基于Halcyon加速器研究乳腺托架倾角对于保乳术后放疗摆位误差的影响

北京协和医学院 放疗科，北京 100730

引言

根据我国国家癌症中心2018年全国最新乳腺癌报告，女性乳腺癌发病率和死亡率分别位居女性恶性肿瘤的第1位和第5位，严重影响妇女健康[1]。保乳手术是早期乳腺癌主要的手术方式。放射治疗是保乳术后辅助的治疗方法。当前乳腺癌保乳术后应进行放疗得到了广泛应用，三维适形放射治疗 （Three Dimensional Conformalradiation Therapy，3D-CRT）、调强适形放射治疗（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）提高了乳腺癌的疗效和治疗率[2-3]。为提高放疗的精确性，减轻放疗期间患者的不良反应，对放疗体位固定的稳定性、摆位误差的控制提出了更高的要求[4]。误差影响因素有很多，如病人呼吸运动[5]、体位的固定和重复性、摆位方法均影响治疗的准确性。乳腺癌患者的肿瘤靶区运动幅度较大，上臂的运动会影响乳房肌肉，摆位难度较大[6]。乳腺托架扮演着很重要的角色，可以充分地暴露出原发灶以及腋下淋巴结区，为实现靶区高剂量奠定了基础。但有研究表明乳腺托架在腹背方向和（或）头脚方向的摆位误差较大[7]。为改善这一问题，常应用图像引导技术修正患者的摆位误差，减少其放疗所需的外扩边界，提高放疗的精准度。IGRT技术是提高放疗精度、保证与控制放疗质量的重要手段[8-12]。CBCT是实现IGRT常用也很重要的方式，CBCT同CT成像原理直接反应肿瘤内部情况，是目前放疗摆位与监测的金标准。瓦里安Halcyon加速器内置IGRT装置，可行MV-CBCT扫描，其具有扫描速度快、重建成像快的特点，并可将额外辐射融入计划剂量计算。本文通过研究在中国医学科学院北京协和医院Halcyon加速器放疗的乳腺癌患者摆位误差，分析误差分布情况，为我中心乳腺癌保乳术后患者放疗PTV外扩提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取中国医学科学院北京协和医院放射治疗科2019年12月至2020年4月收治的24例保乳术后乳腺癌患者，年龄30～66岁（中位年龄49岁）。纳入标准：体质量指数（Body Mass Index，BMI）＜25 kg/m2，行动方便，依从性较好；排除标准：依从性差的患者。所有患者使用乳腺托架固定，根据托架倾斜角度不同随机分为两组，其中A组12例采用倾角0°方式，B组12例采用倾角7.5°方式。

1.2 仪器与材料

采用大孔径CT模拟机（ACQ-sim，荷兰飞利浦公司）获取患者的定位图像，并传输至Eclipse15.5治疗计划系统（美国瓦里安公司），由医生勾画靶区和危机器官，物理师完成调强计划设计。首次治疗前全部在常规模拟定位机校位。通过0°和270°两张平片，重新画患者身上的治疗中心线。校位后，通过瓦里安Halcyon加速器完成治疗。

1.3 定位和治疗计划

患者采用仰卧位，使用乳腺托架进行固定，扫描层厚为5 mm，范围为下颌骨至肝下缘，定位完成后利用激光灯在肤上画出十字标记线。通过网络将CT图像传输并导入治疗计划系统中,主管医师勾画靶区和危及器官。临床靶区（Clinical Target Volume，CTV）外放5～10 mm作为计划靶区（Planning Target Volume，PTV），物理师根据医师对靶区及危机器官的剂量限值要求进行计划设计。

1.4 MV-CBCT图像采集和配准

所有患者治疗次数均为16次，患者每次摆位后均行MV-CBCT扫描，计算机重建扫描图像，由患者主管医生和治疗师将扫描图像与定位CT图像进行配准；配准方式是先进行自动配准，再根据靶区进行手动配准，配准完成后分别记录患者左右（x）、升降（y）、进出（z）三个方向摆位误差。各获得了三个方向摆位误差数据192组。

1.5 CTV-PTV外扩边界计算

对左右（x）、升降（y）、进出（z）各方向摆位误差取绝对值，根据外扩公式（1）计算出x、y、z方向上的CTV至PTV外扩距离[12]，即：

式中Σ为各个患者系统误差的标准差，δ为各个患者随机误差的均方根，MPTV为CTV到PTV外扩距离。其中，系统误差定义为患者每次摆位误差的均值，随机误差定义为患者每次摆位误差的标准差。

1.6 统计学处理

采用SPSS18.0软件分析两组数据是否存在统计学差异，根据数据是否满足正态性及方差齐性，采用独立样本t检验或用秩检验，以P＜0.05作为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 误差比较

A、B两组病例三方向摆位误差比较见表1。x和y方向方差不齐（P＜0.05），行校正t检验，z方向行独立样本t检验；A组摆位误差均值全部小于B组，除x方向外，差异有统计学意义（P＜0.05）。A、B两组病例三方向摆位误差箱图分析见图1。

表1 A、B两组病例三维度摆位误差比较（±s,cm）

表1 A、B两组病例三维度摆位误差比较（±s,cm）

项目 x y z A组 (托架0°) 0.28±0.24 0.37±0.26 0.38±0.31 B组 (托架7.5°) 0.31±0.28 0.53±0.34 0.46±0.35 t值 0.92 5.18 2.25 P值 0.36 0.00 0.02

图1 A、B两组病例三方向摆位误差箱图分析

2.2 误差分布情况

A、B两组病例各192例MV-CBCT摆位误差数据，其在x、y、z三方向误差分布频数情况见图2，A组摆位误差在-0.5～0.5 cm分布较为集中，B组摆位误差出现多差较大的情况（＞1 cm）。

图2 两组病例三方向各192例摆位误差数据分布

2.3 PTV外扩情况

两组不同乳腺托架角度方式在三方向CTV至PTV外扩距离情况见表2，B组在各方向外扩距离均需大于A组。

表2 A、B两组三方向外扩距离

3 讨论

随着临床上精确放疗的不断推广应用，患者不同的固定方式会对放疗重复性和准确性产生一定影响，从而对放疗疗效产生有影响。体位误差可能使得部分临近正常器官受到高剂量照射，也会导致部分靶区得不到足够剂量，降低肿瘤局部控制率，从而造成严重并发症或后遗症[13-14]。目前临床上有很多种固定方式被用来减少乳腺癌放疗的摆位误差，其中乳腺托架更为常用，原因在于它能够很好解决患者体位和各照射野之间的连接问题，同时还可以进一步改善乳腺癌患者放疗剂量的均匀度[15]。乳腺托架具有标准化的特点，其倾斜角度、臂托、腕投、头垫与臀卡等部件均可进行个性化调节。为了更好地使用乳腺托架，本研究结合科室实际情况，对比分析乳腺托架角度使用0°和7.5°对摆位误差的影响，为本科室乳腺癌患者放疗计划PTV外扩提供参考。

本研究借助Halcyon加速器的MV-CBCT功能得出了两组各192例误差数据，通过对摆位误差的分析可以看出，乳腺托架0°组的各方向误差均数全部小于7.5°组，在升降（y）和进出（z）方向差异具有统计学意义，说明乳腺托架0°方式具有优势。7.5°组出现了多次误差较大的情况，其中最大的一次为1.9 cm，同时0°组在进出（z）方向的均值相对最大，说明两种方式在进出（z）方向都表现较差，这与黄晓波等[16]研究结果一致。原因可能为，乳腺癌患者背部皮肤与乳腺托架存在褶皱的情况，同时患者体表标记线容易发生移位；乳腺托架7.5°方式会使得患者在进出（z）方向发生不自主的运动，使得摆位误差变大，图2B组z方向误差正数比例较大可以证实这一点（z方向为正数表示患者需要向头部移动）。

本研究中，乳腺托架0°和7.5°两组x、y、z轴向CTV-PTV建议外放边界分别为：0.49 cm和0.64 cm；0.55 cm和0.80 cm；0.52 cm和0.60 cm。ICRU83号报告中明确指出，体位固定精度的提高可减少IMRT计划CTV与PTV之间的外扩值，更好保护正常组织，可见精确的固定技术是体现调强技术的剂量优势与治疗的质量保证[17]。说明乳腺托架0°体位固定精度更高，在以后乳腺癌术后患者放疗时，建议优先选择乳腺托架0°方式。

通过研究可以看出，乳腺托架0°和7.5°两种方式在x、y、z三个方向上均出现了较多次误差超过0.5 cm的情况，甚至出现了超过1 cm的情况。有文献指出，放射治疗疗程中，摆位误差达到3 mm疗效会下降3.3%，达到5 mm疗效会下降18.4%[18-19]；患者任意方向0.5 cm线性误差或2°旋转误差会导致靶区剂量变化5%[20]。由此可见，在为乳腺癌术后患者设计放疗计划时，除了参考外放距离的同时也应该考虑误差奇异值情况的出现。基于瓦里安Halcyon加速器治疗的患者每次治疗前须拍摄MV-CBCT，可避免奇异值的出现并有效减小PTV及外放距离，且MV-CBCT辐射剂量可融入患者本人计划剂量中，减少了额外辐射。

目前，乳腺癌保乳术后常应用调强放疗进行全乳放疗，这一放疗技术的剂量体积参数影响主要因素为靶区位移，因此，为确保患者的肿瘤靶区覆盖率的提升，常会增加肿瘤靶区的边界，但若增加边界过大，有可能导致患者正常组织的受照射剂量增加，减少治疗的优势[21-22]。

综上所述，乳腺托架0°方式优于7.5°方式，可优先选择使用。基于Halcyon加速器治疗时可降低或取消外放距离，有良好的临床应用价值。今后在此研究基础之上还应加大样本量，减少其他影响摆位精度因素的发生，同时利用Halcyon加速器每次图像引导，使得治疗更为精准，更好地为患者提供个体化的服务，满足临床需求。