摆位误差对保乳术后放疗计划剂量分布的影响

董 明 陈文彬 李丹明 宋 云 冷朝辉 周 杰

目前，乳腺癌保乳手术加术后辅助化疗、放疗和内分泌综合治疗逐渐成为乳腺癌手术的主要方法[1]。保乳术后常规采用以切线野为主的放疗技术，而调强放疗(IMRT)能够形成与肿瘤靶区不规则形状相适应的剂量分布，改善靶区剂量均匀性，提高肿瘤控制率，同时减少周围 OARs的照射。但由于IMRT计划的精度较高，系统摆位误差的微小变化，都会导致靶区剂量分布的不均匀性增大，同时作为危及器官的同侧肺靠近肿瘤靶区，摆位误差会导致超过危及器官的耐受量。因此，研究摆位误差对不同放疗计划的影响对放疗计划的选择较为重要。在本次研究中，我们采用相同的处方剂量，比较了摆位误差对7例患者采用不同野数的IMRT计划和普通切线野剂量分布的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

九江医学院附属医院肿瘤内科2011年1月至2012年3月，收治乳腺保乳术后女性患者7例。其中肿瘤位于乳腺右侧者5例，左侧者2例，年龄29～53岁，中位年龄45岁，经各项检查显示无放疗禁忌症，KPS平分≥80分。术后病理分期为0～ⅡA期(Tis-T2N0M0)；所有患者经病理检查证实为浸润性导管癌。

1.2 放疗计划的制定

根据有关报道[2]所有患者取仰卧位，采用乳腺托架加体模治疗体位，全乳临床靶区(clinical target volume,CTV)[3]定义为完整乳腺组织、胸肌间淋巴结和乳房下的胸壁淋巴引流区，前界为皮肤表面下0.5 cm；CTV为511.7～808.3 cm3,中位数为721.5 cm3：PTV在CTV基础上内界和外后界各扩大7 mm，前界仍为皮肤表面下5 mm，上下界各扩2 cm，后界扩大7 mm。脊髓、肺和心脏也在CT图像上逐层画出。

根据RTOG 0143指南，每位患者按照下列方法分别制订一个常规计划和IMRT计划。治疗剂量为50 Gy(2 Gy/次)。

常规计划[3]：首先旋转机架找到最优化的内切线野入射角度，使 PTV在射野方向观(beam eyes view，BEV)上投射最小；调整射野大小，使射野在PTV上下方向各扩大1 cm，后方向扩大0.5 cm，前界在乳腺皮肤表面外再露空1.5～2.0 cm，等中心放在相应射野入射方向中心线穿越乳腺的中点。添加15°或30°的楔形滤片修饰照射野。

IMRT计划：所有非共面照射野技术用于IMRT计划，采用相同的剂量-体积约束条件进行逆向优化设计，约束条件为[4,5]，CTV：V40～45≤10%，V50～55≤10%；健侧肺V20≤10%，患侧肺V20≤20%，脊髓V40≤100%，心脏最大剂量<35 Gy，对侧乳腺照射剂量<5 Gy,以CTV的平均剂量进行剂量归一，各约束条件的优化权重大小顺序为：CTV>PTV>左肺>脊髓、心脏、右肺和健侧乳腺。

1.3 摆位误差的模拟

根据Samuelsson 等[6]的研究方法，参考Hurkmans等[7]有关乳腺癌摆位系统误差值总结，采用各个方向上模拟移动5 mm的系统摆位误差值，随机误差在本次研究中被忽略。

1.4 评价指标

1.4.1 CTV的剂量学评价 V<95:接受小于处方剂量95%，即受照射剂量小于47.5 Gy的CTV体积；V>105:接受超过处方剂量105%，即受照射剂量大于52.5 Gy的CTV体积。

1.4.2 危及器官的剂量学评价 同侧肺平均剂量(mean lung dose，MLD)，同侧肺接受≥20 Gy照射的百分体积(V20)。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 系统摆位误差对不同野数IMRT 计划各个方向上CTV V<95的影响(图1)

图1 不同方向模拟摆位误差后不同野数IMRT计划的

2.2 系统摆位误差对切线野计划各个方向上CTV V<95的影响(图2)

图2 不同方向模拟摆位误差后切线野CTVV<95的变化

2.3 系统摆位误差对不同野数IMRT计划各个方向上CTV V>105的影响(图3)

图3 不同方向模拟摆位误差后不同野数IMRT计划的

2.4 系统摆位误差对切线野计划各个方向上CTV V>105的影响(图4)

图4 不同方向模拟摆位误差后切线野CTV V>105的变化 横坐标1～6、7～12、13～18、19～24、25～30、36～42分别表示1～7号患者切线野计划左、右、腹、背、头、足六个方向

由图1～4可以看出：模拟摆位误差后，不同照射野的IMRT和切线野V<95和V>105变化无规律，但对V95和V105较高的放疗计划，摆位误差对靶区分布的影响更大，对同一患者，切线野计划相对IMRT计划V<95和V>105较高，即切线野计划剂量分布的均匀性较差，受小于处方剂量95%(47.5 Gy)和大于处方剂量105%(52.5 Gy)的照射体积较大，因此，系统摆位误差对切线野计划靶区剂量的影响更大。

2.5 模拟摆位误差后不同野数IMRT计划同侧肺V20(%)的变化(图5)

图5 模拟系统摆位误差后不同治疗计划同侧

2.6 模拟摆位误差后切线野计划同侧肺MLD的变化

由图5和图6可以看出，不论是IMRT计划，还是普通切线野计划，系统摆位误差对同侧肺的影响均较小。在六个方向上系统摆位误差对同侧肺受照射剂量的影响没有规律，但IMRT计划中同侧肺受照射剂量的变化较普通切线野计划更明显，即IMRT计划正常组织的受量对摆位误差的变化更为敏感。

3 讨论

根据ICRU规定，制订IMRT计划时，为达到优化治疗计划的目的，必须将由于患者本身和器官移动以及摆位误差造成的不确定性包括进来，在考虑靶区剂量分布的同时，确保危及器官受照射剂量不超过其耐受剂量。考虑摆位误差的主要方式是通过计划靶区外放一定的边界，由于摆位误差和器官移动在不同治疗部位和不同的机构得出的结果是不同的，一般考虑优化边界的方法是根据已经提出的一些不确定性的参考值的统计[8]。一般来说摆位误差的允许精度为5 mm[9]。Samuelsson 等[6]在研究摆位误差对头颈部肿瘤不同计划剂量分布的影响时，参考了Hurkmans等[7]归纳的头颈部肿瘤患者的系统摆位误差1.6～4.6 mm的报道，在各个方向上模拟移动5 mm，对IMRT 和常规治疗野的剂量研究发现，摆位误差对靶区剂量影响的敏感度与所采用何种放疗方法无关，而仅仅与放疗计划的质量有关。Manning等[10]在头颈部肿瘤的IMRT中也以5 mm作为摆位误差，因此在本研究中采用的系统摆位误差的幅度是5 mm。

图6 模拟系统摆位误差后不同治疗计划同侧肺

本组研究表明：模拟摆位误差后，不同照射野的IMRT和切线野V<95和V>105变化没有规律，但有较高的V<95和V>105的放疗计划，摆位误差对靶区分布的影响更大，由于同一患者的切线野相对于IMRT有较大的V<95和V>105，即切线野计划剂量分布的均匀性较差，受小于处方剂量95%(47.5 Gy)和大于处方剂量105% (52.5 Gy)的照射的体积较大，因此，摆位误差对切线野计划靶区剂量的影响更大。另外研究还表明：摆位误差对普通切线野计划的影响比IMRT更为敏感，与照射野较多的IMRT计划相比，系统摆位误差对照射野少的IMRT影响更大，这可能是由于放疗计划质量的好坏是根据剂量一致性的原则来确定，与照射野较少的治疗计划相比，IMRT计划的剂量均匀性较高，靶区剂量大于95%和小于105%的靶区覆盖部分减少。因此，从以上的趋势来看，系统摆位误差对放疗计划的敏感性取决于治疗计划的质量。一般来说，IMRT的PTV剂量分布要好，将会导致IMRT对于摆位误差的影响不太敏感，这一报道与Samuelsson 等的结果一致。其原因是剂量分布不仅仅是由于摆位误差的引起定位差异，而且同一个患者在各个野方向上不同的组织密度、不规则表面也会影响剂量分布，从而导致剂量分布的改变。因此，摆位误差对IMRT靶区剂量和危及器官的影响不受IMRT计划精细程度的影响，即既使采用5～9个野那种计划，摆位误差的影响都是相同的。

在乳腺癌术后放射治疗中，衡量放射性肺损伤最主要的指标是V20和MLD。本组除了6号患者外，模拟摆位误差后，IMRT计划和普通切线野计划与原计划相比，同侧肺V20和MLD平均剂量均增加(正值)，但与IMRT相比，模拟摆位后普通切线野同侧肺受照射剂量的改变明显小于IMRT计划。这一点与Samuelsson等的发现不同，他认为对于头颈部肿瘤，随着照射野数的增多，摆位误差对作为危及器官脊髓的最大剂量在左、右、背的方向上，最大受照射剂量幅度明显高于常规计划，在腹部方向则小于普通计划，在头、足方向较为接近。以脊髓的照射剂量作为参考标准，则治疗计划对摆位误差的敏感性取决于计划剂量梯度的陡峭程度，IMRT照射野数的增加将会增加危及器官周围剂量梯度的"锋利"程度，因此，其对摆位误差的敏感性增强。本组结果显示，对于V20，在左、右、腹、足方向，IMRT计划的变化幅度明显超过了普通切线野，对于MLD，在左、腹、足方向上，IMRT计划的变化幅度明显,两者公共部分是左、腹、足方向，因此，我们认为，在对保乳术后患者制订IMRT计划时，考虑放射性肺损伤主要是在左、腹、足方向外放的边界。

[1] 孟 洁，宁连胜.乳腺癌的保乳治疗进展〔J〕.实用癌症杂志,2009,24(5):535.

[2] 金 亮，曹舜翔.乳腺癌行保乳术后放疗体位固定的研究〔J〕.实用癌症杂志,2009,24(2):202.

[3] 黄晓波，蒋国樑，陈佳艺.乳腺癌调强放射治疗和常规切线野治疗的三维剂量学研究〔J〕.癌症，2006,25(7):855.

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[7] Hurkmans CW,Remeijer P,Lebesque JV,et al.Set-up verification using portal imaging; review of current clinical practice〔J〕.Radiother Oncol,2001,58(2):105.

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