Monaco 计划系统Multicriterial 功能在乳腺癌改良根治术后计划设计中的应用

郑倩倩，高文超，曹 婧，曲荣荣，王丹鹤，陈文彰

据美国癌症协会2020 年的癌症统计报道， 乳腺癌是全球女性中发病率最高的恶性肿瘤[1]，已严重影响女性患者生活质量。目前根治手术是治疗乳腺癌的主要方法之一，但患者在接受根治手术后仍存在复发风险，其复发部位以胸壁和锁骨上淋巴结为主[2]，为此绝大多数根治术后患者均需行辅助放射治疗 （简称“放疗”）以达到预防性目的。 对于根治术后乳腺癌患者，放疗靶区靠近肺、健侧乳腺、心脏等危及器官（organ at risk，OAR），这些OAR 的受照剂量会引发放射性损伤，甚至诱发死亡，因此物理师一直致力于如何在放疗计划设计过程中降低OAR 受照剂量。 调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）的应用是最常用、最广泛的实现手段，笔者研究使用Monaco系统中计划优化过程的Multicriterial 功能，寻求一种既不影响患者靶区处方剂量， 也能够进一步降低OAR 受照剂量的方法，为临床选择提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择首都医科大学石景山教学医院（北京市石景山医院）放疗科2020 年9 月至2021 年9 月收治的行乳腺癌根治术术后放疗女性患者20 例，年龄36 ～80岁，中位年龄59 岁；全组病例均经细胞学或病理组织学证实；肿瘤直径<2 cm 7 例，2~5 cm 13 例；单一病灶17 例，多个病灶3 例；TNM 分期Ⅱ期8 例，Ⅲ期12例。 病理依据美国癌症研究联合会 （American Joint Committe on Cancer，AJCC）第七版标准分期。

选择标准：①年龄18 岁及以上；②经病理细胞学或病理组织学诊断为乳腺癌且接受乳腺癌根治术后放疗；③术后上肢活动无障碍，能充分外展上举等作为入选标准。

排除标准：①晚期、复发或远处转移性乳腺癌患者；②摆位受限者；③合并严重心血管疾病、肝脏疾病、肾脏疾病等患者。

1.2 方法

1.2.1 CT 定位

患者采取仰卧位， 通过乳腺托架进行摆位固定，按照乳腺癌CT（GE Discovery RT）定位要求进行体表标记。 扫描范围自眶下至中腹部，扫描层厚5 mm。

1.2.2 靶区和危及器官勾画

靶区根据国际辐射学单位委员会（International Commission Radiological Unites，ICRU）83 号报告[3]在Monaco 5.51（Elekta 5.51）计划系统中进行勾画，其中计划靶区（planning target volume, PTV）分为胸壁区（PTV1）和锁骨上区（PTV2）。 OAR 通过MANTEIA 自动勾画软件进行勾画。

1.2.3 计划设计与分组

采用Monaco 5.51 计划系统为每例患者制定两种IMRT 计划[每例患者均设计7 野IMRT 计划，其中前后4 野用于照射胸壁区（PTV1），中间3 野用于照射锁骨上区（PTV2）]。 第一种计划在计划优化过程中使用Multicriterial 功能（IMRTM），第二种计划复制第一种计划并在优化过程中去除Multicriterial 功能（IMRTNM），按照原来优化参数进行重新优化并计算结果。 两种IMRT 计划通过修改剂量归一值使PTV1处方剂量均包绕95%靶区体积。

1.2.4 评估剂量参数

对于靶区： 比较两种IMRT 计划的最大剂量（Dmax）、平均剂量（Dmean）、靶区均匀性指数（homogeneity idex，HI）和靶区适形性指数（conformal idex，CI）。HI=D5%/D95%， 其中：D5%、D95%分别为5%、95%靶区体积所接受的剂量。 CI= （VT,ref×VT,ref）/（VT×Vref），其中：VT,ref为参考等剂量线所覆盖的靶体积；VT为靶区体积；Vref为参考等剂量线所覆盖的总体积。

对于OAR：患侧肺V5、V20及V30；健侧肺V5；心脏V5、V30及平均剂量（Dmean）； 健侧乳腺V5及平均剂量（Dmean）；脊髓最大剂量（Dmax）。

1.3 统计学方法

采用SPSS 20.0 统计软件。通过配对t 检验，对两种计划下的靶区和OAR 数据进行比较，以均数± 标准差形式表示。 P < 0.05 为差异有统计学意义，P <0.01 为差异有显著统计学意义。

2 结果

2.1 两种计划靶区剂量参数比较

对于两种IMRT 计划，PTV1、PTV2 参数均能满足临床需求， 但IMRTNM 计划略优于IMRTM 计划。其 中PTV1 和PTV2 的Dmax，IMRTNM 计 划 均 优 于IMRTM 计划，差异有统计学意义（P<0.05）。 见表1。

表1 两种IMRT 计划下靶区剂量参数比较Tab.1 Comparison of target dose between 2 IMRT plans

2.2 两种计划危及器官剂量参数比较

2.2.1 患侧肺和健侧肺剂量参数比较

IMRTM 计划的患侧肺V5、V20、V30及健侧肺V5明显低于IMRTNM 计划，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.2.2 心脏剂量参数比较

两种计划中， 心脏V5与V30受照剂量百分比接近，差异无统计学意义（P > 0.05）；IMRTM 计划的心脏Dmean显著低于IMRTNM 计划， 差异有显著统计学意义（P<0.01）。 见表3。

表3 两种IMRT 计划下心脏剂量参数比较Tab.3 Comparison of heart dose between 2 IMRT plans

2.2.3 健侧乳腺剂量参数比较

两种计划中，健侧乳腺V5受照剂量百分比接近，差异无统计学意义（P>0.05）；IMRTM 计划的健侧乳腺Dmean显著低于IMRTNM 计划， 差异有显著统计学意义（P<0.01）。 见表4。

表4 两种IMRT 计划下健侧乳腺剂量参数比较Tab.4 Comparison of healthy breast between 2 IMRT plans

2.2.4 脊髓剂量参数比较

IMRTM 计划与IMRTNM 计划比较，脊髓Dmax接近， 差异无统计学意义[（2 595.09 ±356.81）cGy vs（2 579.46±351.96）cGy。 t=0.593，P>0.05]。

3 讨论

在女性恶性肿瘤中乳腺癌发病率较高[4]。 众多研究表明，乳腺癌根治术后放疗能够大幅度降低局部复发率和患者死亡率[5，6]，相比于保乳术后放疗的全乳腺靶区，根治术后乳腺癌患者放疗范围除了患侧胸壁外，还需照射锁骨上区，靶区范围的加大导致OAR 照射范围也随之增加，这给放疗物理师的计划设计增加了难度。随着放疗设备的不断发展，多种放疗技术应用于根治术后乳腺癌的放疗中， 如三维适形放疗+电子线、调强放疗、容积调强弧形放疗（volumetric modulated arc therapy，VAMT）[7~11]。 笔者研究是通过Mo-naco 计划系统在计划优化过程中Multicriterial 功能的使用与否，比较乳腺癌患者靶区和OAR 的剂量参数差异，为物理师的计划设计提供参考。

对比两种计划的靶区剂量参数可以发现，IMRTNM 的HI 和CI 均优于IMRTM，其中PTV1 的HI、CI差异有显著统计学意义，PTV2 的HI、CI 差异无统计学意义；IMRTNM 的靶区Dmax、Dmean比IMRTM 更接近于处方剂量。 二者差异来源主要与Multicriterial 功能的使用有关，计划设计参数优化过程中，某些条件满足，某些条件未得到满足，通过此选项可以锁定已经优化好的选项，而继续进行下一步优化对锁定的条件不受影响。 当Multicriterial 选中时，系统持续的对所选择的约束性函数进行追加优化， 此功能将OAR 的目标函数优先级适当提高，相应的靶区的目标函数优先级会适当下降，直至影响到靶区剂量为止，计算出结果，但IMRTM 和IMRTNM 这两种计划方案均能满足靶区剂量的治疗要求。

乳腺癌患者的放射性肺炎、肺纤维化，低剂量辐射引发的二次肿瘤、放射性诱发心脏损伤，这些并发症的出现对患者的后期生活产生巨大影响，甚至导致死亡[12]。 有文献报道，肺V20低于31%时，放射性肺炎、肺纤维化的出现概率较低[13]，而V10＞50%时，放射性肺炎、肺损伤的发生概率加大，约为20%[14]。 众多报道指出，随着IMRT 技术的使用，低剂量辐射致癌现象不断发生，尤其是乳腺癌放疗患者，健侧乳腺受到低剂量辐照，导致对侧乳腺第二肿瘤发生率成倍增加[15]。因此如何降低肺、健侧乳腺的受照剂量，减少晚期并发症变的尤为重要。在笔者研究中，IMRTM 计划除了脊髓以外（P>0.05），在肺、心脏、健侧乳腺受照剂量保护方面均优于IMRTNM 计划， 且差异均有统计学意义（P<0.05）。因此，如何利用现有的计划系统，充分发挥软件自带的各个功能，使患者放疗计划得到最优状态，是值得研究的。

综上所述，根治术后乳腺癌患者放疗中Multicriterial 功能的使用， 可以有效地降低OAR 受照剂量，减少晚期并发症；尤其是在优化过程中患侧肺受照剂量过高，不能满足临床需求时，建议使用IMRTM 技术降低肺受照剂量，降低放射性肺炎的发生率，为临床中放射性肺炎的预防提供参考。