3 种不同放疗技术在左侧乳腺癌保乳术后全乳腺放疗中的剂量学比较

柴林燕 王科峰 张晓 智 范秋红

1 西安交通大学第一附属医院放疗科 710061；2 西安医学院第二附属医院内分泌科 710038；3 西安市第九医院放疗科 710069

在我国，乳腺癌位居女性恶性肿瘤发病率的首位[1]。目前，对于早期乳腺癌患者，保乳术后结合放化疗已成为标准治疗方式，其可显著提高肿瘤局部控制率及患者的远期生存率[2]。在行乳腺癌保乳术后，乳腺外形轮廓呈不规则形，而放疗靶区的均匀性和适形性会影响放疗的疗效和并发症的发生。不同的放疗技术在剂量学上存在较大差异，因此优化放疗计划对乳腺癌患者非常重要。传统放疗采用三维适形放疗（three dimensional conformal radiation therapy，3DCRT），由于靶区受呼吸运动的影响，常采用两切线适形野，并将胸廓方向适形的多叶光栅整体外放2 cm，但靶区剂量的均匀性及适形性难以满足要求[3]。适形调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）可提高靶区剂量的均匀性和适形性，减少周边正常组织的受照剂量和受照体积。容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）在保证靶区剂量和周围正常组织剂量要求的情况下，大幅度缩短了治疗时间，提高了患者的舒适度和机器的治疗效率。考虑到乳腺癌患者的放疗靶区受呼吸运动影响以及靶区的均匀性和适形性，本研究采用基于固定角度IMRT 的混合调强（简称3DCRT+IMRT）、基于VMAT 的混合调强（简称3DCRT+VMAT）和切线弧容积旋转调强（tangential volumetric modulated arc therapy，t-VMAT）3 种不同的放疗技术对患者进行治疗，并通过比较3 种放疗计划的剂量学差异，探讨其临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

对2019 年3 月至8 月在西安交通大学第一附属医院需要接受放疗的早期左侧乳腺癌保乳术后的12 例女性患者的临床资料进行回顾性分析，患者年龄32～50（42.4±6.8）岁。纳入标准：术后病理结果均为手术切缘无残留；腋窝或者前哨淋巴结均为阴性；照射范围只包括胸壁乳腺区；心肺功能基本正常。排除标准：右侧乳腺癌；乳腺癌改良根治术后；照射范围包含锁骨上下区。所有患者均于检查前签署了知情同意书。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

1.2 CT 定位

患者取仰卧位，乳腺托架固定，双臂外展上举，采用荷兰Philips 公司的 Brilliance 大孔径模拟CT 定位机，利用激光定位灯指示摆位，在患者平静呼吸状态下进行扫描，扫描层厚5 mm，扫描后将CT 图像传输至飞利浦公司的Pinnacle 9.10 计划系统，用于靶区勾画和放疗计划的设计。

1.3 靶区和危及器官的勾画

所有靶区均由1 名副主任医师勾画，勾画临床靶区、计划靶区（planning target volume，PTV）和危及器官。其中，临床靶区包括患侧完整乳腺组织和胸大肌筋膜；临床靶区外放得到PTV，头角方向外放1.0～1.5 cm，胸骨、腋窝和肺方向外放0.5～1.0 cm，皮肤方向限皮下0.5 cm；危及器官包括左右肺、心脏和对侧乳腺。

1.4 放疗计划的设计

采用Pinnacle 9.10 计划系统对12 例患者分别设计3 种不同的调强计划，每组计划均采用瑞典医科达公司生产的Versa HD 直线加速器，采用6 MV X 射线照射。PTV 处方剂量为50 Gy（2.0 Gy/次，共25 次）。①3DCRT+IMRT：先设计两个三维适形平野，其中一野为内切线野，另一野为外切线野，然后对PTV 进行适形，并将沿胸廓方向适形的多叶光栅整体外放2 cm，此处方剂量为40 Gy，采用CC 算法进行计算。在此基础上，内切线野和外切线野内收10°～15°，在此范围内各添加一个固定角度调强野，两个调强野的处方剂量为10 Gy，然后在3DCRT 计划基础上优化目标参数。②3DCRT+VMAT：复制3DCRT+IMRT 计划，删除两个调强野，以保证两个三维适形野和3DCRT+IMRT 完全一致，然后添加一个旋转弧，起始角度为三维适形野内切线野角度，终止角度为外切线野角度，同样该旋转弧的处方剂量为10 Gy。同样在3DCRT 基础上进行优化，优化目标参数与3DCRT+IMRT 设置参数保持一致。③ t-VMAT：设计两段弧，第一段弧起始角度为3DCRT+VMAT 中三维适形野的内切线平野的角度，顺时针旋转角度设为60°；第二段弧终止角度为外切线平野的角度，同样顺时针旋转角度设为60°，优化目标参数与3DCRT+IMRT、3DCRT+VMAT 设置保持一致。3 组计划目标参数设定PTV 最小剂量为4950 cGy，最大剂量为5350 cGy，Dmean（平均剂量）为5200 cGy；最小剂量体积直方图设为5000 cGy≥95%（95%靶区体积至少被5000 cGy 的剂量包绕），左肺V20<25%、V5<55%（V20：≥20 Gy 体积占总体积的百分比，V5：≥5 Gy 体积占总体积的百分比），右肺V20<10%，心脏V30<10%（V30：≥30 Gy 体积占总体积的百分比）、Dmean<1000 cGy，对侧乳腺Dmean<500 cGy。3 种放疗计划布野方式CT 图像见图1。

1.5 剂量学评估指标

图1 左侧乳腺癌保乳术后的3 种放疗计划布野方式的CT 图 图中，3DCRT+IMRT：基于固定角度适形调强放疗的混合调强；3DCRT+VMAT：基于容积旋转调强放疗的混合调强；t-VMAT：切线弧容积旋转调强Fig. 1 CT images of the three radiotherapy planned methods after breast conserving surgery for left breast cancer

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0 软件对数据进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，组间数据比较采用配对t检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区与危及器官剂量体积直方图的比较

早期乳腺癌保乳术后靶区相对简单，12 例患者的3 种调强计划均能满足临床要求，图2 是其中1 例患者的3 种放疗计划的剂量体积直方图比较，靶区及危及器官的受照剂量均存在一定差异。

2.2 3 种 放 疗 计 划 的 靶 区 剂 量 学 指 标CI、HI 和MU 之间的比较

由表1 可知，3DCRT+VMAT 的CI 最大，t-VMAT 次之，3DCRT+IMRT 最小，3 种放疗计划间两两比较，差异均有统计学意义（t=−9.01～4.28，均P<0.01） 。3DCRT+VMAT 的HI 最小，分别与t-VMAT 和3DCRT+IMRT 比较，差异均有统计学意义（t=6.47、−2.91，均P<0.05）。3DCRT+IMRT 的MU 最小，分别与3DCRT+VMAT 和t-VMAT 比较，差异均有统计学意义（t=−4.07、−3.40，均P<0.05），而3DCRT+VMAT 的MU 与t-VMAT 比较，差异无统计学意义（t=2.14，P=0.06）。

图2 左侧乳腺癌保乳术后患者（女性，42 岁）3 种放疗计划靶区危及器官的剂量体积直方图 图中，3DCRT+IMRT：基于固定角度适形调强放疗的混合调强；3DCRT+VMAT：基于容积旋转调强放疗的混合调强；t-VMAT：切线弧容积旋转调强Fig. 2 Dose volume histogram comparison of the three radiotherapy plans in a patient with left breast cancer after breast conserving surgery (female, 42 years old)

表1 左侧乳腺癌保乳术后3 种放疗计划的靶区剂量学指标 的比较（n=12， ±s）Table 1 Comparison of target dosimetric parameters of three radiotherapy plans after breast conserving surgery for left breast cancer（n=12， ±s）

表1 左侧乳腺癌保乳术后3 种放疗计划的靶区剂量学指标 的比较（n=12， ±s）Table 1 Comparison of target dosimetric parameters of three radiotherapy plans after breast conserving surgery for left breast cancer（n=12， ±s）

注：表中，a 为与3DCRT+IMRT 比较，差异有统计学意义（t=−9.01～6.47，均P<0.05）；b 为与3DCRT+VMAT 比较，差异有统计学意义（t=4.28、−2.91，均P<0.05）。3DCRT+IMRT：基于固定角度适形调强放疗的混合调强；3DCRT+VMAT：基于容积旋转调强放疗的混合调强；t-VMAT：切线弧容积旋转调强；CI：适形性指数；HI：均匀性指数；MU：机器跳数

放疗计划 CI HI MU 3DCRT+IMRT 0.74±0.06 0.14±0.03 280.90±52.18 3DCRT+VMAT 0.84±0.05a 0.10±0.03a 360.02±41.55a t-VMAT 0.79±0.06a,b 0.13±0.03b 336.57±42.34a

2.3 危及器官受照剂量的比较

由表2 可知，在患侧（左）肺受照剂量体积比较中，3DCRT+IMRT 的 V5、Dmean数值最小，3DCRT+VMAT 次之，t-VMAT 最大，3 种放疗计划间两两比较，差异均有统计学意义（t=−7.67～−2.65，均P<0.05）；3DCRT+IMRT 和3DCRT+VMAT 的V10、V20均小于t-VMAT，且差异均有统计学意义（t=−7.02～−5.51，均P<0.05），但3DCRT+IMRT 的V10、V20与3DCRT+VMAT 的比较，差异均无统计学意义（t=−2.05、1.00，均P＞0.05）。在健侧（右）肺受照剂量体积比较中，3DCRT+IMRT 的V5、Dmean数值最小，3DCRT+VMAT 与t-VMAT 之间的比较，差异均无统计学意义（t=−0.68、0.14，均P>0.05）。在心脏受照剂量体积比较中，3DCRT+VMAT的V30、V40最小，3DCRT+IMRT 的Dmean最小，t-VMAT 的V30、V40、Dmean均最大，3 种放疗计划间两两比较，差异均有统计学意义（t=−17.11～3.45，均P<0.05）。在健侧（右）乳腺受照剂量体积比较中，3DCRT+IMRT 和3DCRT+VMAT 的V5小于t-VMAT，但3DCRT+VMAT 与3DCRT+IMRT间的比较，差异无统计学意义（t=−1.44,P=0.18）,3DCRT+IMRT 的Dmean最小，与其他两种放疗计划比较，差异均有统计学意义（t=−8.21、−6.60，均P<0.05）。

表2 左侧乳腺癌保乳术后3 种放疗计划危及器官的剂量学参数的比较（n=12， ±s）Table 2 Comparison of dosimetric parameters of organs at risk after breast conserving surgery for left breast cancer（n=12， ±s）

表2 左侧乳腺癌保乳术后3 种放疗计划危及器官的剂量学参数的比较（n=12， ±s）Table 2 Comparison of dosimetric parameters of organs at risk after breast conserving surgery for left breast cancer（n=12， ±s）

注：表中，a 为与3DCRT+IMRT 比较，差异有统计学意义（t=−8.21～3.45，均 P<0.05）；b 为与3DCRT+VMAT 比较，差异有统计学意义（t=−17.11～−2.73，均 P<0.05）。3DCRT+IMRT：基于固定角度适形调强放疗的混合调强；3DCRT+VMAT：基于容积旋转调强放疗的混合调强；t-VMAT：切线弧容积旋转调强；V5：≥5 Gy 体积占总体积的百分比；V10：≥10 Gy 体积占总体积的百分比；V20：≥20 Gy体积占总体积的百分比；Dmean：平均剂量；V30：≥30 Gy 体积占总体积的百分比；V40：≥40 Gy 体积占总体积的百分比

放疗计划 左肺 右肺 心脏 右乳腺V5（%） V10（%） V20（%） Dmean（Gy） V5（%） Dmean（Gy） V30（%） V40（%） Dmean（Gy） V5（%） Dmean（Gy）3DCRT+IMRT 35.92±8.01 25.50±6.91 17.50±5.70 10.14±2.43 0.50±1.45 0.55±0.21 5.00±3.25 3.25±2.53 6.18±2.01 0.17±0.58 0.86±0.38 3DCRT+VMAT 49.33±12.05a 26.92±7.23 17.33±5.68 11.07±2.88a 2.17±3.76 1.79±0.58a 4.50±2.88a 2.50±2.11a 7.11±1.77a 1.92±4.10 1.65±0.45a t-VMAT 60.58±12.94a,b41.25±10.37a,b24.67±8.59a,b14.52±3.32a,b 3.00±4.94a1.75±0.70a 8.42±2.78a,b4.58±2.07a,b10.91±2.58a,b 8.25±8.61a,b2.46±0.86a,b

3 讨论

早期乳腺癌保乳术后的放疗有很多种方式，基于固定角度IMRT 混合调强照射技术可防止呼吸及摆位误差引起的靶区漏照，同时可保证靶区的适形性和均匀性，布野沿切线方向又可很好的保护肺和健侧乳腺，因而在临床上广泛被使用。近年来，VMAT 作为一种新技术，逐渐应用于临床肿瘤放疗，有研究结果显示，其靶区剂量分布更好，还可缩短治疗时间[5]，本研究采用VMAT 混合调强和t-VMAT 方式，研究其剂量学特点。

本研究结果显示，3 种调强计划的靶区剂量分布和危及器官受量都能满足临床要求。3DCRT+VMAT 在提高PTV 的均匀性和适形性等方面有明显优势，PTV 的均匀性越好，对皮肤和乳腺腺体组织的保护越好，可达到长期美容效果[6-7]。PTV的适形度越高，越能保证靶区足够的受照剂量，对肿瘤的控制效果更好。本研究结果发现，3DCRT+VMAT 的均匀性和适形性均优于t-VMAT，我们认为可能是因为本研究中3DCRT+VMAT 中VMAT部分采用从内切线野到外切线野的连续弧，考虑到本研究所有病例均为早期乳腺癌，靶区仅包括胸壁乳腺区，不带锁骨上下区，为保护健侧肺和乳腺，t-VMAT 采用从内切线野到外切线野的两段部分弧。在危及器官保护方面，应尽量降低肺、心脏和健侧乳腺的受照剂量，从而减少远期心肺功能损伤、放疗并发症并降低二次致癌的发生率[8-9]。有文献报道，肺的照射体积V5、V10、V20、Dmean是放射性肺炎重要的预测性指标[10-11]。在本研究中，3DCRT+IMRT 对患侧肺V5、V10、Dmean和健侧肺V5、Dmean的保护最好，3DCRT+VMAT 患侧肺V20略优于3DCRT+IMRT，总体来说，3DCRT+IMRT在低剂量区（<20 Gy）对肺的保护占优势，在高剂量区（>20 Gy），3DCRT+VMAT 占优势，而t-VMAT患侧肺的V5、V10、Dmean明显高于3DCRT+IMRT和3DCRT+VMAT，可能会增加放射性肺损伤。在左侧乳腺癌放疗中，心脏很难避免地暴露于射野内，有文献报道，控制心脏照射体积V30、V40，对减少心脏相关疾病有重要意义[12-13]。本研究结果显示，3DCRT+VMAT 的心脏V30、V40明显优于3DCRT+IMRT 和t-VMAT，对心脏的保护最好。乳腺癌放疗应尽量减少健侧乳腺的受照剂量，以免引发二次致癌的风险，本研究中3 种放疗计划的健侧乳腺Dmean均低于2.5 Gy，可有效预防二次致癌风险，而3DCRT+IMRT 对健侧乳腺的保护最好。在治疗效率方面，3DCRT+IMRT 的平均MU 最少，但t-VMAT 的治疗时间最短，不仅提高了治疗效率和患者的舒适度，还减少了分次内体位移动、器官运动等不确定因素。

综上所述，3DCRT+IMRT 在低剂量区（<20 Gy）对健侧肺、患侧肺、健侧乳腺等危及器官的保护比较好，3DCRT+VMAT 在提高靶区的均匀性和适形性方面有明显优势，且在高剂量区（>20 Gy）对患侧肺及心脏的保护更好，t-VMAT 缩短了治疗时间，但是并没有提高靶区的均匀性和适形性，在危及器官保护方面也不占优势，而且计划设计没有考虑到呼吸运动的影响，在没有呼吸门控技术及四维锥形束CT 等做图像引导的情况下，有可能造成靶区漏照。因此，对于早期左侧乳腺癌保乳术后靶区只包括胸壁乳腺区、不带锁骨上下区的放疗患者，根据不同的临床需求，本研究推荐采用3DCRT+IMRT 和3DCRT+VMAT 计划。

利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，不涉及任何利益冲突。

作者贡献声明 柴林燕负责放疗计划的设计、数据的统计分析与论文的撰写；王科峰负责靶区的勾画；张晓智负责靶区的勾画与放疗计划的审核；范秋红负责数据的记录、统计与论文的审阅。