左乳腺癌保乳术后正向调强与逆向调强计划剂量及通过率比较

周 晖, 单书灿

(上海交通大学医学院附属瑞金医院, 上海, 200025)

据国家癌症中心[1-3]最新统计，乳腺癌居女性恶性肿瘤发病率首位。研究[4]表明，保乳术是乳腺癌早期的重要治疗手段，术后放疗可有效降低局部肿瘤复发率。本研究选取左乳腺癌保乳术后放疗患者为研究对象，采用正向调强(f-IMRT)或逆向调强(IMRT)技术对乳腺癌保乳术患者进行计划设计，比较2种计划的计划靶区(PTV)和危及器官(OAR)的剂量学差异，并采用Gamma通过率分析2种放疗技术的执行程度，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 病例选择

选择上海交通大学医学院附属瑞金医院放射治疗科的11例左乳腺癌保乳术后放疗患者为研究对象，均使用同一大孔径CT(Brilliance Big Bore, Philips)检查采集三维图像，扫描层厚 2 mm, 管电压120 kV。获取CT图像后，由同一位放疗科医师勾画PTV和OAR, 其中OAR包括心脏、左肺、右肺、左肱骨以及脊髓。

1.2 放疗计划设计

本研究分别采用IMRT和f-IMRT技术设计患者放疗计划。IMRT计划执行方式为多叶准直器(MLC)静态照射，包括110、120、130、305、315、325°共6个角度照射野，子野数30个，最小子野面积10 cm2, 最小子野跳数10 MU。f-IMRT计划设计采用单组对穿野，射野角度为靶区横断面切线方向，使用野中野调强技术，共包括6个射野。2种治疗计划均采用飞利浦公司生产的Pinnacle3(9.10版本)治疗计划系统(TPS)建立IMRT和f-IMRT计划，直线加速器为医科达公司生产的Synergy全数字化直线加速器放射治疗系统。IMRT和f-IMRT计划处方剂量为50 Gy, 单次剂量2 Gy, 共25次, 90%PTV受到的照射剂量(D90)均归一到处方剂量50 Gy。所有计划设计完成后均经放疗科医生审核，分析IMRT计划和f-IMRT计划的剂量学差异，并确保各计划满足临床要求。本研究采用的分析参数包括1%PTV受到的照射剂量(D1)、95%PTV受到的照射剂量(D95)、99%PTV受到的照射剂量(D99)、平均照射剂量(Dmean), 左肺接受5 Gy剂量照射的体积(V5)、20 Gy剂量照射的体积(V20)、30 Gy剂量照射的体积(V30)、Dmean, 心脏的V5、V20、V30、Dmean, 右肺的Dmean。

比较2种计划相应参数值以及平均偏差，并比较2种计划的Gamma通过率。Gamma值分析是研究放疗计划通过率的主要技术手段，将Gamma值<1的体积占总体积的百分比定义为通过率[5]。Compass系统采集剂量信息并重建出三维剂量分布，通过比较TPS和加速器下实测剂量分布，计算Gamma值及获得计划的Gamma通过率。临床应用中通常采用3 mm/3%作为Gamma值的计算标准，通过率≥90%表明计划通过，可以用于临床治疗[6]。本研究分别以3 mm/3%以及更严格的2 mm/2%2种评判标准对剂量分布进行Gamma通过率分析。采用平均Gamma值(γmean)和Gamma通过率(Vγ<1)等参数分析通过率，γmean越接近0,Vγ<1越接近100%, 说明加速器对治疗计划的执行误差越小，通过率越高。

1.3 Compass三维验证系统

本研究采用的Gamma通过率验证设备为Compass系统(IBA Dosimetry, Germany), 该设备是IBA公司为放疗计划三维验证提供的解决方案。与传统点剂量和面剂量验证以及其他三维验证产品比较, Compass三维验证系统的突出优点是能够在患者CT检查图像上重建三维剂量分布，最大程度地模拟患者真实治疗情况，因此被广泛应用于各类肿瘤治疗计划验证中[7-9]。Compass三维验证系统分为硬件和软件2个部分，其中硬件部分主要包括加速器机头悬挂支架以及MatriXX二维平板电离室矩阵。MatriXX系统由1 020个空气电离室构成，等间距排成32×32矩阵形式。电离室间隔7.62 mm, 有效测量面积为24.00 cm×24.00 cm。每个电离室直径4.50 mm, 高度5.00 mm, 灵敏体积0.07 cm3，能够精准测量每一个点的剂量，减小平均效应。测量时, MatriXX被悬挂在源轴距(SAD)100.00 cm位置处，表面放置2块1.00 cm厚的冰块。软件部分包括调试软件Beam Commission和分析软件Compass, 其中Beam Commission软件用于测试直线加速器，测试项目包括光野、射野一致性、绝对剂量标定等内容。测试通过后，打开执行验证计划并采集剂量数据，将测量数据导入Compass软件，重建三维剂量分布图，并与TPS剂量结果进行比较。

2 结 果

2.1 剂量学分析

2种治疗计划PTV体积剂量参数D1、D95、Dmean比较，差异无统计学意义(P>0.05)。2种计划的心脏和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比较，差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。见表1。

表1 IMRT与f-IMRT 对左乳腺癌保乳术后放疗计划剂量比较

2.2 Gamma通过率分析

在3 mm/3%标准下，IMRT计划和f-IMRT计划的PTV和OAR平均Gamma通过率均为90%以上, Gamma均值均为0.5以下，满足临床要求。f-IMRT计划Gamma通过率高于IMRT计划，其中PTV偏差较大，差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01); 2种计划中的OAR Gamma通过率和Gamma值平均偏差较小。在2 mm/2%标准下, f-IMRT计划PTV和OAR Gamma通过率均在90%以上，均高于IMRT计划，其中PTV偏差较大，差异有统计学意义(P<0.01)。见表2。

表2 不同标准下Compass系统Gamma值及平均偏差结果比较

3 讨 论

研究[10-15]表明，对于乳腺癌保乳术后患者，放疗能够提高肿瘤局部控制率，降低复发风险，使患者获益。放疗计划设计作为肿瘤放疗的重要环节，计划质量直接影响患者疗效。乳腺癌保乳计划设计技术通常分为IMRT和f-IMRT 2种计划方式，治疗计划的评价标准应包括2个重要指标: ① 剂量学分析, TPS治疗计划应满足临床剂量学要求，靶区在得到充分照射的同时限制危及器官剂量; ② Gamma通过率分析，在直线加速器端，治疗计划被加速器精准地执行是剂量学评价的前提，而通过率反映了加速器对治疗计划的执行程度。因此，一个好的治疗计划必须同时满足剂量学和通过率的双重要求。DVH作为剂量学分析的重要内容之一，反映了三维剂量分布的统计结果，是剂量学分析的重要工具，而Gamma值通常作为放疗计划Gamma通过率的评价指标。

本研究选取11例左乳腺癌保乳术后患者为研究对象，分别采用IMRT及 f-IMRT技术设计治疗计划，从剂量学和通过率角度分析2种技术的优劣势。本研究结果发现, IMRT和f-IMRT 2种计划均能满足临床治疗要求，其中2种计划的心脏和左肺的V5、V30, 左肺以及右肺Dmean比较，差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01), 说明正向和逆向计划在保护OAR的低剂量区和高剂量区拥有优势，且对靶区剂量无显著影响。本研究通过率分析结果显示，在3 mm/3%标准下, f-IMRT计划的Gamma通过率均值均大于90%, 说明2种计划均能通过验证，其中f-IMRT计划PTV、左肺和心脏的通过率高于IMRT计划。采用更严格的2 mm、2%标准时, IMRT计划PTV的平均Gamma通过率不能通过验证，而f-IMRT计划通过验证。2种标准下, f-IMRT计划的PTV和OAR通过率均高于IMRT计划，其中PTV通过率偏差较大，差异有统计学意义(P<0.01)。

f-IMRT作为正向调强手段，设计乳腺癌计划时采用野中野技术，不仅能降低靶区内的热点，同时也补足了靶区内冷点。与IMRT计划比较, f-IMRT计划的MLC形成射野的形状分布更加简单，从而减小了MLC因精度不足造成的剂量误差，提高了计划通过率。对于常规左乳腺癌保乳术后患者, f-IMRT技术较IMRT技术能够很好地满足临床治疗需求，同时计划射野角度小，计划执行效率高，能够缩短加速器束流时间。但在临床应用中，医师还需结合个体化差异，选择具体的计划设计方案。