劉 映,張惠玲,陽 萍,饒 嵐

(資陽市第一人民醫(yī)院腫瘤中心,四川資陽 641300)

乳腺癌是全球最常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率位居女性惡性腫瘤的第一位[1-2]。放射治療(簡稱放療)是乳腺癌綜合治療的重要組成部分[3]。對于乳腺癌根治術(shù)后的患者,通過放療可以降低腫瘤的局部復(fù)發(fā)率,提高患者生存率。目前,乳腺癌治療的常用放療技術(shù)有三維適形放療(three-dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT)、調(diào)強(qiáng)放療(intensity modulated radiation therapy,IMRT)、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy,VMAT)等[4-5]。3D-CRT技術(shù)計(jì)劃靶體積(planning target volume,PTV) 均勻性和適形度較差;IMRT可以改善靶區(qū)的劑量分布,同時正常組織的受量更低,是乳腺癌根治術(shù)后放療最常用的技術(shù)[6-8]。IMRT利用多葉準(zhǔn)直器(multi-leave collimators,MLC)形成若干子野,通過不同子野權(quán)重的優(yōu)化完成治療計(jì)劃。在IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)中,優(yōu)化參數(shù)如最大子野個數(shù)、子野最小面積、子野最小跳數(shù)、優(yōu)化方式等,都會影響優(yōu)化結(jié)果[9-13],而這些參數(shù)大多是放療醫(yī)師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置。因此,有必要探究這些參數(shù)對IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)結(jié)果的影響。本研究通過比較不同子野數(shù)對左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后IMRT計(jì)劃的影響,尋求適宜的子野數(shù)限值,為臨床計(jì)劃設(shè)計(jì)提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

通過系統(tǒng)抽樣法隨機(jī)選取2022年3月1日至2023年3月31日資陽市第一人民醫(yī)院收治的30例左乳腺癌根治術(shù)后放療患者的臨床資料進(jìn)行回顧性研究,30例均為女性,年齡 38～69 歲,中位年齡54歲。所有患者均經(jīng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)和病理學(xué)檢查確診為乳腺癌;均已行左乳腺癌改良根治術(shù),術(shù)后需對胸壁、腋窩及鎖骨上下等區(qū)域進(jìn)行放療[14];無放療禁忌證,在放療前均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1體位固定及掃描

所有患者均選用仰臥位,雙手上舉放于頭頂,熱塑體膜固定[15]。在胸壁手術(shù)疤痕、引流口及對側(cè)乳腺褶皺下2 cm處用鉛絲、鉛點(diǎn)標(biāo)記,并在胸壁處、皮膚和熱塑膜之間放置0.5 cm厚的補(bǔ)償膜覆蓋胸壁放療區(qū)域[16],以改善胸壁處皮膚的劑量覆蓋。采用GE Optima CT660 64排128層螺旋CT進(jìn)行模擬掃描,掃描范圍由第2頸椎平面到第4腰椎平面,掃描層距2.5 mm,掃描方式為增強(qiáng)掃描。CT圖像重建后傳入Oncentra 4.3計(jì)劃系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.2.2PTV及危及器官勾畫

放療醫(yī)師參考北美腫瘤放射治療協(xié)作組織(The Radiation Therapy Oncology Group,RTOG)乳腺癌勾畫指南[17]勾畫臨床靶體積(clinical target volume,CTV)及危及器官(organ at risk,OAR)。CTV包括患側(cè)胸壁、腋窩及鎖骨上下淋巴引流區(qū)等?？紤]到擺位誤差和器官運(yùn)動,計(jì)劃靶體積(PTV)為在CTV基礎(chǔ)上三維方向外擴(kuò)0.5 cm后,再內(nèi)收至皮下0.3 cm。OAR包括患側(cè)肺、對側(cè)乳腺、心臟、脊髓,脊髓外擴(kuò)0.5 cm得到脊髓計(jì)劃危及器官體積(planning risk volume,PRV)等。所有PTV及OAR均由經(jīng)驗(yàn)豐富的放療醫(yī)師勾畫,并由高年資放療醫(yī)師審核確認(rèn)后執(zhí)行。

1.2.3放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

所有患者處方劑量為總劑量50 Gy/分次劑量2 Gy/處方天數(shù)25天,頻率為5次/周,要求至少95%的CTV達(dá)到處方劑量。計(jì)劃設(shè)計(jì)均在Oncentra 4.3計(jì)劃系統(tǒng)上進(jìn)行,基于Elekta Precise加速器選用6MV-X射線,劑量率600 MU/min,采用Collapsed cone優(yōu)化算法,計(jì)算網(wǎng)格0.3 cm,最小子野機(jī)器面積4 cm2,最小子野跳數(shù)5 MU,最大優(yōu)化迭代次數(shù)80次。IMRT計(jì)劃均設(shè)置6個射野,首先根據(jù)胸壁部分PTV沿內(nèi)外切線方向布2個野以保證切肺最少,再由內(nèi)外切線野分別間隔10°、20°布2個對照射野。將子野數(shù)限值分別設(shè)置為15、25、35、45、55,其余優(yōu)化參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)相同,每個患者生成5個IMRT計(jì)劃。IMRT計(jì)劃根據(jù)子野數(shù)限值命名,如子野數(shù)15的IMRT計(jì)劃命名為plan15。

1.2.4計(jì)劃評估比較

對不同子野數(shù)限值的IMRT計(jì)劃進(jìn)行歸一處理,即95% PTV達(dá)到處方劑量進(jìn)行評估。PTV評估參數(shù)包括:最大劑量D2%(2%PTV的受照劑量)、最小劑量D98%(98%PTV的受照劑量)、平均劑量Dmean;均勻度(homogeneity index,HI);適形指數(shù)(conformal index,CI)。其中HI=(D2%-D98%)/D50%,HI值越小,PTV劑量均勻性越好。CI=(VTref/VT)×(VTref/Vref),VTref表示處方劑量線包括的PTV,VT是PTV,Vref為處方劑量線覆蓋的實(shí)際體積,CI取值0～1,越接近1,PTV適形度越好。OAR受量參數(shù):左肺V5、V20、V30(5、20、30 Gy等劑量線所包繞的體積分?jǐn)?shù)),平均劑量Dmean;心臟V10、V20、Dmean;右乳Dmean;左肱骨頭V50;脊髓PRV最大劑量Dmax。

乳腺癌IMRT計(jì)劃中子野數(shù)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)置為35,因此除了對所有計(jì)劃做多組間比較外,其余4種計(jì)劃均分別與plan35參考計(jì)劃做兩兩組間比較。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 PTV劑量

5種不同子野數(shù)限值的IMRT計(jì)劃中PTV的劑量學(xué)參數(shù)見表1。隨著子野數(shù)限值增大,PTV D2%減小,D98%增大,Dmean減小,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。HI值隨著子野數(shù)增多而減小,CI值隨著子野數(shù)增多而增大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。組間分析,與plan35相比,plan15和plan25的PTV D2%、Dmean、HI值較高,D98%、CI值較低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與plan35相比,plan45和plan55的PTV D2%、Dmean和HI值較低,plan55的PTV D98%較高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 不同子野數(shù)限值IMRT計(jì)劃的PTV劑量學(xué)參數(shù)比較

2.2 OAR劑量

5種不同子野數(shù)限值IMRT計(jì)劃中OAR的劑量學(xué)參數(shù)見表2。隨著子野數(shù)限值的增多,左肺V5、V20、V30、Dmean,心臟V10、V20、Dmean,右乳Dmean、脊髓PRV Dmax都呈減小的趨勢,但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。而隨著子野數(shù)增多,左肱骨頭V50明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。組間分析,與plan35相比,plan15、plan25的左肱骨頭V50較高,plan55的左肱骨頭V50較低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其余OAR受量plan15、plan25、plan45、plan55與plan35相比,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 不同子野數(shù)限值IMRT計(jì)劃的OAR劑量學(xué)參數(shù)比較

2.3 劑量體積直方圖及PTV劑量分布圖

同一患者不同計(jì)劃的劑量體積直方圖(DVH)及PTV劑量分布圖比較,見圖1。與plan35相比,plan15和plan25的PTV熱點(diǎn)和冷點(diǎn)明顯增多,PTV劑量下降趨勢更陡峭,劑量分布均勻性更優(yōu);PTV外劑量梯度下降更快,正常組織受量更低;在OAR評估上,左肱骨頭V50明顯高于其他3種計(jì)劃,左肺、心臟、右乳的劑量體積參數(shù)略高于其他3種計(jì)劃,但差異較小。而plan35與plan45、plan55在PTV和OAR劑量分布上的差異都相對較小。

A:不同計(jì)劃的DVH比較;B～D:plan15、plan25、plan35的劑量分布圖;藍(lán)色線條(B～D):50 Gy處方劑量線。

2.4 機(jī)器跳數(shù)

隨著子野數(shù)限值的增大,機(jī)器跳數(shù)的平均值增大,plan15、plan25、plan35、plan45、plan55對應(yīng)的機(jī)器跳數(shù)分別為369±37、431±47、492±57、554±54、573±60,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=73.170,P<0.001);兩兩比較顯示,plan15和plan25的機(jī)器跳數(shù)小于plan35,plan45和plan55的機(jī)器跳數(shù)大于plan35,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

3 討 論

IMRT是乳腺癌根治術(shù)后放療最常用的技術(shù),在提高PTV劑量均勻性的同時,可降低周圍正常組織尤其是肺和心臟等關(guān)鍵OAR的受量[18-20]。在IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)中,射野數(shù)目、子野數(shù)限值、子野最小面積、子野最小跳數(shù)等優(yōu)化參數(shù),都會影響計(jì)劃優(yōu)化結(jié)果,其中子野數(shù)限值的選擇會直接影響PTV的劑量分布和OAR的受量[9-13,21]。既往有學(xué)者在子野數(shù)對腦轉(zhuǎn)移瘤、食管癌、鼻咽癌、宮頸癌等腫瘤的IMRT計(jì)劃的劑量學(xué)影響進(jìn)行了相關(guān)研究[22-26]發(fā)現(xiàn),設(shè)置的子野數(shù)越多,PTV的適形性、均勻性更好,OAR的受量更低,但同時機(jī)器跳數(shù)增加,治療時間變長。而隨著子野數(shù)限值繼續(xù)增大,PTV和OAR的劑量學(xué)參數(shù)并未變得更優(yōu)。此外,由于不同腫瘤病種PTV的勾畫不同,PTV的復(fù)雜程度不同,IMRT適宜的子野數(shù)限值選擇也有很大差異。本研究探討子野數(shù)限值對左乳腺癌根治術(shù)后IMRT計(jì)劃的影響,為臨床計(jì)劃設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

本研究中,隨著子野數(shù)限值增大,PTV的最大劑量、均勻劑量明顯降低,最小劑量增大,均勻性、適形性越好,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這與張瑞英等[23]和王琳婧等[27]的研究結(jié)果相似。隨著子野數(shù)增多,PTV的劑量學(xué)差異逐漸減小,其中plan45和plan55的CI值與plan35比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析PTV出現(xiàn)上述劑量學(xué)差異的原因,可能是子野數(shù)限值過小時,影響了子野分割方式,PTV劑量學(xué)參數(shù)不能達(dá)到處方要求,經(jīng)歸一化處理后PTV劑量熱點(diǎn)增多,CI和HI也因此變差。而當(dāng)子野數(shù)限值足夠大時,在其他優(yōu)化參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)不變的前提下,若已經(jīng)存在一種趨于最優(yōu)的子野分割方式滿足劑量學(xué)要求,當(dāng)子野數(shù)限值繼續(xù)增大,則不會形成更優(yōu)的子野分割方式來實(shí)現(xiàn)劑量學(xué)優(yōu)化。

本研究在OAR的受照劑量和體積方面,隨著子野數(shù)限值增大,左肺、心臟、右乳、脊髓的受照劑量和體積略有減小,但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而左肱骨頭V50明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。plan15和plan25的左肱骨頭V50偏高,不能滿足臨床要求。這與陳穎等[11]和林濤等[26]在子野數(shù)對宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療劑量影響的研究結(jié)果較為相符,考慮是由于5種計(jì)劃雖然子野數(shù)限值不同,但射野角度相同、其余優(yōu)化參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)設(shè)置相同,當(dāng)子野數(shù)限值過小不能滿足劑量分布要求,計(jì)劃優(yōu)化時則會傾向滿足目標(biāo)函數(shù)權(quán)重設(shè)置更大的限制條件。本研究中左肺、心臟等的相關(guān)目標(biāo)函數(shù)權(quán)重較大,而肱骨頭的目標(biāo)函數(shù)權(quán)重相對較小,所以plan15和plan25的左肱骨頭V50明顯高于plan35,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究中機(jī)器跳數(shù)隨著子野數(shù)限值增大明顯增加,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。機(jī)器跳數(shù)的增加會導(dǎo)致患者的治療時間延長,使治療依從性下降,并且影響機(jī)器使用效率。所以需要在保證劑量學(xué)要求的同時盡可能減少子野數(shù),提高治療效率。

綜上所述,在左乳腺癌根治術(shù)后IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)中,子野數(shù)限值為35的放療計(jì)劃在PTV劑量分布、OAR保護(hù)和機(jī)器跳數(shù)方面達(dá)到平衡,可以作為這類計(jì)劃設(shè)計(jì)的參考值。但需要指出的是,在具體應(yīng)用時還應(yīng)綜合考慮PTV的體積大小和分布情況,適當(dāng)減少或增加子野數(shù)限值。后續(xù)研究將擴(kuò)大研究樣本量,以針對乳腺癌術(shù)后患者個體化差異,選擇最適宜的子野數(shù)限值用于IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)。