非共面容积旋转调强技术在左侧乳腺癌保乳术后全乳加锁骨区放疗中的剂量学研究

李聪，李思涵，夏兵

中国医科大学附属第一医院放疗科，辽宁沈阳110001

前言

自20 世纪90年代起，保乳手术成为早期乳腺癌的首选治疗方法［1］。术后放疗可以降低局部复发率，并提高长期生存率［2-3］。现今标准治疗方案为全乳50 Gy，瘤床区加量10 Gy［4-5］。然而放疗过程中，尤其是对于左侧乳腺癌患者而言，心脏及肺的过多受量可能引发晚期毒性［6］。新的放疗方式如三维适形调强放疗（3D-CRT）、调强放疗（IMRT）、容积旋转调强放疗（VMAT）、螺旋断层放疗（TOMO）、呼吸门控技术等可降低急性毒性［7-9］。随着放疗技术的逐步发展，由两个切线野加楔形板的常规放疗技术（CRT）到3D-CRT，剂量分布的均匀性得到改善，同时减少了对正常组织的照射［10］。欧阳淑玉等［11］发现在摆位准确度不确定情况下，CRT+IMRT 技术可以有效降低心肺剂量并提供更好的靶区均匀性。张庆怀等［12］发现CRT+VMAT技术在左侧乳腺癌保乳术后放疗中靶区适形度优于IMRT 技术，危及器官受量略高。同时，多项研究表明，非共面治疗技术在胶质瘤、鼻咽癌、肺癌、食管癌、肝脏肿瘤、宫颈癌中有剂量学优势［13-17］。因此，结合非共面技术以及VMAT技术的优势，本研究探讨非共面VMAT（nVMAT）在左侧乳腺癌保乳术后全乳加锁骨区放疗中的可行性及剂量学特点。

1 材料与方法

1.1 病例选择

选取中国医科大学附属第一医院放疗科2018年9月～2019年3月期间临床上接受VMAT的10例左侧乳腺癌保乳术后患者。患者年龄24～66岁，中位年龄47岁。

1.2 体位固定及CT定位

患者均采用仰卧位，使用一体板，双手举过头顶，放置于乳腺托架，自由呼吸。CT扫描层厚5 mm，扫描范围从口角到肝下缘。

1.3 靶区及正常组织勾画

由乳腺组临床医师勾画正常组织，包括心脏、肺、对侧乳腺、脊髓、冠状动脉、气管。勾画瘤床区GTV-TB，外扩1 cm形成P-GTV，给予处方剂量60 Gy/25 F；勾画锁骨上下淋巴结转移区CTV1及全乳CTV2，外扩1 cm形成P-CTV，给予处方剂量50 Gy/25 F。

1.4 计划设计

10例临床计划均由两名物理师在Raystation计划系统上完成，在Elekta Synergy加速器上完成治疗。计划要求P-GTV达到处方剂量的95%，P-CTV达到处方剂量的90%，在保证靶区剂量的前提下危及器官保护尽可能达到心脏Dmean＜6 Gy、全肺Dmean＜8 Gy、左肺V20＜20%、对侧乳腺Dmean＜3 Gy、脊髓Dmax＜20 Gy、冠状动脉Dmax＜26 Gy、气管V30＜30%。临床共面VMAT计划射野为两个半弧，床角0°，两个物理师设计的机架角分别为300°～160°、300°～178°。根据10例临床共面计划再设计nVMAT计划，在原有两个半弧基础上增加两个床角为90°、机架角330°～30°的半弧。除此之外设置一个对照组，对照组在临床共面计划基础上增加两个床角为0°、机架角330°～30°的半弧。非共面组与对照组的目标函数及权重与VMAT组完全相同，优化至剂量无明显改善。3组的布野如图1所示。

图1 3组的射野分布图Fig.1 Distributions of radiation fields in 3 groups

1.5 评价参数

评价参数包括靶区适形度指数（CI）、均匀性指数（HI）、剂量梯度指数（GI）。计算公式如下［18-19］：

其中，VT,95%为95%处方剂量的等剂量线所包含的肿瘤体积；VT为肿瘤体积；Vx%为x%处方剂量的等剂量线所包含的体积；Dx%为受x%的靶区所接受的照射剂量。CI 值区间为0～1，越接近1 代表适形度越好；HI的理想值为0，随着HI 值的增大，均匀性变差；GI 值越小表明剂量下降梯度越大。

危及器官评价参数包括心脏Dmean、V20、V30，全肺Dmean，左肺V5、V20，对侧乳腺Dmean，脊髓Dmax，冠状动脉Dmax，气管V30、V40。此外，比较各计划的机器跳数。

1.6 统计学分析

计量资料用均数±标准差表示，采用SPSS 19 软件对以上参数进行配对t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量学比较

对比VMAT 组、nVMAT 组、对照组的靶区剂量学参数，见表1；3 组两两配对t检验，P值见表2。从表中数据可知：对于靶区P-GTV，nVMAT 的CI 略优于VMAT，HI 相似，GI 略差，三者比较皆无统计学差异（P＞0.05）；对于靶区P-CTV，nVMAT的CI、HI及GI均略优于VMAT，其中HI具有统计学差异（P=0.049），CI及GI的无统计学差异（P＞0.05）。

表1 P-GTV和P-CTV剂量学参数比较Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of P-GTV and P-CTV

表2 P-GTV和P-CTV剂量学参数比较的P值Tab.2 P values of the comparisons of dosimetric parameters of P-GTV and P-CTV

2.2 危及器官剂量学比较

对比3 组危及器官的剂量分布，见表3；3 组两两配对t检验，P值见表4。从表中数据可见：与VMAT相比，nVMAT 的心脏Dmean减少5.34%，全肺Dmean减少3.64%，冠状动脉Dmax减少5.85%，对侧乳腺Dmean减少3.97%，差异均具有统计学意义（P＜0.05），其中心脏剂量差异显著。在心脏V30、左肺V20、气管V30、V40方面，nVMAT略优于VMAT，但无统计学差异（P＞0.05）。nVMAT 左肺V5增加了3.87%（P=0.001），脊髓的Dmax增加了4.38%（P＞0.05）。

表3 危及器官剂量学参数比较Tab.3 Comparison of dosimetric parameters of organs-at-risk

VMAT组与对照组数据对比发现，各个危及器官的受量几乎保持一致，说明弧数量的增加并未改善危及器官剂量。再对比nVMAT 组与对照组发现，在弧长相同的情况下，因非共面弧的引入，危及器官剂量得到改善，心脏、全肺及对侧乳腺Dmean降低（P＜0.01），冠状动脉Dmax也显著降低（P＜0.001），患侧肺V5及V20均降低（P＜0.05）。

表4 危及器官剂量学参数比较P值Tab.4 P values of the comparisons of dosimetric parameters of organs-at-risk

图2为一例患者横断面、矢状位及冠状位的剂量分布，可以看到nVMAT 计划在低剂量区对对侧的保护更具优势。

2.3 机器跳数

VMAT组、nVMAT组、对照组的机器跳数分别为（748.62±92.45）、（788.43±79.98）、（774.12±99.03）MU。相比VMAT组，nVMAT组的机器跳数增加了5.32%，且具有统计学差异（P=0.038）。

3 讨论

非共面技术已被证实在头颈部肿瘤、肺癌、宫颈癌等多病种的放射治疗中可改善危及器官受量，本研究旨在探讨nVMAT 技术在乳腺癌全乳加锁骨区调强中的可行性及剂量学特点。结合乳腺癌靶区的位置特性及所选患者定位CT 的扫描范围，本研究所设计的非共面计划采用床角90°、机架角330°～30°的半弧，床与机头不会相碰，保证了治疗过程中患者的安全。对比nVMAT 组与VMAT 组剂量学差异，研究结果显示nVMAT 可以显著降低心脏Dmean（P＜0.001）及冠状动脉Dmax（P=0.002），在肺及对侧乳腺的保护上也可起到一定作用。临床靶区（P-CTV）CI、HI 及GI 略优于VMAT，但优势不明显，这可能与非共面的选择相关，因为仅增加了一个方向上60°的非共面设计。由于nVMAT 组与VMAT 组的弧长不一致，因此本研究增设了一个对照组。对比VMAT 组与对照组发现，两组靶区HI、CI和危及器官的受量均无明显差异；对比nVMAT 组与对照组，发现危及器官受量降低，这说明剂量学改善并非是由于弧的增加而引起的，而是因为非共面的引入。

图2 nVMAT与VMAT计划中剂量分布对比Fig.2 Dose distributions in nVMAT and VMAT plans

本研究是基于自由呼吸状态，Krauss 等［20］和Korreman 等［21］研究表明，相比于自由呼吸，深吸屏气及呼吸门控均能很好地降低心脏损伤，但这同时对技术设备以及患者的依从性提出了更高要求。在未达到要求或治疗机工作时间超负荷时，nVMAT 技术不失为一种优选。本研究结果显示在自由呼吸下，对于左侧乳腺癌保乳术后放疗患者，nVMAT 技术可以降低心脏、冠状动脉以及肺的剂量，为临床计划设计提供一定参考。但同时非共面的引入，也会增加机器跳数、野外剂量、转床误差，制定临床计划时应综合考虑。