颈胸膜体位固定在乳腺癌术后放疗中的应用

江舟，黄海欣，王占宇，杨慧，梁卫学，陆颖

(广西柳州市工人医院，广西医科大学第四附属医院肿瘤科，广西 柳州 545005)

乳腺癌严重影响女性身心健康，发病率和死亡率分居中国女性恶性肿瘤第1位和第5位[1]。乳腺癌术后放疗(post-mastectomy radiation therapy，PMRT)显著降低乳腺癌局部复发[2]。临床广泛应用调强放疗(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)，提高靶区剂量均匀性和准确性，又减少危及器官(organ at risk，OAR)剂量[3]。但乳腺癌放疗靶区跨度大，体位固定难度大，摆位误差也较大[4]。本研究总结多项体位固定装置摆位误差的研究结果[5-14]，见表1，表明乳腺癌放疗体位固定装置有较大整体及局部摆位误差[15-17]，因此需改进当前设备。另外，CT模拟定位仅为瞬时图像，乳腺癌靶区外扩(planning target volume，PTV)，不仅要考虑局部摆位误差还要考虑呼吸运动的影响。本研究目的是使用新的颈胸膜+楔形板体位固定装置，改进体位固定效果，并将摆位误差与旧体位固定装置进行比较，同时还分析了胸壁与膈肌之间的运动相关性，并根据摆位误差和呼吸运动来确定使用新型体位固定装置所需要的PTV外扩范围。

表1 乳腺放射治疗系统误差和随机误差的既往研究汇总

1 资料和方法

1.1 研究对象 选取2020年6月—2021年5月广西柳州市工人医院治疗的乳腺癌患者为研究对象。纳入标准：①年龄18～70岁；②病理确诊为乳腺恶性肿瘤，并接受了手术的单侧乳腺癌患者；③ECOG (eastern cooperative oncology group)评分为0～1分。排除标准：①其他恶性肿瘤病史；②有乳腺癌手术外的胸部手术史、放疗史；③患侧上肢外展不能超过90°；④重要脏器功能衰竭；⑤控制不良的心脑血管等内科疾病。共纳入110例患者，新装置组56例，其中根治术31例，保乳术25例；左侧23例，右侧33例；16例照射内乳区；年龄(45.21±6.24)岁；体重(51.23±8.37) kg。旧装置组54例，其中根治术30例，保乳术24例；左侧20例，右侧34例；13例照射内乳区；年龄(44.45±6.15)岁；体重(52.34±7.97) kg，见表2。

表2 两组患者一般资料

1.2 治疗方案 患者均接受调强放疗，参照美国肿瘤放疗协作组(radiotherapy oncology group，RTOG)乳腺癌术后靶区建议[18]进行勾画：胸壁野(CTVc)(以下情况照射内乳区：内乳淋巴结阳性和/或内象限肿瘤同时腋窝淋巴结阳性，内乳区包括于胸壁野中)，锁骨上区(CTVs)。CTV外扩PTV根据Van Herk提出的公式[19]：2.5∑+ 0.7σ。计算患者各方向各次摆位误

差的均数(Mean1)及标准差(SD1)，∑为上述均数(Mean1)的均数的标准差(SD2)，σ则是上述标准差(SD1)的均方根(RMS)(表3举例阐述了该公式的具体计算方法，表中数据随机产生，与本研究无关)。放疗计划要求95%等剂量线覆盖PTV。直线加速器6MV-X线常规分割照射，处方剂量：胸壁野(CTVc)DT50 Gy，2Gy/f/d，5 f/w；锁骨上区(CTVs)DT50 Gy，2Gy/f/d，5 f/w。为减少患者所受辐射并提高治疗效率，前5次及第10次、15次、20次放疗时锥形束CT(cone beam CT，CBCT)配准，每例患者8次。

表3 基于患者测量的随机误差和系统误差的标准差估计

1.3 体位固定 根据对旧体位固定装置的研究，将其改进制成新装置，与旧装置最大的区别在于头颈部及手臂固定。放疗定位时，取仰卧位，患侧上肢外展>90°，上半身覆盖热塑膜，静止并冷却后固定。新型装置与热塑膜配合能固定至额头水平，而旧装置仅能固定至胸骨上水平。

1.4 放疗定位及放疗计划 使用Siemens 16排CT进行放疗前定位，扫描范围从颅底至肝下缘，层厚5 mm，使用造影剂。物理师使用Ray Station(RaySearch，Stockholm，Sweden)系统生成治疗计划，由资深放疗医师审核并确定放疗计划。

1.5 摆位误差分析 使用CBCT与定位CT配准分析整体和局部摆位误差。由一名肿瘤放射治疗医师进行图像配准，另一名经验丰富的肿瘤放射治疗医师复核结果，共采集880张CBCT配准图像。CBCT图像与定位CT在线配准，靶区包括胸壁野(CTVc)、锁骨上区(CTVs)、整体靶区(CTVc+s)。CTVc+s配准结果为整体摆位误差。CTVc+s配准结果与其他两个子区域配准结果之间的差异为局部摆位误差。沿LAT/VRT/LNG方向计算系统误差(Σ)和随机误差(σ)。

1.6 胸壁和膈肌运动幅度评估 对新装置组患者进行胸壁和膈肌运动幅度评估，胸壁运动幅度测量患侧第2、6肋骨来评估，测量2根肋骨3个方向(LAT/VRT/LNG)的运动幅度。通过X线透视量化胸壁和膈肌的运动幅度。对胸壁和膈肌运动幅度的相关性进行分析，记录胸部第95百分位运动幅度(A)，根据Van Herk的公式[19]，如呼吸运动幅度超过1 cm则线性添加0.45 A来计算胸壁野PTV外扩范围。

1.7 统计学方法 所有数据均采用SPSS 22.0软件进行统计分析。t检验评估两组间摆位误差差异的显著性，P<0.05为差异有统计学意义。Pearson相关系数分析胸部与膈肌运动幅度之间的相关性。

2 结果

2.1 整体和局部摆位误差分析 整体和局部摆位误差均数如表4所示。在CTVc+s的整体摆位误差中，各方向上新装置组均小于旧装置组；CTVc的局部摆位误差中，在各方向上新装置组也小于旧装置组；CTVs在水平方向上，新装置组的局部摆位误差也要小于旧装置组，差异均有统计学意义(P<0.05)。

表4 两组间整体和局部摆位误差均数的比较 单位：mm

2.2 新装置组和旧装置组的系统误差(Σ)和随机误差(σ) 新装置组的整体摆位误差范围为(1.12～2.15) mm，根据Van Herk的公式[19]相应的PTV需要外扩范围为(4.10～4.58) mm；旧装置组的整体摆位误差范围为(2.41～3.22) mm，相应的PTV需要外扩范围为(9.56～9.83) mm。新装置组CTVc局部摆位误差为(0.72～1.34) mm，相应PTV外扩范围为(2.39～3.90) mm，旧装置组CTVc局部摆位误差为(0.93～1.42) mm，相应PTV外扩范围为(3.17～4.30) mm。新装置组CTVs局部摆位误差为(0.83～1.19) mm，相应PTV外扩范围为(3.24～3.56) mm，旧装置组CTVs局部摆位误差为(0.88～2.26) mm，相应PTV外扩范围为(3.64～7.00) mm，见表5。

表5 两组之间的系统误差和随机误差比较 单位：mm

2.3 评估胸壁和膈肌的运动幅度 新装置组胸壁在LAT方向上的运动为(0.66±0.37) mm，VRT方向为(0.88±0.47) mm，LNG方向为(0.91±0.46) mm，膈肌在LNG方向运动幅度为(15.37±3.56) mm，见表6。膈肌与胸壁在任何方向的运动均无相关性，见图1。

表6 胸壁运动幅度和PTV外扩 单位：mm

图1 胸壁和膈肌运动幅度的Pearson相关分析

3 讨论

本研究对比了新旧体位固定装置整体和局部摆位误差，并对胸壁与膈肌呼吸运动进行分析。新装置组的整体摆位误差显著低于旧装置组；CTVc局部摆位误差方面，新装置组在各方向上低于旧装置组；在CTVs局部摆位误差上，新装置组在LAT方向上比旧装置组也更小。新装置组PTV外扩范围也更小。

调强放疗应考虑治疗床校正后的残差和分次内误差(如呼吸运动)[20]。残差包括成像系统和校正系统的机械误差以及局部摆位误差[21]。本研究发现配准后局部摆位误差是残差的重要组成部分；同时，呼吸运动影响胸壁摆位误差，需考虑分次内误差。LEE J等[22]在使用Alpha乳腺托架，发现自由呼吸下分次内误差范围1.8～3.3 mm。GUERREIRO F等[23]认为在放疗分次内误差通常≤3.2 mm。THOMSEN MS等[24]使用连续MV成像发现乳腺癌放疗期间胸壁在自由呼吸下运动范围为1.1～3.3 mm。HIRATA K等[25]研究认为乳腺癌放疗时由呼吸引起的胸壁运动变化范围为0.6～1.5 mm。YUE NJ等[26]的结果显示，胸壁呼吸运动仅为1 mm。以上均与本研究结果相似。同时，本研究发现胸壁与膈肌的运动无相关性。线性添加0.45A计算胸壁PTV外扩均低于5 mm。故在CBCT在线校正前提下，使用新装置时，PTV外扩5 mm即可保证靶区剂量。

本研究存在一定的局限性。首先，放疗前CT模拟定位、治疗摆位中，摆位误差均受人为影响；此外，由于样本量较小，两组病例体型差异对摆位误差有一定影响。后续研究中扩大样本量，还计划加入先进技术，如光学表面成像(optical surface imaging，OSI)[27-28]、反向半卧位(reverse semi-decubitus，RSD)[29]和深呼吸屏气(deep inspiration breath hold，DIBH)技术[30-31]，探索更精准的乳腺癌术后放疗方式。

基于本研究的统计数据，本研究认为新型体位固定装置通过增加热塑膜的固定面积加强了手臂、头部及胸壁固定，显著降低乳腺癌术后放疗的摆位误差，值得在临床中应用。