李金凯, 曹远东, 李彩虹, 王沛沛, 孙新臣

(南京医科大学第一附属医院 放疗科, 江苏 南京, 210029)

容积调强在左侧乳腺癌保乳术后放疗中的应用

李金凯, 曹远东, 李彩虹, 王沛沛, 孙新臣

(南京医科大学第一附属医院 放疗科, 江苏 南京, 210029)

摘要:目的研究容积调强技术应用到左侧乳腺癌保乳术后放疗中的优势。方法随机选取10例左侧乳腺癌保乳术患者，利用Monaco治疗计划系统设计3类治疗计划，分别为3DCRT计划，IMRT计划和ARC+CRT计划，处方剂量为50 Gy/25f,比较靶区和危及器官受照剂量及计划执行效率，利用SPSS软件进行统计学分析。结果靶区剂量方面，V105%、V110%和Dmean均是ARC+CRT最小，IMRT次之，3DCRT最大(P<0.05)。靶区适形指数和均匀性指数方面，ARC+CRT计划最好，分别为(0.803±0.043)和(1.049±0.011)。危及器官剂量，三种方式左肺低剂量V5差异显著，3DCRT最低(P<0.05)，V30、V20的差异不明显(P>0.05); ARC+CRT计划心脏的Dmax最小(P<0.05); IMRT和ARC+CRT两种方式在右肺、右侧乳腺的V5和脊髓的Dmax方面有所增加(P<0.05)。结论左侧乳腺癌保乳术后，ARC+CRT计划能改善靶区剂量分布，减少心脏受照剂量和体积，提高计划执行效率。

关键词:乳腺癌; 容积调强; 剂量分布; 调强

放射治疗在乳腺癌治疗过程中扮演着重要角色。临床上对于早期乳腺癌，保乳手术加放射治疗被广泛接受。其1～10年生存率与乳腺癌根治术一样，局部复发率也一样，但保留了乳房。乳腺癌三维适形放射治疗技术(3DCRT)和调强放疗技术(IMRT)能改善乳腺剂量均匀度，减少乳腺周围正常组织受照剂量，降低正常组织晚期并发症的概率[1-2]。容积调强治疗(VMAT)作为一种新的放射治疗方式，近2年被广泛用于多个部位肿瘤的研究，与IMRT的剂量学[3-6]比较显示，VAMT与IMRT相比有相近或更好的剂量分布，减少机器跳数近50%，并可减少治疗时间。本研究比较左侧乳腺癌保乳术后单纯的三维适形放疗(3DCRT)、5野调强放疗(IMRT)和容积调强(VMAT)配合三维适形放疗(ARC+CRT)等三种治疗计划，分析三种照射技术在靶区剂量分布和正常组织受照剂量上的差异。

1资料与方法

1.1　病例选择

选取2014年11月—2015年3月于南京医科大学第一附属医院放射治疗中心接受保乳术后放疗的10例左侧乳腺癌患者，其中所有患者均为女性，年龄22～65岁，中位年龄43岁。术后病理证实为乳腺癌且手术切缘无残留，术后病理分期为0～ⅡA期(T1～2N0M0), KPS≥70。

1.2　体位固定及CT扫描

患者取仰卧位，左侧手臂上举，使用比利时产Orfit胸部组件进行体位固定，德国LAP可移动激光定位系统在患者体表标记治疗中心。在德国西门子大孔径CT模拟定位机上行平静呼吸状态下螺旋扫描，螺距=1，重建层厚5 mm, 扫描范围从环甲膜水平至乳腺下缘5 cm, 根据Dicom协议将CT影像通过局域网传送至治疗计划系统。

1.3　靶区及危及器官的勾画

临床靶区(CTV)定义为左侧乳腺腺体和乳房下的胸壁淋巴引流区，前界一般为胸廓皮下5 mm，后界紧贴胸壁。CTV向皮侧外扩2 mm，其他方向外扩5 mm定义为PTV,前界不超过皮肤。危及器官(OAR)包括双侧肺、右侧乳腺、心脏及脊髓。

1.4　治疗计划设计

使用瑞典Elekta公司的Axesse电子直线加速器，能量选择6MV X射线。2野3DCRT、5野IMRT和单弧旋转调强配合2野3D CRT治疗计划均使用Monaco5.0治疗计划系统进行设计，利用蒙特卡罗算法进行组织密度修正。PTV处方剂量50 Gy/25f，要求100%处方剂量包括95%的PTV。① 3DCRT计划。使用MLC适形，采用传统切线照射野方向，以保证左肺受照体积尽量少为原则，根据靶区剂量分布选择合适角度的物理楔形板，使靶区剂量分布更加均匀; ② IMRT计划。射野安排是在2野切线野的基础上增加3个近似等角度的垂直于乳腺的射野所形成。逆向优化得到射野强度分布，然后再转换为子野序列; ③ ARC+CRT计划。在传统2野切线照射的基础上增添1个Arc野，起始角范围290°～315°，终止角范围135°～160°，准直器角度选择315°或45°。其中3DCRT的靶区剂量贡献比占65%以上，采用容积调强专用优化算法，逆向优化条件同5野IMRT。

1.5　治疗计划剂量学参数和执行效率的比较

靶区比较参数包括PTV接受95%处方剂量的PTV百分体积(V95%),接受105%处方剂量的PTV百分体积(V105%),接受110%处方剂量的PTV百分体积(V110%)，平均剂量(Dmean)。靶区均匀性指数(HI)及适形度指数(CI)，HI=D5/D95；D5代表5%靶区体积的受照剂量，D95表示95%靶区体积的受照剂量，CI=(PTV95%/PTV)×(PTV95%/V95%)；PTV95%代表95%等剂量包括的PTV体积，PTV代表PTV体积，V95%代表95%等剂量线所包括的全部体积。两参数均是越接近于1，剂量分布越好。

危及器官比较参数包括左肺接受5、20、30 Gy照射的百分体积(V5、V20、V30)和平均剂量(Dmean)；心脏比较接受30 Gy照射的百分体积(V30)、最大剂量(Dmax)和平均剂量(Dmean)。右肺及右侧乳腺比较接受5 Gy照射的百分体积(V5)，脊髓比较接受到的最大剂量(Dmax)。比较三种治疗计划的机器跳数(MU)及开野权重。

2结果

2.1　靶区剂量学参数比较

三种计划的靶区覆盖率V95%方面，ARC+CRT最好，5野IMRT最差；V105%,V110%和Dmean方面，均是ARC+CRT最小，5野IMRT次之，3D CRT最大。统计学对比，除IMRT:ARC+CRT中的V110%外，其余均有统计学意义。ARC+CRT计划在CI和HI方面最好，分别为(0.803±0.043)和(1.049±0.011)，与另外两种方法相比有显著差异。见表1。

表1　计划靶区(PTV)剂量学参数比较

2.2　危及器官剂量学参数比较

左肺剂量学参数比较：三种方式肺V30，V20的差异不明显，但5野IMRT较3DCRT和ARC+CRT有改善趋势；低剂量V5和Dmean方面，3DCRT与IMRT和ARC+CRT比较差异有统计学意义，其降低了左肺低剂量受照体积。见表2。

表2　左肺剂量学参数比较

心脏剂量学参数比较：V30的差异不显著，3DCRT最大为(10.9±2.03)；ARC+CRT的Dmax最小；低剂量受照体积，5野IMRT最多，Dmean最大，Dmax和Dmean三者相比差异有统计学意义。

右肺和右侧乳腺及脊髓剂量学参数比较：3DCRT计划右肺、右侧乳腺和脊髓均没有受到照射，Dmax接近为0，IMRT和ARC+CRT两种方式V5有所增加，其中前者增加较为明显，两者相比差异无统计学意义。见表3。

表3　心脏、右肺、右侧乳腺和脊髓剂量学参数比较

2.3　计划执行效率的比较

IMRT计划机器跳数(MU)为(740±77)，较3DCRT的(316±16)和ARC+CRT计划的(373±29)增加，差异有统计学意义。3DCRT开野权重为100%，ARC+CRT为(73±7)，IMRT为0。

3讨论

目前，临床做全乳腺照射时应用切线野加楔形板照射技术，可以较好地保护健侧乳腺和肺组织，最大限度地缩小低剂量照射体积。但由于乳腺的特殊外形及乳腺不同部位宽度的不同，使放疗时各部位源皮距不同，结果造成靶区内剂量不均匀[7-8]。应用全乳腺IMRT技术目的是希望使靶区内剂量更加均匀，同时也减少靶区周围正常器官受照剂量。5野调强技术，因为在垂直乳腺的方向增加了3个射野，剂量均匀度会优于2野3DCRT，但导致危及器官直接暴露在部分射野内，无形中增加了其受照剂量，会使双肺、心脏及右侧乳腺低剂量区域受照体积相对增加，尽管左肺和心脏的高剂量区域体积有所下降。本研究中，IMRT的靶区剂量分布较CRT有所改善，但危及器官方面，如左肺的低剂量区V5，与CRT计划相比增加了近一倍。这和一些报道[9]在横断面和冠状面加对穿野或等间距射野、弧形照射，虽然能获得均匀性较好的靶区剂量分布，但也造成了更多正常组织器官受照的结论相一致。

VMAT是近几年发展起来的基于旋转照射的动态容积调强技术，是在加速器机架连续旋转的过程中，通过动态多叶光栅连续运动，形成一系列子野，并通过改变剂量率，形成可变束流来完成，属于一种兼有旋转照射优点的动态调强治疗方式。Popescu等[10]报道了5例乳腺癌术后VMAT与9野IMRT的剂量学比较，结果显示，两种治疗方式在靶区剂量分布和正常组织受照剂量上相似，而VMAT相对9野IMRT治疗时间减少55%、机器跳数减少30%。单纯VMAT计划与IMRT相同，可以获得更好的靶区适形度，靶区内剂量分布更加均匀，但同样会使双肺、心脏及右侧乳腺低剂量区域受照体积相对增加。

考虑到乳腺受呼吸运动及摆位误差等的影响，在常规3DCRT技术中，通常使射野外边界放至靶区外2 cm以确保乳腺在照射范围内，在一定程度上减少呼吸运动对靶区剂量的影响，而IMRT切线技术只能将MLC在靶区外的叶片外放，不能使所有子野外放，对摆位精度要求较高[11]。本研究通过对左侧乳腺癌保乳术后容积调强配合3DCRT计划的剂量学分析显示，其既具有容积调强在靶区适形度和剂量均匀性上的优势，又同时包含了3DCRT降低周围正常组织受照体积的特点。由于CRT剂量对靶区贡献比占到65%以上，容积调强配合3DCRT计划亦可以降低对摆位精度的要求。

VMAT计划的优化算法与IMRT计划相比相对复杂，铁剑等[12]报道单个全乳照射计划优化的时间大约需要40～50 min，但随着治疗计划系统版本的升级，容积调强专用优化算法的应用，计划耗时明显缩短，大约仅需15 min左右。本研究中ARC+CRT计划，总MU数较IMRT计划减少近一倍，可以缩短治疗时间，提高设备的利用效率，但由于逆向旋转调强计划的子野数目控制点较多，在临床实际操作过程中应严格执行相应的质量控制程序，配合图像引导技术，提高放射治疗的精度。

VMAT是当前放疗技术的发展趋势，并已经在头颈部等肿瘤的临床治疗中显示了其优势，本研究证明了VMAT在乳腺癌保乳术后放疗中具有非常显著的剂量学优势，但远期疗效尚需进一步的临床验证。

参考文献

[1]Marta G, Hanna S, Gadia R, et al. Treatment with intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for breast cancer [J]. Rev Assoc Med Bras, 2014,60(6):508.

[2] Lin Y, Wang B. Dosimetric absorption of intensity-modulated radiotherapy compared with conventional radiotherapy in breast-conserving surgery[J]. Oncol Lett, 2015,9(1):9.

[3]雷风,古定标,白玉海,等. 容积旋转调强放疗与常规放疗在早期乳腺癌保乳术后的疗效[J]. 实用医学杂志,2014,30(8):1278.

[4]Alexander A, Soisson E, Hijal T, et al. Comparison of modulatedelectron radiotherapy to conventional electron boost irradiationand volumetric modulated photon arc therapy fortreatment of tumour bed boost in breast cancer[J].RadiotherOncol, 2011, 100(2): 253.

[5]Shaffer R, Nichol A M, Vollans E, et al. A comparison of volumetric modulated are theray and conventional intensity modulated radiotherapy for frontal and temporal highgrade gliomas[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2010, 76(4): 1177.

[6]Ekambaram V, Velayudham R, Swaminathan S, et al. Planning aspects of volumetric modulated arc therapy and intensity modulated radiotherapy in carcinoma left breast - A Comparative Study[J]. Asian Pac JCancer Prev, 2015, 16(4): 1633.

[7]孙涛, 李建彬, 徐敏, 等. 三维适形、逆向调强及旋转调强放疗技术对部分乳腺外照射的剂量学比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2012, 32(1): 74.

[8]王嘉伟, 张树平. 乳腺癌保乳术后调强放疗与常规放疗的剂量学比较[J].肿瘤研究与临床, 2010, 22(3): 182.

[9]李丹明, 王黎, 孙新臣, 等. 2种容积旋转调强技术在乳腺癌改良根治术后放疗剂量学中的应用比较[J]. 实用临床医药杂志, 2014, 18(16): 70.

[10]Popescu C C, Olivotto I A, Beckham W A, et al. Volumetric modulated arc therapy improves dosimetry and reduces treatment time compared to conventional intensity modulated radiotherapy for locoregional radiotherapy of left-sided breast cancer and internal mammary nodes[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2010, 76(1): 287.

[11]金大伟, 戴建荣, 余子豪, 等. 乳腺癌五种照射技术比较研究[J]. 医学研究杂志, 2006, 35(6): 10.

[12]铁剑, 孙艳, 弓健, 等. 保乳术后固定野动态调强与容积调强放疗的剂量学比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2011, 31(3): 317.

Application of volumetric modulated radiation therapy in the radiotherapy of patients with left breast cancer after breast-conserving surgery

LI Jinkai, CAO Yuandong, LI Caihong, WANG Peipei, SUN Xinchen

(DepartmentofRadiotherapy,TheFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedical

University,Nanjing,Jiangsu, 210029)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the advantage of the volumetric modulated radiation therapy in the treatment of patients with left breast cancer after breast-conserving surgery. MethodsFor each of 10 randomly chosen patients, 3 kinds of plan (3DCRT plan, IMRT plan and ARC+CRT plan) were designed by using the Monaco Treatment Planning System. The prescription dose was 50 Gy/25f, and 95% of target volume received this dose (i.e. D95%=50Gy). The dose distributions of the target and organs at risk exposure as well as the efficiency of plan execution were compared. The paired t-test with SPSS software was applied. ResultsWith regard to the dose distribution of PTV, the ARC+CRT plan was the best in V105%, V110% and Dmean (P<0.05). The conformity index (CI) of ARC+CRT plan was (0.803±0.043) and the homogeneity index (HI) was (1.049±0.011), which were the best as well (P<0.05). Concerning the dose of organs at risk exposure, the V30 and V20 of left lung had no significant difference (P>0.05), the 3DCRT was the lowest in V5 of left lung (P<0.05). The ARC+CRT plan was the least in the Dmax of the heart (P<0.05). The IMRT and ARC+CRT plans increased a little in V5 of right lung and right breast and Dmax of spinal cord (P<0.05). ConclusionImplementation of ARC+CRT plan for patients with left breast cancer after breast conserving surgery can improve the dose distribution of target, reduce the dose of heart and improve the efficiency of plan execution.

KEYWORDS:breast cancer; volumetric modulated radiation therapy; dose distribution; IMRT

通信作者:孙新臣

收稿日期:2015-05-27

中图分类号:R 737.9

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)21-059-04DOI: 10.7619/jcmp.201521016