论著
左乳腺癌保乳术后全乳腺野中野正向调强放疗与固定野逆向调强放疗剂量分布比较
肿瘤研究与临床, 2020,32(12) : 835-839. DOI: 10.3760/cma.j.cn115355-20191213-00573
摘要
目的

探讨左乳腺癌保乳术后全乳腺野中野正向调强放疗(FIF-IMRT)与固定野逆向调强放疗(FFIO-IMRT)剂量分布的差异。

方法

选取江苏省肿瘤医院2016年10月至2018年12月早期左乳腺癌保乳术后患者10例,均设计FIF-IMRT与FFIO-IMRT两组放疗计划,乳腺处方剂量为50 Gy,25次,5次/周,2 Gy/次。在计划靶区满足处方剂量前提下,用剂量-体积直方图(DVH)比较两种计划中计划靶体积(PTV)、危及器官、治疗跳数的剂量学差异。

结果

PTV方面,两种计划适形指数(CI)差异无统计学意义(P>0.05);FIF-IMRT均匀性指数(HI)高于FFIO-IMRT(0.13±0.02比0.10±0.04,P<0.05);两种计划95%处方剂量曲线包括的体积比例(V95%)、V100%及最大放疗剂量(Dmax)差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V105%及平均放疗剂量(Dmean)均高于FFIO-IMRT[(37.63±8.85)%比(18.64±5.27)%,(51.81±0.17)Gy比(51.37±0.26)Gy,均P<0.05]。心脏剂量方面,两种计划不小于30 Gy照射的体积比例(V30 Gy)、V40 Gy、Dmax差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy、V10 Gy、Dmean均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)。冠状动脉剂量方面,两种计划V20 Gy、V30 Gy、Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05),FIF-IMRT V5 Gy、V10 Gy均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)。左心室剂量方面,两种计划V20 Gy、V30 Gy、V40 Gy、Dmax差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy、V10 Gy、Dmean均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)。左肺剂量方面,两种计划V20 Gy、V30 Gy、Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy低于FFIO-IMRT(P<0.05)。右肺、右乳及脊髓剂量方面,两种计划Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05)。治疗总跳数方面,FIF-IMRT低于FFIO-IMRT(255.6±5.6比525.8±86.9,P<0.01)。

结论

与FFIO-IMRT相比,FIF-IMRT虽然靶区均匀性略差、靶区高剂量区体积大,但仍在可控范围内,可满足治疗的要求。FIF-IMRT可有效降低正常组织低剂量辐射,治疗跳数明显低于常规FFIO-IMRT,可缩短单次治疗时间,减少治疗过程中患者体位移动造成的不准确性,并对机器损耗小。

引用本文: 钟玉芳, 钱普东, 翟振宇, 等.  左乳腺癌保乳术后全乳腺野中野正向调强放疗与固定野逆向调强放疗剂量分布比较 [J] . 肿瘤研究与临床, 2020, 32(12) : 835-839. DOI: 10.3760/cma.j.cn115355-20191213-00573.
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多项随机试验已证实对于Ⅰ、Ⅱ期乳腺癌,保乳术后放疗可以取得和全乳腺切除相同的效果,且美容效果易于患者接受[1]。目前全乳腺照射技术有传统的切线野技术、三维适形和调强放疗技术,而调强放疗的优势在于其能够达到更优的计划靶体积(PTV)覆盖、更好的剂量均匀性及更低的正常组织高剂量区体积,减少乳腺相关的早期及晚期不良反应[2]。本研究探讨左乳腺癌保乳术后全乳腺野中野正向调强放疗(FIF-IMRT)与固定野逆向调强放疗(FFIO-IMRT)的剂量学差异,以了解各自的优劣。

1 资料与方法
1.1 病例选择

选择江苏省肿瘤医院2016年10月至2018年12月早期左乳腺癌保乳术后拟行单纯左侧全乳腺放疗患者10例。病例选择要求:根据美国国立综合癌症网络(NCCN)指南,乳腺癌患者保乳术后均予术后放疗,除外年龄≥70岁、雌激素受体(ER)阳性、临床淋巴结阴性、T1N0M0且接受辅助内分泌治疗的可免予乳腺放疗(Ⅰ类推荐)的患者[3]。纳入标准:年龄<60岁,Karnofsky评分≥90分,心肺功能基本正常;保乳手术后病理证实为乳腺癌且手术切缘无残留,按照国际抗癌联盟(UICC)-美国癌症联合会(AJCC)第7版标准术后病理分期为0~ⅡA期;术后切口愈合良好,腋窝无明显积液,同侧上肢锻炼充分,可满足治疗体位。本研究符合2013年修订的《赫尔辛基宣言》要求,所有患者或家属均签署知情同意书。

1.2 治疗方法
1.2.1 设备及计划系统

德国西门子公司85 cm大孔径螺旋CT模拟定位机,乳腺托架固定系统,美国Varian公司Eclipse 13.6版本治疗计划系统。

1.2.2 模拟定位方法

常规模拟定位:患者采取体位固定(乳腺托架或真空体膜),双上肢外展上举90°以上,头偏向健侧或不偏;医生根据目测及体检,透视定位出左侧乳腺需要照射范围(上界为第二前肋,下界为乳房下界皱褶处,内界为体中线,外界为腋中线或腋后线),并在体表标记。CT模拟定位:采取常规模拟定位条件摆位,体表根据常规定位所标记的中心、上、下、左、右界贴标记点和标记线,在患者自由平静呼吸下进行CT扫描,扫描范围从颏下至横膈下5 cm,层厚5 mm。

1.2.3 计划的设计

患者均采用Varian Eclipse 13.6计划系统进行优化和计算。设计FIF-IMRT与FFIO-IMRT两组调强计划,两组计划均予全乳肿瘤吸收剂量(DT)50 Gy,25次,5次/周,2.0 Gy/次。(1)FFIO-IMRT计划:①靶区的勾画如下,CT扫描的图像经局域网传至TPS计划系统,图像重建后勾画出危及器官(包括心脏、双肺、脊髓、右乳),增加冠状动脉和左心室作为危及器官。由临床医生根据体表定位标记及CT图像勾画出乳腺的临床靶区(CTV),参照美国肿瘤放疗协会(RTOG)的标准[4],上下界与常规定位一致,前界为皮肤下5 mm,后界为胸壁(不包括胸肌、胸腔壁以及肋骨),内侧界为胸骨和肋骨结合处,外界为临床参考以及腋中线,不包括背阔肌。在CTV的基础上内界、外界和后界各外扩5 mm得到PTV,PTV的前界仍在皮肤下5 mm。按文献[5]提出的要求勾画危及器官,并由上级医师确认后提交给物理师。②计划设计如下,仍以常规切线野为主野入射,等中心、射束能量与正向调强计划相同,设定为4野调强,通过计划系统自行计算优化,再不断调整参数和射野权重以达到理想的剂量分布。PTV优化条件为90% PTV 50 Gy;患侧肺优化条件为20 Gy等剂量曲线所包绕的靶区体积(V20 Gy)<25%,平均剂量(Dmean)<15 Gy;双肺优化条件为V20 Gy<20%;心脏优化条件为V30 Gy<10%,V40 Gy<5%;对侧乳腺优化条件为V5 Gy=0。(2)FIF-IMRT计划:运用传统的切线野,常规内切线野和外切线野包及受照乳房,两野后界保持一致,前界开放。物理师通过调整切线野的角度和铅门与多叶准直器,使得照射野在包括受照乳房,同时最大限度地避开危及器官。调节切线野的权重进行剂量计算,计算后根据其100%剂量线形态作为第二对照射野的界,计算后给予适当跳数,再根据100%剂量线的形态设置第三对照射野,该组患者均采用3对照射野(合计6野)完成计划。FIF-IMRT虽然仅有模拟机常规定位标记线,未勾画靶区,但是在计划评估时仍用患者定位CT所勾画的PTV来评估。

1.3 放疗评价指标

在放疗计划系统中调取剂量-体积直方图(DVH)参数值,包括靶区适形指数(CI)、均匀性指数(HI)以及PTV靶区剂量分布95%处方剂量曲线包括的体积比例(V95%)、V100%、V105%;危及器官剂量学指标包括心脏、冠状动脉、左心室、左肺、右肺、右乳腺、脊髓的Dmean、最大放疗剂量(Dmax)及接受不同剂量照射的体积比例;治疗总跳数。CI=Vt,ref/Vt×Vt,ref/Vref(Vt为靶区体积,Vt,ref为参考等剂量曲线包绕的靶区体积,Vref为参考等剂量线包绕的所有区域体积),CI范围0~1,值越大,适形度越好。HI=(D2%-D98%)/D处方(D2%指在DVH上2%的靶区体积对应的剂量,可被认为是Dmax;D98%指在DVH图上98%的靶区体积对应的剂量,可被认为是最小剂量,D处方即计划给予的处方剂量)。

1.4 统计学方法

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布,用均数±标准差(±s)表示,两组间比较采用配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 放疗剂量

两种调强计划靶区CI差异无统计学意义(P>0.05),FIF-IMRT的HI高于FFIO-IMRT(P<0.05);两种调强计划PTV的V95%、V100%、Dmax差异均无统计学意义(均P>0.05),FIF-IMRT的V105%、Dmean均高于FFIO-IMRT(均P<0.05)(表1)。

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表1

左乳腺癌患者保乳术后全乳腺FIF-IMRT与FFIO-IMRT的CI、HI、PTV以及危及器官剂量分布比较(±s

表1

左乳腺癌患者保乳术后全乳腺FIF-IMRT与FFIO-IMRT的CI、HI、PTV以及危及器官剂量分布比较(±s

组别例数CIHIPTV
V95%(%)V100%(%)V105%(%)Dmax(Gy)Dmean(Gy)
FIF-IMRT100.88±0.030.13±0.0297.05±2.8189.96±0.0637.63±8.8554.45±0.3051.81±0.17
FFIO-IMRT100.70±0.080.10±0.0498.62±1.0990.84±2.7318.64±5.2754.81±0.6151.37±0.26
t-1.0702.4291.6471.0195.8031.6754.479
P0.3130.0380.1170.322<0.010.111<0.01
组别例数心脏
V5 Gy(%)V10 Gy(%)V30 Gy(%)V40 Gy(%)Dmax(Gy)Dmean(Gy)
FIF-IMRT104.14±1.402.47±0.612.02±0.400.95±0.1246.91±8.571.84±0.56
FFIO-IMRT107.09±2.444.36±1.561.95±0.600.98±0.2147.92±6.362.48±0.68
t3.3163.5680.3070.3920.2992.297
P0.0040.0020.7620.6990.7680.038
组别例数冠状动脉右乳(Gy)
V5 Gy(%)V10 Gy(%)V20 Gy(%)V30 Gy(%)Dmax(Gy)Dmean(Gy)DmaxDmean
FIF-IMRT103.02±0.851.13±0.320.59±0.230.25±0.0519.89±6.231.69±0.5510.12±3.620.40±0.18
FFIO-IMRT104.76±1.321.79±0.560.69±0.300.26±0.0723.53±7.811.86±0.628.64±2.690.37±0.18
t3.5053.2360.8360.3681.1520.6491.0380.373
P0.0020.0040.4120.7170.2640.5250.3130.714
组别例数左心室
V5 Gy(%)V10 Gy(%)V20 Gy(%)V30 Gy(%)V40 Gy(%)Dmax(Gy)Dmean(Gy)
FIF-IMRT108.44±3.915.05±1.675.58±2.812.74±0.652.03±0.8539.41±4.513.23±1.75
FFIO-IMRT1013.83±4.288.73±2.036.64±3.063.01±0.702.13±0.8447.75±7.604.24±1.66
t2.9404.4270.8070.8940.2652.9841.324
P0.009<0.010.4300.3830.7940.0080.202
组别例数左肺右肺(Gy)脊髓(Gy)
V5 Gy(%)V20 Gy(%)V30 Gy(%)Dmax(Gy)Dmean(Gy)DmaxDmeanDmaxDmean
FIF-IMRT1013.19±2.917.62±2.576.22±2.4649.88±1.224.82±1.181.10±0.420.07±0.050.23±0.070.10±0.04
FFIO-IMRT1018.26±2.707.71±1.747.35±3.1050.12±1.275.10±1.091.17±0.450.08±0.040.25±0.070.12±0.06
t4.0390.0510.9030.4310.5510.3600.4940.6390.877
P<0.010.9600.3780.6720.5880.7230.6270.5310.392

注:FIF-IMRT为野中野正向调强放疗;FFIO-IMRT为固定野逆向调强放疗;CI为靶区适形指数;HI为均匀性指数;PTV为计划靶体积;Vx%为PTV靶区剂量分布x%处方剂量曲线包括的体积比例;Vx Gy为x Gy等剂量曲线所包绕的靶区体积;Dmax为在剂量-体积直方图上2%的靶区体积对应的剂量;Dmean为平均剂量

2.2 危及器官剂量

心脏:两种计划V30 Gy、V40 Gy、Dmax差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT接受不小于5 Gy照射的体积比例(V5 Gy)、V10 Gy、Dmean均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)(表1)。冠状动脉:两种计划V20 Gy、V30 Gy、Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy、V10 Gy均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)(表1)。左心室:两种计划V20 Gy、V30 Gy、V40 Gy、Dmax差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy、V10 Gy、Dmean均低于FFIO-IMRT(均P<0.05)(表1)。左肺:两种计划V20 Gy、V30 Gy、Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05);FIF-IMRT V5 Gy低于FFIO-IMRT(P<0.05)(表1)。右肺、右乳腺及脊髓:两种计划Dmax、Dmean差异均无统计学意义(均P>0.05)(表1)。

2.3 治疗总跳数

FIF-IMRT治疗总跳数为255.6±5.6,低于FFIO-IMRT的525.8±86.9,差异有统计学意义(t=-10.34,P<0.01)。

3 讨论

乳腺癌术后放疗传统上采用以切线野为主的技术,但由于乳腺外形的变化使得乳腺靶区内的剂量分布不均匀,有时差异可高达20%左右,故应尽量采用三维适形放疗及调强适形放疗[6]。调强放疗在剂量热点和冷点限制方面的优势提高了乳腺癌术后放疗靶区剂量的均匀性和适形性,显著降低正常组织的局部剂量[7,8]。本研究通过DVH来比较FIF-IMRT和FFIO-IMRT计划中PTV、危及器官以及治疗跳数之间的剂量学差异,了解各自的优劣。

本研究结果显示,两种计划PTV的CI无明显差异,FIF-IMRT的HI略高于FFIO-IMRT;FIF-IMRT的PTV V105%以及Dmean高于FFIO-IMRT,尤其是V105%高出18.99%,可能是因为FIF-IMRT是基于两对穿野,在设野布置上不如FFIO-IMRT,无形中增加了重复照射区,导致高剂量照射区体积增大。乳腺高剂量区过大可造成热点过多,影响保乳术后的美容效果。有研究报道全乳腺的最高剂量与美容效果相关[9],总剂量50 Gy时有85%的患者可保持良好的美容效果,剂量达到62 Gy时则下降为20%[6],本研究中FIF-IMRT的最大剂量在54.45 Gy左右,在可控范围内,仍可保持较好的美容效果。

王晓红等[10]提出左乳腺癌保乳术后调强适形放疗计划中增加左心室或心脏前壁区域作为危及器官均可明显降低心脏、左心室、心脏前壁区域的Dmax和Dmean,由于左心室有较为明确的解剖结构,推荐增加左心室作为危及器官。贺春钰等[11]提出,为更好地保护心脏、冠状动脉左前降支(LAD),左侧乳腺癌放疗内乳区时应增加LAD作为独立的危及器官。本研究增加了左心室及冠状动脉作为危及器官并单独勾画,选取V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy、V30 Gy、V40 Gy、Dmax、Dmean作为左心室及冠状动脉受量衡量指标。结果显示FIF-IMRT在心脏、冠状动脉、左心室及左肺的低剂量照射体积上小于FFIO-IMRT,心脏、冠状动脉、左心室、左肺V5 Gy分别下降了2.95%、1.74%、5.39%、2.07%,可见FIF-IMRT在保护心肺正常组织上更有优势。左侧乳腺癌患者靶区分布受心脏和左肺影响大,更易引起不良反应[12]。Kammerer等[13]研究显示放疗可能会损伤心包、心肌及冠状动脉脉管系统,导致心包炎、心绞痛、心肌梗死、心律失常等并发症,其中冠状动脉损伤引起的心肌梗死是放疗所致心脏损伤最普遍的致死原因。理论上减少心脏和左肺的受照体积可降低晚期心血管事件及放射性肺炎的发生,但在临床是否能降低上述并发症的发生率有待大样本的研究及长期随访结果。

本研究中FFIO-IMRT的总跳数约为FIF-IMRT 2倍。本研究中FFIO-IMRT设定为4野,但每个照射野有80~100个子野,照射完所有子野加上摆位时间共需30 min左右,而FIF-IMRT合计为6野,每次治疗时间约15 min,治疗时间的缩短减少了治疗过程中患者体位移动造成的靶区不准确性。FFIO-IMRT子野数多,跳数增多,增加了射线的漏照率及正常组织的低剂量照射区,也加重了机器的磨损率。

总之,FIF-IMRT在减少正常组织低剂量照射区方面优于FFIO-IMRT,大大缩短了单次治疗时间,减少了治疗过程中患者体位移动造成的靶区不准确性,并对机器损耗小,虽然靶区均匀性略差于FFIO-IMRT、靶区高剂量区体积大于后者,但仍在可控范围内,可满足治疗的要求。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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