早期左侧乳腺癌术后锥形束CT引导下VMAT摆位误差致靶区及危及器官受照剂量变化研究

罗惠煌 童远和 王永斌

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，随着外科手术方式的不断改进，以及放射治疗技术的发展，早期乳腺癌保乳术后加术后放射治疗被证实疗效并不逊色于乳腺癌根治术[1]，因左侧乳腺癌保乳术后放疗，靶区包廓左乳、左侧胸壁、锁骨上下区、腋窝等，心脏、双肺等邻近器官将受不同程度的照射，故而精准摆位、精确放疗是术后放疗照射时应基本要求。锥形束CT（CBCT）是一种X线发生器以较低射线量围绕投照体做环形数字式投照的计算机重组断层影像设备，设备体积小、与直线加速器完美整合，具有较高的空间分辨率，可以在线校准摆位误差[2]。容积旋转调强治疗（VMAT）是乳腺癌放疗先进照射技术，有效提高了靶区适形性、均匀性，有研究证明，其剂量率高可有效缩短治疗时间，从而减少患者由于治疗时间过长而导致的分次内摆位误差，有效地提高工作效率[3]。故而本文进一步研究早期左侧乳腺癌保乳术后患者在CBCT引导下行VMRT放疗因摆位误差而导致靶区剂量学变化和危及器官受量的变化。现具体阐述如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年2月-2020年2月于笔者所在医院接受CBCT引导下VMAT治疗的62例早期左侧乳腺癌保乳术后患者作为研究对象，术后病理均为早期浸润性导管癌或小叶癌。纳入标准：TNM分期为Ⅰ、Ⅱ期的乳腺癌保留乳房手术后患者；保乳术后拟行全乳及瘤床推量容积放射治疗；卡氏（KPS）评分≥80分，无心肺功能障碍患者无慢性心肺疾病，通气功能基本正常；上臂上举外展自如，能够充分暴露患侧乳腺。排除标准：合并严重心、肺、肝器质性疾病；放疗过程中放弃；远处转移或复发。年龄33～61岁，中位年龄45岁。本次研究经医院伦理委员会批准。所有患者自愿接受KV-CBCT图像引导放疗，并签署知情同意书。

1.2 方法

（1）计划设计。患者仰卧位，双侧上肢外展上举以充分暴露患侧乳腺，真空垫固定，定好等中心点，使用激光灯准直照射前正中线、腋中线进行3个“十”字标记，分别于标记处放置小铅点。嘱患者自由呼吸，利用GE大孔径宝石CT进行扫描，平均扫描层厚5 mm，层距5 mm。扫描结束后，将图像传至医科达Oncentra治疗计划系统。由主管医生勾画全乳靶区（CTV），CTV边缘外扩5 mm定义为计划靶区（PTV）、瘤床靶区（GTV）及危及器官（OAR）。计划采用VMAT放疗，射野角度为 140°～320°，弧长 180°，处方剂量为 PTV 50 Gy/25f、计划术腔大体肿瘤外扩体积（PGTVtb）10 Gy/5 f，要求95%靶区体积达到处方剂量。（2）图像获取与误差修正。本院使用医科达直线加速器的CBCT影像系统进行扫描，首次扫描，线上校正，并做好3个“十”字标记，中心打激光点，以后每次扫描时在“十”标记点上贴好小铅点，每个入组患者均扫描5次CBCT，为治疗首次和1次/周摆位完成采用KV-CBCT扫描。在X-VI工作站中采集的CBCT三维图像与计划图像进行手动或自动灰度配准，获取患者实际靶区中心位置与治疗计划靶区中心位置在左右（X）、头脚（Y）、腹背（Z）方向的三维偏差数据，每位患者VMAT放疗中均行5次CBCT引导并在线记录并自动校正摆位误差，每个入组患者获取5套CBCT三维图像，共有310套扫描图像及数据。（3）模拟计算照射剂量。在Oncentra治疗计划系统中以计划CT图像作为参考图像，将CBCT图像分别与对应的模拟定位CT融合，把CBCT图像上的三个同中心激光点上贴的三粒标记金属铅珠与模拟定位CT图像上金属铅珠重叠配准对应起来，才完成位置标记点配准，映射CT图像上做新的治疗计划，把已经勾画好靶区和危及器官CBCT重建图像上的感兴趣区（ROI）图像全部映射到模拟定位CT上，定位CT产生了新的靶区和危及器官图像，将原来模拟定位CT标准治疗计划、设计方案复制移植到新的靶区和危及器官图像中，保证等中心位置、射野弧度、处方剂量、权重等计划参数保持一致，每例患者产生5组新治疗计划。用本院开发的软件Hotscripts脚本在Oncentra治疗计划系统中直接导出模拟计划研究相关的所有需要的参数，经过数学累积平均处理，将初始标准计划与存在摆位误差照射的相关参数对比分析。

1.3 观察指标

使用瓦里安专用的分析软件，分别得到在左右方向（X）、腹背方向（Y）、头脚方向（Z）方位上的摆位误差，观察乳腺癌放射治疗中摆位误差对危及器官与靶区剂量影响情况。本研究选择的肿瘤靶区参数包括：计划靶区（PTV）平均剂量（Dmean），2%、5%、95%和98%的计划靶区受照射剂量D2%、D5%、D95%和D98%（D2%、D5%、D95%和D98%分别为PTV 2%、5%、95%和98%体积的最小剂量）等。危及器官（OAR）参数包括双肺V20、V30、V40，心脏 V20、V30，其中 V20、V30、V40分别代表危及器官受照剂量超过20、30和40 Gy的体积百分比。

1.4 统计学处理

本研究数据借助SPSS 24.0统计学软件进行统计分析，计量资料采用（±s）表示，组间采用配对t检验；计数资料以率（%）表示，采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 首次摆位误差

本研究中62例早期乳腺癌保乳术后患者共获取62套首次摆位CBCT扫描图像，结果显示在左右方向（X）、腹背方向（Y）、头脚方向（Z）首次摆位误差分别为（3.42±0.88）、（3.81±1.68）、（2.83±0.91）mm，见表 1。

表1 各个方向摆位误差绝对值 mm

2.2 患者不同时间摆位误差比较

纠正后患者首次摆位误差值低于纠正前摆位误差值，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2；治疗时患者摆位误差值低于纠正后摆位误差值，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表2 62例患者纠正前后首次摆位误差比较 [mm，（±s）]

表2 62例患者纠正前后首次摆位误差比较 [mm，（±s）]

时间 X（左右） Y（腹背） Z（头脚）纠正前 3.42±0.88 3.81±1.68 2.83±0.91纠正后 1.72±0.63 1.83±0.96 1.33±0.57 t值 17.730 11.811 15.961 P值 0.000 0.000 0.000

表3 62例患者纠正后摆位误差与治疗时摆位误差比较[mm，（±s）]

表3 62例患者纠正后摆位误差与治疗时摆位误差比较[mm，（±s）]

时间 X（左右） Y（腹背） Z（头脚）纠正后 1.61±0.62 1.72±0.89 1.31±0.54治疗时 1.03±0.11 0.94±0.36 0.78±0.44 t值 5.045 4.450 4.168 P值 0.000 0.000 0.000

2.3 标准摆位与误差摆位PTV剂量比较

误差摆位 PTV D2%、D5%、D95%、D98%、Dmean均低于标准摆位，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表4。

2.4 标准摆位与误差摆位OAR剂量比较

误差摆位双肺V20、V30、V40及心脏V20、V30均高于标准摆位，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表5。

表4 62例患者标准摆位与误差摆位PTV剂量比较 [Gy，（±s）]

表4 62例患者标准摆位与误差摆位PTV剂量比较 [Gy，（±s）]

治疗计划 D2% D5% D95% D98% Dmean标准摆位 57.30±1.16 54.22±1.38 64.48±1.03 67.13±1.55 58.37±1.86误差摆位 54.89±1.23 52.91±2.11 62.31±0.76 63.57±1.43 56.42±2.13 t值 11.224 4.091 13.348 13.292 5.430 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

表5 62例患者标准摆位与误差摆位OAR剂量比较 [%，（±s）]

表5 62例患者标准摆位与误差摆位OAR剂量比较 [%，（±s）]

治疗计划 肺V20 肺V30 肺V40 心脏V20 心脏V30标准摆位 16.47±1.32 11.24±2.16 6.49±1.28 7.23±1.15 2.65±0.74误差摆位 19.65±1.65 13.75±2.58 7.28±1.31 9.36±1.06 3.21±0.56 t值 11.850 5.874 3.049 10.724 4.752 P值 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000

3 讨论

在早期左侧乳腺癌保乳术后放疗的研究中，受多种因素的影响，如身材肥胖、乳房丰满体积大、体位固定的舒适性，自我控制能力、胸廓呼吸、技师的单次操作责任心、设备性能等因素，摆位时不可避免会出现体位偏差，很难保证患者摆位时体位的重复性、一致性，李栋庆等[4]研究乳腺癌保乳术后VMAT经CBCT监测摆位误差，发现Y轴（腹背方向）摆位误差数值最大，腹背方向主要存在身体不自主运动、乳房自由移动空间较大、平卧左右不对称，从而导致腹背方向误差较大。本研究结果显示，误差摆位PTV D2%、D5%、D95%、D98%、Dmean均低于标准摆位，误差摆位双肺V20、V30、V40及心脏V20、V30均高于标准摆位。孙海涛等[5]研究显示VMAT虽有更好的靶区适形度、靶区剂量更加均匀，但出现摆位的误差可能导致靶区漏照或增加危及器官的剂量受照体积。相关研究报道了乳腺癌放疗由于各种因素的摆位误差导致需要临床靶区PTV错位未能接受足量的照射靶区剂量不足，进而危及器官受照区域体积增加，引起心、肺等危及器官辐射剂量增加，靶区剂量不足会造成局部控制率下降、复发率升高，而危及器官受过多的照射会导致心、肺器官等远期并发症增加，影响患者的生活质量[6]；王娜[7]研究表明在左侧乳腺癌保乳术后患者进行术后放疗中，标准治疗计划与实际治疗中靶区PTV剂量并不一致，而是低于计划需要给予的剂量，同时双肺V20、V30及心脏V20、V30均高于计划剂量。治疗中采用CBCT采用锥形束CT线上扫描，CBCT具较高的空间分辨力，能够快速度得到靶区及危急器官解剖结构三维图像[8-9]，可以及时校正摆位误差、形变误差，故而在CBCT引导下行VMAT放疗，可一定程度上减少其摆位误差，提高放疗精度，降低危及器官的受照剂量，这与李喜红[10]研究结论具有一致性。

综上，采用KV-CBCT图像引导，并进行在线校正摆位误差，可在一定程度上减少摆位误差，进而可使靶区受到的实际照射更加准确，减少了毗邻正常组织器官的受照量，让靶区适形性提高，使靶区内部剂量分布更加均匀。