乳腺癌保乳术后瘤床同步加量两种放疗技术的比较

孙彦泽 钱建军 周 钢 朱雅群 陆雪官 田 野

（苏州大学附属第二医院 苏州 215004）

乳腺癌保乳术后瘤床同步加量两种放疗技术的比较

孙彦泽 钱建军 周 钢 朱雅群 陆雪官 田 野

（苏州大学附属第二医院 苏州 215004）

比较早期乳腺癌保乳术后瘤床同步加量三维适形野中野放疗(FIF-CRT)与容积旋转调强放疗(VMAT)技术靶区及危及器官的剂量学差异。选取15例左侧乳腺癌保乳术后女性患者，对每位患者分别设计三维适形野中野放疗计划和容积旋转调强计划。在剂量体积直方图上比较靶区的适形度指数、均匀性指数、靶区覆盖率和危及器官的受照剂量体积和所需机器跳数(MU)，并进行统计学差异分析。VMAT计划较FIF-CRT计划，PTV1处方剂量覆盖率增加了5.62%(p＜0.001)；瘤床PGTV处方剂量覆盖率增加了10.64%(p＜0.001)；VMAT计划PTV的适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)均优于FIF-CRT计划。两种计划左肺V20，心脏的V10和Dmax均无统计学差异，但VMAT的左肺V5、V10和Dmean,心脏的V5，右乳和右肺的V5、Dmean，脊髓的Dmax明显增高且有统计学差异(p＜0.05)；VMAT的左肺V30、V40和心脏的V20低于FIF-CRT计划；VMAT和FIF-CRT的平均机器跳数分别是745 MU和250 MU(p＜0.001)。早期乳腺癌保乳术瘤床同步加量VMAT放疗与FIF-CRT相比能明显改善靶区的剂量覆盖率和均匀性，但正常组织高剂量区域受照体积减少，低剂量区域受照体积增加，机器跳数增加。

乳腺癌，保乳术，容积旋转调强放疗，三维适形野中野放疗，剂量学

随着早期乳腺癌患者的增加，保乳治疗已成为早期乳腺癌的标准治疗。保乳术后的放射治疗占据着重要的地位[1]，主导放疗模式主要为全乳照射或全乳照射加瘤床补量[2]。本文比较了15例左侧乳腺癌保乳术后患者瘤床同步加量的三维适形野中野放疗(FIF-CRT)与容积旋转调强放疗(VMAT)计划，分析两种技术在靶区剂量分布和危及器官受量上的差异。另外，本研究在VMAT单弧计划相同优化条件参数的基础上增加了双弧计划，以了解VMAT双弧计划是否优于单弧计划。

1 病例资料与方法

1.1 病例选择

随机选择2013年1月至2013年12月来我院做放射治疗的15例左侧乳腺癌保乳术女性患者，年龄38-57岁（中位年龄46岁），KPS评分≥80，无严重心肺功能障碍，血象、肝肾功能正常。保乳术后病理证实切缘阴性，并行同侧腋窝淋巴结清扫，术后病理分期为0-IIa期。病理类型为浸润性导管癌。

1.2 体位固定及CT扫描

采用美国MED．TEC公司MT-250型碳纤维乳腺托架，患者取仰卧位，患侧手臂上举外展，用铅丝标记整个乳房边界，由西门子Plus 4螺旋CT模拟机获取患者影像数据。CT扫描范围为胸廓入口上5 cm至肺底下5 cm并依据乳腺大小和定位标记放置部位调整CT扫描的下界，以完整包括全部临近正常组织器官，扫描层厚和层间距均为5 mm。将CT图像经网络传至放疗计划系统。

1.3 靶区及危及器官定义

临床靶区CTV包括整个乳腺，前界不超过皮肤下0.5 cm，PTV1为CTV内外界及后界外扩0.7 mm，上下界外扩1 cm。银夹所标记的术腔范围定义为瘤床区 GTV，在金属标记范围上，6个方向各外放2-2.5 cm为PGTV，前界不超过皮下0.5 cm，后界不超过胸壁。同时定义同侧肺、心脏、脊髓、对侧肺和对侧乳腺作为危及器官。

1.4 计划设计

选用Elekta Synergy加速器，能量为6 MV X-射线。靶区PTV1给予剂量50.40 Gy/1.8 Gy/28 f，瘤床区PGTV给予剂量61.60 Gy/2.2 Gy/28 f，要求95%的处方剂量至少包括 95%的 PTV1。(1)野中野适形放疗计划：依最少穿射肺的原则对 PTV1设两个对穿切线大野和两个针对PGTV的加量小野，在两个切线大野方向增加 2-3个与原射野一样的子野，每个子野在BEV方向挡掉高剂量区。(2)容积旋转调强放疗计划设计：采用单一弧和双弧方式布野，在乳腺切线方向上同样依最少穿射肺的原则确定起始角度和终止角，弧度约为(200±20)°，双弧的优化条件与单弧相同。

1.5 靶区剂量比较

PTV1和PGTV的平均剂量，处方剂量对应的靶区覆盖，适形度和均匀度。适形度指数(CI)的计算公式为：其中，Vt为靶区体积，Vt,ref为参考等剂量线包绕的靶区体积，Vref为参考等剂量线所包绕的所有区域的体积。

均匀性指数(HI)的计算公式为：

其中，D2是指在DVH图上，2%的靶区体积对应的剂量，这可被认为是“最大剂量”；D98指在DVH图上，98%的靶区体积对应的剂量，可被认为是“最小剂量”；Dp即计划给予的处方剂量。

1.6 危机器官评价

在DVH图上比较心脏接受5 Gy、10 Gy、20 Gy受照的百分体积(V5、V10、V20)及平均剂量 Dmean；左肺比较接受5 Gy、10 Gy、20 Gy、30 Gy、40 Gy受照的百分体积(V5、V10、V20、V30、V40)及平均剂量Dmean；右肺和对侧乳腺比较接受5 Gy受照百分体积V5及平均剂量Dmean以及对侧乳腺和脊髓的最大剂量Dmax。

总而言之，在高速公路桥梁施工中要对伸缩缝施工单元进行集中管理和控制，应用精细化质量监督标准对施工流程予以分析，优化工艺的实效性，维护技术工艺项目的整体水平，升级管理效率和质量维护水平，一定程度上实现高速公路桥梁施工中伸缩缝管理体系的全过程优化，促进行业的可持续发展，践行经济效益和社会效益双赢的管理目标。

1.7 比较两种计划的MU

分别记录两种计划的机器跳数(MU)。

1.8 VMAT单弧和双弧计划的比较

在与 VMAT单弧计划相同条件优化参数的前提下再增加同样的一段弧，看其是否优于单弧计划。

1.9 统计学处理

采用 SPSS 19.0统计软件进行参数间的配对 t检验，p＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 剂量分布和DVH图

图1 两种计划在同一层面的剂量分布Fig.1 Dose distribution on the same CT slice

2.2 靶区覆盖率、适形度和均匀度

表1为两种计划的靶区处方剂量覆盖、适形度指数和均匀度指数比较结果。VMAT计划的V处方、CI和HI均优于FIF-CRT计划。

2.3 危及器官受量

表2为患侧肺的剂量比较，除V20无统计学差异外，其余参数均有差异(p＜0.05)。在低剂量区VMAT计划的 V5和 V10受照体积较大，明显高于FIF-CRT计划；但在高剂量区VMAT计划的V30和V40较小，低于FIF-CRT计划。表3心脏的受照剂量体积比较中，V10和Dmean没有统计学差异，同样在低剂量区VMAT计划V5受照体积较大，而在高剂量区V20较小。在表4对侧乳腺、对侧肺和脊髓的剂量比较结果上看，VMAT计划右乳和右肺的V5、Dmean，脊髓的 Dmax明显增高且有统计学差异

(p＜0.05)。

2.4 机器跳数

表5所示VMAT计划较FIF-CRT计划的机器跳数增加了198%。

表1 两种计划的靶区剂量比较Table1 Comparison between the two plans in target PTV1and PGTV

表2 左肺剂量比较Table 2 Dose comparison for left-lung

表3 心脏剂量比较Table 3 Dose comparison for heart

表4 右乳、右肺及脊髓的剂量比较Table 4 Dose comparison for R-breast、R-lung and Spine cord

表5 机器跳数和照射时间比较Table 5 Comparison of MU and Treatment delivery time

2.5 VMAT单弧与双弧比较

PTV1和PGTV的靶区覆盖、均匀度和适形度指数均无统计学差异，但心脏的 V5(p=0.012)和Dmean(p=0.009)，右肺的 Dmean较双弧低，右乳的V5(p=0.033)、Dmax(p=0.014)和Dmean(p=0.035)较双弧高。单弧和双弧的平均机器跳数分别为745 MU和792 MU (t=4.087，p=0.001)。

3 讨论

同步加量是在全乳房照射的同时，瘤床区实施补量的照射技术，该技术不仅减少了照射分割次数，而且提高了全乳及瘤床靶区的单次照射剂量，从生物学角度看，可能是更好的照射方式。目前，保乳术后放射治疗研究的热点在于如何降低放射治疗相关的并发症，特别是如何改善全乳靶区剂量分布的不均匀性和降低心脏、肺、软组织及对侧乳腺等重要器官和组织的受照射剂量。有研究证明[3]，乳腺靶区内的剂量分布均匀性差与乳腺组织纤维化有关，可直接影响到保乳治疗后长期的美容效果。本文研究显示，VMAT计划的靶区覆盖率、均匀性指数和适形度指数均优于FIF-CRT计划。

放射诱发心脏病和放射性肺炎是乳腺癌放射治疗中主要的非致死性放射并发症。在左侧乳腺癌患者中，部分心脏体积总是难免暴露在射野内，Darby等[4]报道乳腺癌的放疗对心脏的额外照射增加了心脏病的风险。Jin等[5]指出心脏的受照剂量体积与冠状动脉的剂量体积有着密切的关系，心脏的 DVH可以预测冠状动脉的受量。肺的V10大于50%时，肺的并发症概率可达20%[6]。很多报道指出对侧乳腺的受照剂量增加其二次致癌的风险也将增加[7]。对于VMAT，患侧肺、心脏和对侧乳腺接受低剂量照射的V5明显增加，其原因是VMAT采用弧的方式照射角度比FIF-CRT多，造成危及器官卷入体积要多一些，另外这与VMAT分割成诸多小子野，造成散射线和漏射线增多也有关系，这对正常组织的损伤和后期所导致的第二原发肿瘤发生率是否增加需长期的临床观察。

在FIF-CRT技术中，射野外边界可放至靶区外1.5 cm以确保乳腺在照射范围内，而VMAT技术不能使所有子野外放，对摆位精度要求更高。计划制作时间上，VMAT因为采用蒙卡算法和需要剂量上的逆向优化，计算量及耗时，远大于FIF-CRT计划；VMAT子野数多，增加了射线的漏照率，机器跳数增多，其745 MU显著高于FIF-CRT的机器跳数250 MU (p＜0.05)，增加了机器损耗，在剂量率相同的前提下治疗时间上并没有很大的优势。另外，从VMAT单弧和双弧计划的比较结果来看，增加一段弧虽然使心脏和右乳的V5有所降低，但其差异性很小，从靶区和正常组织以及计划执行效率上看不推荐使用双弧或更多的弧[8]。

综上所述，VMAT计划具有较好的靶区覆盖率、均匀度和适形度，降低了正常组织高剂量区域的受照剂量体积，但增加了危及器官低剂量区域受照体积。FIF-CRT在降低对侧肺和对侧乳房受照剂量及计划制作时间、治疗时间等方面具有更大的优势。因此，在乳腺癌保乳术后瘤床同步加量VMAT和FIF-CRT两种技术中，除漏斗胸[9]或靶区比较复杂等情况，不推荐使用VMAT。

1 Solin L J, Orel S G, Hwang W T, et al. Relationship of breast magnetic resonance imaging to outcome after breast-conservation treatment with radiation for women with early-stage invasive breast carcinoma or ductal carcinoma in situ [J]. Journal of Clinical Oncology, 2008, 26(3): 386-391.

2 Bartelink H, Horiot J C, Poortmans P M, et a1. Impact of a higher radiation dose on local control and survival in breast—conserving therapy of early breast cancer: 10-year results of the randomized boost versus no boost EORTC 22881—10882 trial [J]. Journal of Clinical Oncology, 2007, 25(22): 3259- 3265.

3 Freedman G M, Anderson P R, Li J, et al. Intensity modulated radiation therapy(IMRT)decreases acute skin toxicity for women receiving radiation for breast cancer [J]. American Journal of Clinical Oncology, 2006, 29(1): 66-70.

4 Darby S C, Ewertz M, McGale P, et al. Risk of ischemic heart disease in women after radiotherapy for breast cancer [J]. New England Journal of Medicine, 2013, 368: 987-998.

5 JIN Guanghua, CHEN Lixin, DENG Xiaowu, et al. A comparative dosimetric study for treating left-sided breast cancer for small breast size using five different radiotherapy techniques: conventional tangential field, field in field, Tangential-IMRT, Multi-beam IMRT and VMAT [J]. Radiation Oncology, 2013, 8: 89.

6 Yorke E D, Jackson A, Rosenzweig K E, et al. Correlation of dosimetric factors and radiation pneumonitis for non-small-cell lung cancer patients in a recently completed dose escalation study [J]. International Journal Radiation Oncology, Biology, Physcs, 2005, 63(3): 672-682.

7 Hong L, Hunt M, Chui C, et al. Intensity-modulated tangential beam irradiation of the intact breast [J]. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physcs, 1999, 44(5): 1155-1164.

8 Sakumi A, Shiraishi K, Onoe T, et al. Single-arc volumetric modulated arc therapy planning for left breast cancer and regional nodes[J]. Journal of Radiation Research, 2012, 53(1): 151-153.

9 Haertl P M., Pohl F, Weidner K, et al, Treatment of left sided breast cancer for a patient with funnel chest: Volumetric-modulated arc therapy vs. 3D-CRT and intensity-modulated radiotherapy [J]. Medical Dosimetry, 2013, 38: 1-4.

Comparison between the two techniques for whole breast irradiation with tumor bed boost after breast-conserving surgery

SUN Yanze QIAN Jianjun ZHOU Gang ZHU Yaqun LU Xueguan TIAN Ye
(Second Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215004, China)

To compare the dosimetric difference between three dimensional conformal radiotherapy using the field-in-field (FIF-CRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) for whole breast irradiation with tumor bed boost after breast-conserving surgery, fifteen female patients with early left-sided breast cancer after breast-conserving surgery were selected. Treatment planning was performed by volumetric modulated arc therapy and three-dimensional conformal radiotherapy using the field-in-field on the same CT, respectively. The target dose distribution, homogeneity and the irradiation dose and volume for the lungs, heart, and contralateral breast were read in the dose volume histogram (DVH) and compared between FIF-CRT and VMAT. The treatment delivery monitor unit was also compared. In comparison with the FIF-CRT planning, the target coverage of PTV1and PGTV was significantly higher by 5.62% and 10.64% in VMAT. The conformal index and homogeneity of planning target volume by the VMAT planning were better than those by FIF-CRT planning. There were no significant difference in the maximum dose (Dmax) and V10for the heart and V20for the left-lung between the VMAT and FIF-CRT planning, but the values of V10, V5, and Dmeanfor the left-lung; V5for the heart; V5, Dmeanfor the contralateral breast and lung; Dmaxfor the spine cord were increased compared with those by the FIF-CRT planning. The V30, V40of the left-lung and V20of the heart by the VMAT planning were lower than those by FIF-CRT. The mean MU of the VMAT was 745 MU, which is significantly higher than that by FIF-CRT planning(250 MU, p＜0.001). The VMAT planning improves the dose distribution and homogeneity of PTV for breast cancer radiotherapy after breast—conserving surgery. However, it significantly enlarges the volume of normal tissues irradiated in low dose areas, and increases the MU value in comparison with FIF-CRT．

Breast cancer, Breast-conserving surgery, Volume modulated arc therapy, CRT using field-in-field, Dosimetry

R730.55, TL99DOI: 10.11889/j.1000-3436.2014.rrj.32.040202

江苏省卫生厅科研资助项目(Z201305)资助

孙彦泽，男，1986年4月出生，2012年于苏州大学获硕士学位，生物医学工程专业，现主要研究方向为肿瘤放射治疗物理，助理工程师

朱雅群，主任医师，副教授，硕士生导师，E-mail: szzhuyaqun@sina.com

初稿2014-02-27；修回2014-04-14

CLCR730.55, TL99