基于呼吸训练的乳腺癌放射治疗摆位可行性

张红红，夏紫凝，刘玉华，尚金燕，陈海华，张 雷，韩媛媛

（1.北京市昌平区医院肿瘤科，北京 102200；2.北京市昌平区医院呼吸与危重症医学科，北京 102200；3.中日友好医院放射肿瘤科，北京 100029）

进入精确放疗时代后，乳腺癌的放射治疗计划在靶区适形性和均匀性上有了大幅提升。但受呼吸运动影响，仰卧摆位的乳腺癌患者胸部轮廓起伏较大，导致靶区动度相对较大，而治疗计划是基于静态的三维CT图像来设计的，实际治疗时可能带来靶区“脱靶”问题，而且伴随呼吸运动进入照射野范围内的正常组织也会受到额外照射。这种治疗分次间的误差主要是由于患者的摆位误差、吸气量等不一致造成，可引起肿瘤相对位置、患者胸部轮廓改变，对放疗实施时的剂量产生影响[1]。乳腺癌患者由于患病部位的特殊性，难以使用常规的面网式体位固定设备，目前的乳腺癌放疗多采用乳腺托架，患者双侧或患侧胳膊上举，充分暴露患病部位后进行切线野或旋转野照射。当未经任何体位固定器束缚时，患者分次治疗间的胸部呼吸动度起伏程度相差较大。因此呼吸控制对于乳腺癌患者的放射治疗来说至关重要，控制好呼吸既能减小靶区运动位移、保证靶区位置精度，又能保护正常组织。已有文章证实，深吸气屏气技术可以有效地使双肺扩张，心脏远离胸壁，大幅度降低心肺辐射剂量，与自由呼吸相比较，有75%行深吸气屏气技术治疗的患者在心脏平均剂量、左前降支以及左肺剂量上有明显优势[2]。目前市场上有多种呼吸门控系统，可供胸部放疗患者进行呼吸管理，但此类设备价格昂贵，尚未采购呼吸门控专用设备的科室也应重视相关患者的摆位误差因素，重视对患者进行宣教以及呼吸训练。本文针对这一问题展开研究，探讨其可行性。

1 材料与方法

1.1 临床资料

收集昌平区医院2022年1月—2023年3月收治的乳腺癌保乳术后行全乳放射治疗的患者，均经术后病理证实为乳腺癌，无内乳、锁骨上淋巴结及远处转移，无基础心脏病史，无呼吸系统疾病，经宣教知情后可良好配合进行呼吸管理。签署入组知情同意，本研究经北京市昌平区医院伦理委员会批准，批件号为[2023]-ZL-001-A。

32 例患者年龄33～75 岁，中位数54 岁；其中左侧乳腺癌15例，右侧乳腺癌17例。将患者随机分为2 组，A 组为实验组，对其重点宣教呼吸管理对于乳腺癌放射治疗的影响意义，并按照一套指导方法对其进行呼吸训练；B 组为对照组，按照常规放射治疗流程进行，不进行呼吸训练。

1.2 呼吸训练方法

A 组患者的具体指导方法为：患者仰卧位于治疗床上，双上肢上举抓握扶杆，平躺于乳腺托架整体板上。先将大体靶区置于加速器等中心附近，以水平激光灯为指引，在两侧体表沿体中线做一组头足方向的水平标记线，令患者进行平静自由呼吸以及深呼吸，分别观察2 种呼吸状态下呼气末及吸气末时体表标记线的变化幅度。对于变化幅度极大者，尤其重点宣教，其中对于胸式呼吸为主的患者，嘱其定位及治疗时进行腹式呼吸为主的呼吸模式，腹式呼吸训练方法为：（1）吸气，吸气后最大限度将腹部向外扩张，腹部隆起，保持胸部不动；（2）呼气：胸部保持不动，将腹部自然凹进，最大程度向内收缩腹部，将所有肺气自肺部呼出，循环往复，确保每次呼吸节奏一致，并让患者细心体会腹部起落幅度[3]。嘱患者在模拟定位及治疗时注意控制呼吸节奏，待仰卧进入平稳呼吸状态后，进行比日常平静自由呼吸幅度更浅的腹式平静浅呼吸，避免深呼吸或屏气，呼吸节奏由定位医生及技师根据患者的呼吸规律共同把握，以呼吸幅度相对定位线附近运动幅度＜5mm 为准，将此呼吸节律以“呼吸节拍”形式记录下来重复播放用以指导患者呼吸，并在治疗时播放此节律引导患者进入治疗呼吸状态。

测定并记录A 组患者潮气量（平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量）。

1.3 定位扫描与治疗计划

2 组患者完成模拟定位、CT 扫描、靶区勾画、治疗计划设计并签署放疗同意书后开始实施治疗，其中模拟定位、CT 扫描及治疗的全过程都需叮嘱A 组患者注意呼吸管理，每次摆位完成确保达到可重复呼吸训练时的状态后方可进入后续流程。由于放疗技师的个人操作技术也会影响摆位误差，本研究要求固定的2 名技师进行患者的摆位治疗，以尽量降低此项影响，并对各项设备严格质控，控制机械误差。

1.3.1 模拟定位

CT 扫描使用西门子大孔径CT 模拟定位机，患者仰卧于整体板乳腺托架，双臂上举，充分暴露患侧胸壁及腋窝，激光灯分别投影于患者体中线、左右两侧腋中线，在激光灯十字处进行体表金属标记。扫描范围自颏下至膈下5cm，扫描层厚0.5cm。

1.3.2 轮廓勾画

将CT扫描图像传输至医科达Monaco 5.11治疗计划系统。参照RTOG 统一勾画标准以及ESTRO 靶区勾画指南进行靶区勾画[6]。所有图像调整统一的窗宽、窗位，勾画大体肿瘤靶区（gross target volume，GTV）；均匀外放0.1cm 后作为临床靶区（clinical target volume，CTV），排除胸肌、肋骨；继续外放0.5cm 作为计划靶区（planning target volume，PTV），前界缩至皮下0.3cm。

危及器官勾画包括双侧肺、健侧乳腺、心脏，其剂量限量分别为：患侧肺V20＜25%，V5＜60%；健侧乳腺Dmax＜800cGy，Dmean＜100cGy；左侧乳腺癌心脏V30＜10%，Dmean＜900cGy，右侧乳腺癌心脏V30＜1%，Dmean＜800cGy.

1.3.3 计划设计

按临床要求设计VMAT放疗计划，处方剂量：放疗同步加量4500cGy/6000cGy，治疗模式为常规分割：每天治疗1 次，治疗5 次休息2d 继续治疗，共计25 次。加速器X 射线能量6MV，选用一个190 度左右近似于切线野的部分往返双弧，计划系统应用蒙特卡罗（Monte carlo，MC）算法，不确定度为每次计算0.5%，计算网格0.3cm，最小子野宽度1cm，要求95%PTV达到处方剂量。

1.4 数据采集

采集记录所有入组患者治疗全流程的25 次放疗数据。

1.4.1 治疗床误差统计

2 组患者每次治疗前全部进行锥形束CT（cone beam computer tomograpy，CBCT）影像扫描，记录图像配准后的治疗床在左右、头脚、前后3 个方向上的治疗床误差校正值，分别记为：x、y、z，所有配准结果经医生离线审核。治疗床需校正的误差值越小，意味着摆位越准确，将2 组患者的校正误差值进行统计学分析，验证是否具有统计学差异。

1.4.2 PTV质心位移统计

1.5 统计学方法

应用SPSS19.0 统计软件进行数据的正态性检验：正态分布用均数±标准差（±s）表示，采用单样本和成组t检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 潮气量数据

A组患者25次治疗的潮气量数据分析见表1，对每一位患者而言，其在25 次治疗期间的潮气量维持稳定，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 A组患者25次治疗的潮气量结果分析

2.2 CBCT治疗床误差校正值与校正质心值

2 组患者CBCT 治疗床误差校正值、校正质心值数据见表2，经检验所有数据呈正态分布，用（均数±标准差）表示。可见，A 组患者在治疗床Y、Z 方向上需校正的误差均值分别小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），2组患者在治疗床X方向上的校正误差值相似，差异无统计学意义（P＞0.05）。用治疗床三维方向误差校正值表征的校正质心值（M）在2 组患者中的差异也有统计学意义（P＜0.05），说明进行呼吸训练管理能保证在治疗过程中靶区整体位移更小。

表2 CBCT治疗床误差校正值与校正质心值

3 讨论

放射治疗作为肿瘤治疗的一种重要手段，其治疗过程涉及多项流程且疗程长，治疗过程中的分次间和分次内都会引入误差因素，而其中当属分次内的呼吸运动带来的影响最为关键。随着精确放疗技术的发展，呼吸运动管理受到越来越多的重视[4，5]，呼吸作为维持生命必需的一项生理活动，会使仰卧治疗的患者胸部及上腹部区域的器官如肺、乳腺等产生相应位移[6]，在全乳腺的调强放射治疗过程中，靶区位移与呼吸运动密切相关，且在不同方向的运动幅度存在差异[7]，因此做好呼吸控制是减少或消除呼吸运动所导致的乳腺靶区位移的重要方式[8]，且有研究指出，呼吸控制的程度也将会对靶区位移产生影响，在适度深吸气呼吸控制和深呼气呼吸控制两种情况下，靶区在三维方向上位移差异显著，但其同一呼吸状态间的靶区三维位移却无明显差异[9]，说明呼吸控制程度至关重要。本研究中，A 组患者在治疗床Y、Z 方向上需校正的误差均值分别小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），2组患者在治疗床X方向上的校正误差值相似，差异无统计学意义（P＞0.05），这也印证了呼吸管理对于乳腺癌放疗患者摆位的重要意义：仰卧状态下，呼吸运动导致的胸廓起伏在患者头脚方向和腹背方向上起伏更为明显，而在左右方向上并无明显变化。

笔者在研究的前期准备中发现未入组的2 例患者，1 例在复位过程中治疗中心实际位置与计划相比误差较大，观察患者后发现患者自由呼吸时以胸式呼吸模式为主，胸廓起伏较大，身体标记线相对于激光线移动范围＞2cm，询问患者得知其心理异常紧张，自称行定位CT时可能存在深吸气屏气现象；另一例患者未经复位，直接进行治疗，每次CBCT 配准治疗床校正误差较大，超出平均摆位误差水平，观察其同样呼吸幅度较大，对其宣教并进行呼吸训练后重新行定位CT扫描治疗，误差明显减小。由此可见，CT 定位扫描时患者的呼吸状态对日后实施治疗的准确性影响较大，对于不能使用专门设备进行呼吸门控管理治疗的患者，一定要进行宣教，采集患者较为平均的呼吸状态下的影像而非较为极端的深呼吸、屏气等状态下的影像作为计划设计用CT图像。

对于呼吸运动的管理除了使用专用设备[10]外，也可以由患者自主控制[11]，但患者自主控制的气体量无量化标准，缺乏相应检测，不同呼吸状态间存在较大不确定性，使用时需谨慎[12]。关乎乳腺癌治疗位置准确性的重要参数莫过于胸廓起伏程度，当潮气量稳定可控时，有利于保持胸部轮廓起伏程度稳定，从而保证治疗位置准确性。本文的试验方法通过给定呼吸节奏的方式对患者进行呼吸管理，可有效地将患者的呼吸程度控制在理想范围内，且每位患者的呼吸节奏都是根据患者本身的呼吸特点个性化采集定制，更符合患者本人的呼吸习惯，使治疗过程更舒适、可控。经使用肺功能检测仪进行对比验证发现，经呼吸训练后根据呼吸节奏进行呼吸控制的呼气量与吸气量具备一定稳定性，临床可行，实际应用中应通过评估患者潮气量的稳定性以保证该方法的可重复性。在缺少专门呼吸控制管理系统的科室中更不能忽视患者的呼吸管理，本研究采用的呼吸训练方法值得在乳腺癌放疗患者中推广应用。但如同使用专用设备进行呼吸管理一样，本研究采用的试验方法为保证其优势，也必须建立严格的操作规范，并由经验丰富的相关技术人员进行操作保证质量[13]，以避免最初设定的靶区边界对患者呼吸运动估计不足造成靶区漏照或多照[14]。