有效地降低危及器官的受照剂量，更好地保护靶区周围的正常组织，在不影响靶区剂量的情况下或可提高肿瘤患者的生存质量，但总体上动态调强模式周围危及器官的受照量仍在可接受的范围内，临床运用时应综合考虑。

综上所述，在对早期乳腺癌保乳术后患者的调强放疗过程中，动态调强和静态调强各有优势，在不考虑直线加速器损耗的情况，动态调强的靶区适形度、均匀性等各项参数优于静态调强，虽然其周围危及器官的受照量较动态调强略高，但仍在可接受的范围内，建议优先考虑使用动态调强。但是本文研究未考虑多叶光栅的厚度，未对放疗计划进行剂量验证以及未考虑呼吸运动对放疗计划的影响，这些问题是否会对静态调强和动态调强产生影响有待进一步的研究。