螺旋断层调强放疗在乳腺癌改良根治术后的剂量学研究

张彦秋，肖志清，张庆怀，韩阿蒙，李秀梅

1.秦皇岛市第一医院 放疗科，河北 秦皇岛 066000；2.河北医科大学第二医院 放疗科，河北 石家庄 050000；3.燕山大学 信息中心，河北 秦皇岛 066000

引言

中晚期乳腺癌患者经过或未经过新辅助化疗后，一般选择乳腺癌改良根治术，根据不同期别或高危因素，乳腺癌患者根治术后选择是否进行放疗[1-2]。由于乳腺改良根治术会切除皮下脂肪、乳腺组织和周围淋巴结，且乳腺癌改良根治术后发生锁骨上淋巴结转移的概率较高，所以乳腺改良根治术后放疗的靶区包括胸壁和锁骨上淋巴引流区。相对于乳腺癌保乳术后，乳腺改良根治术后的靶区更复杂，提高了计划设计的难度[3-5]。目前，临床中常用的为7野三维调强放射治疗（7 Fields Intensity Modulated Radiation Therapy，7F-IMRT）计划，具有螺旋断层调强设备的医疗机构也可以选择螺旋断层调强放射治疗（Helical Tomotherapy，HT）[6-9]。基于此，本文旨在探究乳腺癌改良根治术后7F-IMRT计划与HT计划的剂量学特点，以期为临床应用提供指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究回顾性随机选取2020年1月至2021年10月于秦皇岛市第一医院肿瘤放疗科接收治疗的乳腺癌改良根治术患者30例，均为女性，年龄29～67岁，中位年龄为44岁，患者KPS评分均＞70分，均为乳腺癌改良根治术后，期别范围为pT1-3N0-3M0。本研究已通过秦皇岛市第一医院伦理委员会审核批准（伦理批号：2017B013）。

1.2 体位固定和CT扫描

患者取仰卧位躺于CT床上，采用乳腺托架进行固定，GE CT扫描进行模拟定位，扫描层厚和层距均为2.5 mm。CT影像经瓦里安ARIA肿瘤信息管理系统传送到ARIA服务器。

1.3 靶区和危及器官的勾画

在TPS工作站上由2名副主任级别以上的放疗医生勾画靶区和危及器官。临床靶体积（Clinical Target Volume，CTV）包括患侧胸壁和锁骨上淋巴引流区。计划靶体积（Planning Target Volume，PTV）由CTV 外放得到，头脚方向1.0～1.5 cm，胸骨、腋窝、肺方向外放0.5～1.0 cm，皮肤方向不外放（限皮下0.5 cm）。危及器官包括对侧肺、双肺、同侧肺、心脏、食管、脊髓、对侧乳腺。

1.4 方案设计

对每例患者在同一套CT图像上分别设计2种方案，第1种方案是在美国安科锐Hi-Art系统上（V5.1.6）做HT plan计划，第2种方案是在美国瓦里安Eclipse计划系统上（V15.6）设计7F-IMRT计划。同一患者2种方案的处方剂量均为50 Gy，单次处方剂量相同，均为2 Gy，并满足100%处方剂量线包绕95%以上的靶体积，危及器官剂量限值均满足相应的标准。

1.5 评估方法

通过比较剂量-体积直方图（Dose Volume Histogram，DVH）、2种计划等剂量分布，得出肿瘤靶区、危及器官和正常组织（定义为全身正常组织体积减去PTV体积，即B-P）的剂量学参数。肿瘤靶区的评估指标包括中位剂量、最大剂量、最小剂量，均匀度指数（Homogeneity Index，HI）和适形度指数（Conformity Index，CI）以及V105，其中HI、CI计算方式分别如公式（1）～（2）所示[10-11]，V105为超过处方剂量105%的体积。危及器官的评估指标包括对侧肺Dmax、对侧肺D5、双肺V30、双肺V20、双肺V10、双肺V5、同侧肺V30、同侧肺V20、同侧肺V10、同侧肺V5、心脏V10、心脏V20、心脏V30、食管Dmean、脊髓Dmax、对侧乳腺Dmean、对侧乳腺 D5。V5～50为正常组织 B-P受照 5～50 Gy体积占总B-P体积的百分比。此外评估2种计划的机器跳数和治疗时间。

式中，D2为2%靶区体积受到的最大剂量，代表最大剂量；D98为98%的靶区体积受到的最低剂量，代表最小剂量；Dp为计划给予的处方剂量。

式中，Vt为靶区体积，Vt,ref为参考等剂量线面包绕的靶区体积，Vref为参考等剂量线面所包绕的所有区域的体积。

1.6 统计学分析

采用SPSS 22.0统计软件对数据进行统计分析，2种计划的数据经过K-S检验均符合正态分布，计量资料以±s表示，比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区等剂量线分布

1例乳腺癌改良根治术后患者3个平面2种计划的等剂量线分布图如图1～2所示，从图1～2中2种计划横断面、冠状面和矢状面等剂量线的分布和包绕可以看出，HT计划较7F-IMRT计划的剂量分布适形度和均匀度更好，正常组织剂量分布相似。

图1 7F-IMRT计划3个平面的等剂量线分布

图2 HT计划3个平面的等剂量线分布

2.2 靶区剂量学参数

HT计划的PTV的CI显著高于7F-IMRT计划，靶区剂量最大值显著大于7F-IMRT计划（P＜0.05），见表1。

表1 2种计划靶区剂量学参数比较（±s）

表1 2种计划靶区剂量学参数比较（±s）

注：CI：适形度指数；HI：均匀度指数；V105：超过处方剂量105%的体积。

PTV参数 HT计划 7F-IMRT 计划 t值 P值最小值/cGy 3271.23±198.56 3467.33±71.44 0.328 0.929最大值/cGy 5681.66±79.87 5517.11±35.91 3.925 0.008中位值/cGy 5311.77±99.21 5256.81±69.13-2.192 0.079 CI 0.85±0.11 0.72±0.06 12.127 ＜0.001 HI 0.09±0.02 0.08±0.01 0.625 0.721 V105/cm3 313.11±97.45 332.56±59.89 -0.418 0.725

2.3 危及器官受量

HT计划的对侧肺D5、心脏V10、脊髓Dmax、对侧乳腺Dmean均大于7F-IMRT计划（P＜0.05），HT计划的双肺V30、双肺V20、双肺V10、双肺V5、同侧肺V30、同侧肺V20、同侧肺V10、同侧肺V5、心脏V30、心脏V20均显著小于7F-IMRT计划（P＜0.05），见表2。

表2 2种计划危及器官剂量学参数比较（±s）

表2 2种计划危及器官剂量学参数比较（±s）

参数 HT计划 7F-IMRT计划 t值 P值对侧肺Dmax/cGy 1523.44±678.85 1411.66±513.23 2.195 0.341对侧肺D5/cGy 601.39±527.26 389.79±201.11 3.890 0.009双肺V30/% 5.19±1.21 11.29±1.88-12.191 ＜0.001双肺V20/% 7.93±1.36 13.72±1.34-13.150 ＜0.001双肺V10/% 14.35±2.97 19.22±2.68-11.837 ＜0.001双肺V5/% 23.71±3.43 28.39±2.88 -7.561 ＜0.001同侧肺V30/% 14.62±1.55 25.23±4.38-16.859＜0.001同侧肺V20/% 19.79±2.11 29.17±4.56-11.988＜0.001同侧肺V10/% 33.56±3.19 44.17±5.26-10.691＜0.001同侧肺V5/% 48.27±4.11 64.45±7.89 -9.661 ＜0.001心脏V30/% 2.23±1.65 8.18±4.66 -5.818 ＜0.001心脏V20/% 4.89±1.87 10.56±4.12 -2.729 0.004心脏V10/% 32.51±9.78 14.92±7.27 7.690 ＜0.001食管Dmean/cGy 981.07±91.74 997.88±498.11-0.177 0.576脊髓Dmax/cGy 3643.38±378.12 2899.15±770.56 2.987 0.003对侧乳腺Dmean/cGy 277.90±66.88 126.15±98.70 4.921 ＜0.001对侧乳腺D5/cGy 411.66±37.86 418.84±48.66-0.062 0.889

2.4 B-P受量

HT计划B-P的V5、V10显著大于7F-IMRT计划，HT 计划B-P的V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50均显著小于7F-IMRT计划（P＜0.05），见表3。

表3 2种计划正常组织剂量学参数比较（±s，%）

表3 2种计划正常组织剂量学参数比较（±s，%）

参数 HT计划 7F-IMRT 计划 t值 P值V5 22.15±2.87 17.55±4.67 5.949 ＜0.001 V10 11.92±1.28 10.37±2.44 3.321 0.002 V15 9.97±1.57 9.89±1.11 0.487 0.511 V20 7.19±2.33 8.67±1.11 -2.009 0.020 V25 7.01±0.39 8.52±1.23 -4.798 ＜0.001 V30 5.32±1.27 7.39±1.88 -6.990 ＜0.001 V35 2.69±1.21 4.79±1.54 -7.830 ＜0.001 V40 2.12±0.59 4.05±1.38 -8.088 ＜0.001 V45 1.36±0.44 2.75±0.58 -10.330 ＜0.001 V50 0.27±0.21 0.92±0.34 -10.560 ＜0.001

2.5 机器跳数和治疗时间差异

HT计划和7F-IMRI单次计划中各射野机器跳数累加之和分别为7691±199、1422±153，HT计划显著高于7F-IMRT计划（t=-7.524，P＜0.001）；HT计划和7F-IMRT计划单次治疗时间分别为（546±10）、（220±19）s，HT计划显著长于7F-IMRT计划（t=-2.171，P＜0.001）。

3 讨论

目前乳腺癌改良根治术后放疗技术主要采用7F-IMRT计划，但其靶区剂量适形度和均匀性尚理想。本文通过HT计划与7F-IMRT计划的剂量学比较发现，HT计划在靶区剂量分布方面，最大剂量和CI优于7F-IMRT计划，其他参数2种计划无统计学差异。对于危及器官，双肺V30、双肺V20、双肺V10、双肺V5、同侧肺V30、同侧肺V20、同侧肺V10、同侧肺V5、心脏V30、心脏V20，HT计划优于7F-IMRT计划；对于正常组织B-P，B-P的V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50，HT计划优于7F-IMRT计划。因此，HT计划与7F-IMRT计划相比，在靶区剂量分布上具有绝对的优势，在危及器官剂量受量方面，具有一定的优势，所有危及器官的受量均在要求范围内，符合临床实际要求。此外，HT的治疗时间长于7F-IMRT计划，治疗效率低于7F-IMRT计划。

国内关于HT的研究主要是在乳腺癌保乳术后[12-15]，在乳腺癌改良根治术或根治术后的研究鲜见报道。周桂霞等[16]研究了HT、调强放疗（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）和三维适形放疗在乳腺癌改良根治术后的剂量学比较，该研究的结论与本文研究的结论基本一致，靶区剂量分布上结论是一致的，但危及器官受量结果存在差异。其研究结果显示，HT计划中心脏受量V20、V30与IMRT计划相比无统计学差异，而本研究结果表明，HT计划中心脏受量V20、V30低于7F-IMRT计划，即HT计划比7F-IMRT计划保护心脏更有优势。原因为该研究在技术上与本文存在差异，所以结论并不完全一致。

国外关于HT在乳腺癌改良根治术或根治术后的研究也相对较少。Nichols等[17]比较了HT和容积旋转调强放疗（Volumetric-Modulated Arc Therapy，VMAT）在乳腺癌改良根治术后的剂量学特点，研究结果表明，2种放疗技术均能符合临床要求，与VMAT技术相比，HT技术靶区均匀性更好，在高剂量区能更好地保护危及器官。Nobnop等[18]研究了HT和VMAT在乳腺癌改良根治术后的剂量学特点，研究结果显示，与VMAT技术相比，HT技术靶区均匀性和适形度均优于VMAT，VMAT在低剂量区保护对侧乳腺和心脏更具有优势。本文的研究结果显示，对于双肺和患侧肺的低剂量受照体积，HT计划低于7F-IMRT计划，所以患者接受HT计划治疗，发生放射性肺炎的概率更低。本研究中，未包括VMAT技术，由于呼吸和心跳运动的影响，在不进行实时图像引导的情况下，为防止靶区漏照，7F-IMRT技术射野在靶区皮肤一侧可以外放2 cm，而VMAT技术不可以进行射野外放[19-20]。虽然有些计划技巧也可以弥补这个缺点，但是在没有实时影像图像引导的情况下，还需谨慎使用。

4 结论

HT在乳腺癌改良根治术后，在靶区分布和危及器官剂量受量方面优于7F-IMRT计划，但治疗效率劣于7F-IMRT计划。在临床实践中，可根据具体情况制定适宜的放疗计划。