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

李丹明，王 黎，孙新臣，穆庆霞，裴忠玲

(1.南京医科大学第一附属医院放射治疗科，江苏南京，210029;2.南京市建邺医院内科，江苏南京，210019)

容积旋转调强(VMAT)是一种具有旋转照射优点的动态调强放疗(IMRT)方式，通过动态改变机架旋转速度、多叶准直器(MLC)形状、剂量率等实现剂量的叠加和调整，这一技术已经在临床多种肿瘤中得到运用。已有文献［1－3］报道，与普通调强相比，VMAT较IMRT能够提高适形度，降低周围正常器官的受照剂量，具有明显的剂量学优势，同时减少治疗跳数，缩短治疗时间。而Tsai等［4］进一步发展了这一技术，提出了多个部分弧形容积旋转调强(MP-VMAT)。本研究旨在对双弧容积旋转调强(DA-VMAT)与MP-VMAT进行剂量学的比较，以期为VMAT的在乳腺癌放疗中的应用提供循证医学证据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2012年8月—2013年8月江苏省人民医院放射治疗科收治的乳腺癌改良根治术后患者19例，其中左侧11例，右侧8例，年龄26～78岁，年龄中位数为45.5岁，骨髓造血、心、肝和肾等重要器官功能正常;无心脑血管疾患、急慢性肾病、风湿和类风湿、自身免疫性疾病、糖尿病、血管性疾病、外伤和短期内手术;无放疗禁忌证;Karnofsky(KS)评分≥80分。所有病例均获组织学诊断，均为乳腺浸润性导管癌。

1.2 靶区的设定

由科室全体医生参与，在CT影像上根据相关报道［5］勾画出临床靶区(CTV)，CTV包括同侧胸壁和锁骨上、下淋巴引流区，当原发病灶位于乳腺中央或内侧且无辅助曲妥珠单抗治疗指征时包括内乳区，计划靶区体积(PTV)为在CTV的基础上各个方向上扩大1 cm，除外皮下2 mm。区域淋巴结根据文献［6］，PTV为CTV外放5 mm。脊髓、肺和心脏也在CT图像上逐层画出，心脏的界定根据相关报道［7］。所有病例在胸壁放置0.5 cm组织补偿膜。

1.3 体位固定

患者取患侧上肢上举抱头体位，采用真空垫固定。采用Siemens Biograph Sensation 16型 CT无间断扫描，层厚为5 mm的扫描并适当延长扫描时间，扫描涵盖整个治疗区域，扫描过程中确定不遗漏标记点，所有CT图像均用优维显增强。CT数字化影像通过网络1︰1传输于PrecisePLAN Release 2.03工作站中。

1.4 MP-VMAT 计划

根据相关文献［4］，MP-VMAT计划由六道弧组成，分别命名为ARC01～06，两弧之间角度为50°，其中ARC01～03为顺时针方向，ARC04～06为逆时针方向，其中ARC01的起始角度和ARC03的终止角度与冲同的切线野照射剂量相同，同时确保PTV完全覆盖同侧胸壁及锁骨上区域。

1.5 DA-VMAT 计划

根据以前报道的弧形旋转治疗方法［8－10］，所有的 DA-VMAT计划由两弧组成，每弧360°旋转，分别沿顺时针及逆时针方向。

1.6 放疗计划剂量限制要求

CTV剂量为2.0 Gy/次，总剂量为50 Gy，1次/d，5 d/周，共25次。使用 Monaco 3.3计划系统进行VMAT计划设计，剂量限制:CTV，V40～45≤10%，V50～55≤10%;右侧肺，V20≤10%，左侧肺 V20≤20%。脊髓:V40≤0%，PTV:360.2 ～934.4 cm3，中位:538.3 cm3。

1.7 比较参数

1.7.1 靶区适合度指数(CI)［11－12］:CI=VT，ref/VT ×VT，ref/Vref，VT为靶体积，VT，ref为参考等剂量线面所包绕的靶区体积。Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域靶区体积。CI的正常值为0～1，值越接近1，表示适合度越高。均匀指数(HI)计算公式:HI=D5%/D95%(式中D5%和D95%分别是5%和95%PTV体积所受到的照射剂量)，HI值越大(越远离1)说明该计划的剂量分布均匀性越差。

1.7.2 PTV 覆盖参数:D(98)、D(2)、Dmax、Dmean 和 Dmin［1］。

1.7.3 危及器官剂量分布:同侧及对侧肺平均剂量(Dmean)及接受5、20 Gy的体积百分比(V5、V20);全肺 Dmean及 V5、V20;心脏 Dmean及V5、V10、V25、V30;对侧乳腺 Dmean 及 V5、V20［2］。

1.7.4 治疗时间(s)及治疗跳数(MU)

1.8 统计学处理

所有数据均采用SPSS 19.0软件进行统计学处理.所得数据采用均数±标准差表示，计量资料采用治疗计划各指标比较行两样本均数t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划PTV的剂量比较

从表1结果可见，与DA-VMAT比较，MPVMAT计划 PTV的 D(98)高于 DA-VMAT外，余D(2)Dmean、Dmax及Dmin没有差异(P＞0.05)，但靶区的PTV不论CI还是HI，MP-VMAT计划均明显好于DA-VMAT计划(P＜0.05)。

表1 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划PTV的剂量比较

2.2 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划肺脏的剂量比较

从表2结果可见，与DA-VMAT比较，除对侧肺的Dmean和V5外，MP-VMAT计划的对侧肺V20及同侧肺的Dmean，V5和V20均明显好于DA-VMAT计划(P ＜0.05)。

表2 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划肺脏的剂量比较

2.3 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划心脏的剂量比较

从表3结果可见，MP-VMAT心脏的V5和V10优于DA-VMAT(P＜0.05)，余无明显差异(P ＞0.05)。

表3 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划心脏的的剂量比较

2.4 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划对侧乳腺的剂量比较

从表4结果可见，对侧乳腺除Dmean外，MP-VMAT计划心脏的V5、V10和V15均明显好于DA-VMAT计划(P＜0.05)，但MP-VMAT计划的机器治疗跳数明显大于DA-VMAT，治疗时间亦明显长于DA-VMAT(P＜0.05)。

表4 乳腺癌术后MP-VMAT和DA-VMAT计划对侧乳腺的剂量比较

3 讨论

有研究［13-14］表明，VMAT旋转调强治疗对于不规则的靶区通常需要2个弧才能达到比较好的剂量分布，Tsai等［4］在左侧乳腺癌改良根治术后治疗中对这一技术进行了改进，提出了类似X或γ刀的多个部分弧形容积旋转调强放疗的方法，结果发现其平均 HI为(10.61±0.99)，平均 CI为(1.21 ± 0.03)，心脏的 Dmean、V5、V10、V25和 V30分别为(7.61 ±1.38)Gy、(59.73 ±15.87)%、(24.39 ± 6.82)%、(2.52 ± 1.11)% 和(1.57 ±0.71)% ，左心室V25为(5.15 ±2.23)%。总肺 Dmean 为(5.57 ±0.36)Gy，V5和V20分别为(25.39 ±3.88)% 和(5.66 ±0.89)%，右侧乳腺的Dmean是(2.13 ±0.22)Gy，V 5和V10分别为(1.83 ±1.22)%和(0.04 ±0.12)%。每道弧的平均传输时间是13.9 s，平均机器条数为511 MU(范围443～594 MUs)。作者认为，对左侧乳腺癌，MP-VMAT技术具有良好的剂量分布、较高的治疗传输效率和较短的治疗时间，从而使呼吸运动对剂量分布的影响减小，但该研究中作者研究对象仅限于左侧乳腺癌改良根治术后患者而未涉及右侧乳腺癌;另外，作者比较对象是以前的相关文献而不是同一组患者的配对比较，据此得出的结论有所偏颇。

本研究中纳入的19名患者中有8例右侧乳腺癌患者，并对所有患者同时制订MP-VMAT和DA-VMAT 2套治疗计划，增加了结论的科学性。研究结果显示，MP-VMAT计划靶区适形度指数和均匀性指数优于DA-VMAT，由于采用的HI和CI的计算公式并不相同，因此两者没有可比性，但结论是相同的，即MP-VMAT较常规VMAT适形度和均匀性指数均较好，MP-VMAT计划PTV的D(98)高于 DA-VMAT 外，D(2)、Dmean、Dmax及Dmin没有差异。Tsai的研究中未对双侧肺进行单独评价，其总的肺Dmean为(5.57 ±0.36)Gy，V5和V20分别为(25.39 ±3.88)%和(5.66 ±0.89)%，而本次研究采用MP-VMAT计划后，明显降低了患侧肺的各项指标，对健侧肺的影响较小，与常规的VMAT计划比较，虽有所降低，但二者无显著差异。与Tsai的研究相比，两种计划双肺的剂量都较高，考虑原因为该技术的复杂性，放疗中心尚需进一步提高计划质量，否则会发展为放射性肺炎。本研究中MP-VMAT 计划心脏的 Dmean、V5、V10、V25 和V30分别为8.60Gy、(54.25 ±20.96)%、(25.94 ±14.48)%、(8.05 ± 3.88)%、(3.73 ±3.99)%，均略高于Tsai报道［4］的(7.61 ± 1.38)Gy、(59.73 ±15.87)%、(24.39 ±6.82)%、(2.52 ±1.11)%和(1.57±0.71)%，但明显低于 Goddu等［15］的报道(12.2 ±1.8)Gy(18)，与 Popsecu等［13］报道的采用标准楔形野技术的V10的24.1%相仿。其中V5(%)和V10(%)明显优于DA-VMAT计划。MP-VMAT对侧乳腺的Dmean、V5、V10和V15分别为(4.48 ±3.85)Gy、(2.19 ±1.97)%、(0.52 ±0.57)%和0，均略高于Tsai的报道，与 Goddu 等［17］报道的 Dmean(4.3 ±0.7)Gy相仿。因此，采用MP-VMAT技术对侧乳腺发展发生继发肿瘤的机会是很小的。

从以上结果可见，与双弧VMAT计划相比，MP-VMAT提供了较好的正常组织剂量分布，危及器官剂量维持较低剂量，因此减少了继发恶性肿瘤的可能和副作用。仅从DVH图上各项指标进行分析，剂量冷点和剂量热点依然是放疗计划制定时必须考虑的因素。另外，由于乳腺癌调强放疗时受呼吸动度的影响较大，能控制呼吸对弧形治疗计划的影响，制订放疗计划时必须使PTV野外危及器官的受照射剂量减到最小。总之，MPVMAT计划的机器治疗跳数745.9 MU明显高于DA-VMAT524.4 MU，治疗时间 304.6 s明显长于DA-VMAT196.7 s。因此，应根据临床患者局部情况选择不同放疗方法，对年龄较轻或者呼吸功能较好、无心脏功能基础疾病、并能长时间保持憋气状态的患者，可考虑采用MP-VMAT，而呼吸功能欠佳者则考虑采用常规的VMAT方法进行治疗。

［1］Alexander A，Soisson E，Hijal T，et al.Comparison of modulated electron radiotherapy to conventional electron boost irradiation and volumetric modulated photon arc therapy for treatment of tumour bed boost in breast cancer［J］.Radiother Oncol，2011，100(2):253.

［2］Haertl P M，Pohl F，Weidner K，et al.Treatment of left sided breast cancer for a patient with funnel chest:Volumetricmodulated arc therapy vs.3D-CRT and intensity-modulated radiotherapy［J］.Med Dosim，2013，38(1):1.

［3］Sakumi A，Shiraishi K，Onoe T，et al.Single-arc volumetric modulated arc therapy planning for left breast cancer and regional nodes［J］.J Radiat Res，2012，53(1):151.

［4］Tsai P F，Lin S M，Lee S H，et al.The feasibility study of u-sing multiple partial volumetric-modulated arcs therapy in early stage left-sided breast cancer patients［J］.J Appl Clin Med Phys，2012，13(5):3806.

［5］马金利，李炯雁，朱传营，等.乳腺癌改良根治术后胸壁和区域淋巴引流区整体化调强放疗剂量学与不良反应分析［J］.中华放射肿瘤学杂志，2012，21(1):47.

［6］陈剑，马金利，张盛箭，等.局部晚期和复发性乳腺癌患者区域淋巴结转移分布特点及靶区勾画意义［J］.中华放射肿瘤学杂志，2011，20(2):123.

［7］Feng M，Mran J M，Koelling T，et al Development and validation of a heart atlas to study cardiac exposure to radiation following treatment for breast cancer［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2011，79(1):10.

［8］Otto K.Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc［J］.Med Phys，2008，35(1):310.

［9］Kjaer-Kristoffersen F，Ohlhues L，Medin J，et al.RapidArc volumetric modulatedtherapy planning for prostate cancer patients［J］.Acta Oncol，2009，48(2):227.

［10］Fogliata A，Yartsev S，Nicolini G，et al.On the performances of intensity modulated protons，RapidArc and Helical Tomotherapy for selected paediatric cases［J］.Radiol Oncol，2009，4:2.

［11］Krueger E A，Fraass B A，McShan D L，et al.Potentialgains for irradiation of chest wall and regional nodes with intensity modulated radiotherapy［J］.Int J Radiat Onco1 Biol Phys，2003，56:1023.

［12］Murshed H，Liu H L，Liao Z，et al.Dose and volume reduction for normal lung using intensity-modulated radiotherapy for advanced-stage non-small-cell lung cancer［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2004，58(4):1258.

［13］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 lo coregional radiotherapy of left-sided breast cancer and internalm mmary nodes［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2010，76(1):287.

［14］Guckenberger M，Richter A，Krieger T，et al.Is a single arc sufficient in volumetric-modulated are therapy(VMAT)for complex-shaped target volumes［J］.Radiother Oncol，2009，93(2):259.

［15］Goddu S M，Chaudhari S，Mamalui-Hunter M，et al.Helical tomotherapy planning for left-sided breast cancer patients with positive lymph nodes:comparison to conventional multiport breast technique［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2009，73(4):1243.