阮長利,宋啟斌,胡欽勇,付敬國,張鈞
武漢大學(xué)人民醫(yī)院 腫瘤中心,湖北武漢 430060
乳腺癌根治術(shù)后適形和調(diào)強混合放療計劃與單純調(diào)強放療計劃的劑量學(xué)比較
阮長利,宋啟斌,胡欽勇,付敬國,張鈞
武漢大學(xué)人民醫(yī)院 腫瘤中心,湖北武漢 430060
目的 比較乳腺癌根治術(shù)后適形(3-Dimensional Conformal Radiation Therapy,3D-CRT)和調(diào)強(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)混合放療與單純IMRT的劑量學(xué)分布,為乳腺癌根治術(shù)后放療方法的選擇和應(yīng)用提供依據(jù)。方法 選取20例左乳腺癌根治術(shù)后患者,針對每個患者分別設(shè)計CRT和IMRT混合放療計劃與單純IMRT計劃,處方劑量均為50 Gy/25 次,比較兩種計劃的靶區(qū)和危及器官的劑量學(xué)差異。結(jié)果 兩種計劃中95%等劑量曲線包繞計劃靶區(qū)的體積相似,分別為(99.18±0.32)%和(99.43±0.47)%,無顯著差異(P>0.05);混合計劃計劃靶區(qū)的V105%、V110%值分 別與單純IMRT計劃的對應(yīng)值接近(P>0.05);混合計劃的劑量適形度指數(shù)(Conformity Index,CI)、劑量均勻性指數(shù)(Homogeneity Index,HI)均優(yōu)于單純IMRT計劃(P<0.05)。與單純IMRT計劃相比,混合計劃患側(cè)肺V30、V20、V5分別降低了2.68%、3.25%和27.38%,同時肺平均劑量(Mean Lung Dose,MLD)由10.21 Gy下降至8.35 Gy(P<0.05);混合放療計劃心臟V30、V40和V50分別降低了3.18%、2.27%和1.52%(P<0.05)。結(jié)論 與單純IMRT計劃相比,CRT和IMRT混合放療計劃在劑量分布及適形度方面效果更好,且降低了肺、心臟等重要器官的照射劑量,具有更好的應(yīng)用效果。
乳腺癌;適形放射治療;調(diào)強放射治療;適形度指數(shù);均勻性指數(shù)
乳腺癌是當今社會婦女的高發(fā)惡性腫瘤,近年來女性乳腺癌發(fā)病率 明顯增加,嚴重危害女性健康[1]。目前在我國乳腺癌根治術(shù)仍然是乳腺癌的主要手術(shù)方式之一,乳腺癌根治術(shù)后的放療能明顯降低復(fù)發(fā)率,提高患者生存年限,這種綜合治療方法無論在長期生存率方面還是局控率方面,都取得相當不錯的效果[2]。三維適形放療(3-Dimensional Conformal Radiother apy,3D-CRT)、調(diào)強放療(Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT)等新技術(shù)具有較高的腫瘤控制概率等優(yōu)點,因此逐漸取代了原始的常規(guī)兩野切線野照射。但采用這些新的放療技術(shù)的同時,放射性肺損傷也呈現(xiàn)了新的劑量體積特點[3]。
本研究對本院行改良根治術(shù)后,采取二切線對穿CRT和三野IMRT混合治療計劃與單純五野IMRT對腫瘤靶區(qū)、肺、心臟等重要器官劑量分布情況進行研究分析,探討與放射性肺損傷相關(guān)的劑量學(xué)因素,為乳腺癌根治術(shù)后的放療提供新的理論依據(jù)。
1.1 資料
選取2013年6月~2014年9月我院腫瘤中心收治的女性患者20例,年齡25~57歲,中位年齡41歲,臨床分期大于T3或轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)超過4個。
1.2 方法
1.2.1 定位方法
患者仰臥于真空墊固定板上,上肢抓住固定柱,頭上揚,稍偏腱側(cè)正臥。采用GE大孔徑16排放療專用CT定位機進行CT掃描,囑患者平靜呼吸,掃描范圍上至下頜骨,下至橫膈下緣2 cm,掃描層厚為5 mm。掃描后將圖像傳至瓦里安Eclipse三維治療計劃系統(tǒng)。
1.2.2 靶區(qū)勾畫
臨床靶區(qū)(Clinical Tumor Volume,CTV)定義為:前界到體表,后界為肋骨前緣,內(nèi)界為胸骨旁,外界為腋中線,上界為環(huán)甲膜,下界為乳房溝下1~2 cm。計劃靶區(qū)(Plan Tumor Volume,PTV):CTV外放得到,頭腳、左右(胸骨、腋窩)方向外各放0.6 cm,胸壁內(nèi)側(cè)(向肺方向)外放0.5 cm(但不包括肺),皮膚方向外放至體表,為了增加體表劑量做計劃之前在PTV相應(yīng)的體表處加1 cm補償膜。危及器官(Organs At Risks,OARs):雙肺、心臟、脊髓、輪廓。
1.2.3 計劃設(shè)計
(1)IMRT與CRT混合放療技術(shù)。3D-CRT計劃采用切線野加楔形板照射技術(shù),放療等中心放于鎖骨附近,鎖骨以下靶區(qū)用兩切線野適形對穿野照射(鎖骨以上靶區(qū)不包在內(nèi))。調(diào)整內(nèi)、外切線野入射角度,使PTV在射野方向觀上投射最小,PTV外界在乳頭外放1.5 cm,其他方向在相應(yīng)靶區(qū)外擴0.8 cm,為使射野中心層面的劑量分布盡量均勻,添加適當?shù)男ㄐ伟?。三野IMRT計劃放療等中心跟兩切線野等中心相同,根據(jù)瓦里安Eclipse基于兩個切線野計劃劑量基礎(chǔ)上對整個靶區(qū)PTV和正常組織劑量體積限制條件進行逆向調(diào)強優(yōu)化,設(shè)定野內(nèi)最大劑量<105%處方劑量,計劃靶區(qū)100%體積接受的劑量不小于95%處方劑量;患側(cè)肺V20<25%,雙肺V5<50%,雙肺V20<20%,雙肺V30<15%,肺平均劑量<15 Gy;心臟V40<30%。處方劑量為:總劑量50 Gy/25 次,1 次/d,5 次/周。
(2)單純IMRT計劃。采用動態(tài)IMRT技術(shù),總共設(shè)置五野:兩個照射野設(shè)置與常規(guī)內(nèi)、外切線野大致相同,與內(nèi)、外切線野間隔相同角度再設(shè)置三個照射野;設(shè)定野內(nèi)最大劑量<105%處方劑量,計劃靶區(qū)100%體積接受的劑量不小于95%處方劑量;患側(cè)肺V20<30%,雙肺V5<70%,雙肺V20<20%,雙肺V30<15%,肺平均劑量<15 Gy;心臟V40<30%。處方劑量為:總劑量50 Gy/25 次,1 次/d,5 次/周。
1.2.4 評價指標
比較兩種計劃的PTV、OARs劑量體積直方圖(Dose Volume Histogram,DVH)等物理劑量參數(shù)的差別。
(1)PTV的體積參數(shù):95%、105%和110%的處方劑量等劑量曲線包繞PTV的體積百分數(shù)。
(2)PTV劑量適形度指數(shù)(Conformity Index,CI)[4]
其中,VT,ref為參考等劑量線(95%)所覆蓋的所有PTV體積;VT為PTV體積;Vref為參考等劑量線(95%)所包圍的所有體積。CI值范圍為0~l,CI值越大,表示適形度越好。
(3)PTV劑量均勻性指數(shù)(Homogeneity Index,HI)[5]
HI值越低(即越接近1),表示靶區(qū)劑量均勻性越好。
(4)OARs受量:患側(cè)肺接受30、20、5 Gy的體積V30、V20、V5和肺平均劑量(Mean Lung Dose,MLD);乳腺癌患者心臟接受50、40、30 Gy的體積V50、V40、V30。
1.2.5 統(tǒng)計學(xué)分析
2.1 兩組計劃靶區(qū)劑量學(xué)比較
兩組計劃靶區(qū)V95%、V105%、V110%的比較,見表1。兩組計劃中95%等劑量曲線均能很好的覆蓋PTV(P>0.05),IMRT和CRT混合放療計劃的V105%、V110%的平均值分別為14.55%和3.63%,與單純IMRT計劃的12.01%和2.08%相當(P>0.05),這說明IMRT和CRT混合放療與單純IMRT放療計劃的PTV體積參數(shù)無顯著差異。
表1 兩組放療計劃靶區(qū)V95%、V105%、V110%的比較[(±s),%]
表1 兩組放療計劃靶區(qū)V95%、V105%、V110%的比較[(±s),%]
參數(shù) IMRT和CRT混合 單純IMRT P V95% 99.18±0.32 99.43±0.47 0.055 V105% 14.55±4.21 12.01±3.82 0.052 V110% 3.63±3.16 2.08±1.62 0.061
兩組放療計劃靶區(qū)CI與HI比較,見表2。兩組計劃的,劑量分布都很均勻,無明顯冷點和熱點。其中,IMRT和CRT混合放療的CI與HI指數(shù)優(yōu)于單純IMRT放療(P<0.05)。
表2 兩組放療計劃靶區(qū)CI與HI的比較 (±s)
表2 兩組放療計劃靶區(qū)CI與HI的比較 (±s)
參數(shù) IMRT和CRT混合 單純IMRT P CI 0.72±0.05 0.66±0.02 0.0003 HI 1.05±0.04 1.13±0.07 0.005
2.2 OARs劑量學(xué)比較
兩組放療計劃肺部受照體積比較,見表3。其中,CRT和IMRT混合放療計劃中患側(cè)肺V30、V20、V5較單純IMRT計劃都有所降低(P<0.05)。
表3 兩組放療計劃肺部受照體積的比較 [(±s),%]
表3 兩組放療計劃肺部受照體積的比較 [(±s),%]
參數(shù) CRT和IMRT混合 單純IMRT P V30 11.22±3.68 13.90±2.53 0.004 V20 15.44±4.13 18.69±3.29 0.002 V5 45.29±3.41 72.67±5.26 0.000
兩組放療計劃心臟受照體積比較,見表4。患者CRT和IMRT混合計劃的心臟V50、V40、V30分別明顯低于單純IMRT計劃(P<0.05)。
表4 兩組放療計劃心臟受照體積比較 [(±s),%]
表4 兩組放療計劃心臟受照體積比較 [(±s),%]
參數(shù) CRT和IMRT混合 單純IMRT P V30 10.56±1.21 13.74±4.17 0.005 V40 3.05±1.59 5.32±3.03 0.003 V50 1.68±0.93 3.20±1.79 0.000
以上結(jié)果說明,相比單純IMRT計劃,CRT和IMRT混合計劃能很好的降低OARs的受照射劑量,在治療的同時更好的保護心、肺等周圍正常組織。
乳腺癌根治術(shù)后再放療已成為乳腺癌患者的主要治療手段,由于患者局控率較好,長期生存率較高,因此治療后遠期并發(fā)癥的發(fā)生直接影響患者的生存質(zhì)量,術(shù)后放療技術(shù)的改進也日益受到人們的關(guān)注[6-7]。
本文通過對比分析20例左乳腺癌根治術(shù)后患者CRT和IMRT混合放療計劃與單純IMRT放療計劃的V95%、V105%、V110%,劑量學(xué)無明顯差異,證實CRT和IMRT混合放療計劃在乳腺癌根治術(shù)后放療中具有與單純IMRT放療同樣的治療優(yōu)勢。此外,本研究中CRT和IMRT混合放療計劃的CI及HI指數(shù)均優(yōu)于單純IMRT放療,說明CRT和IMRT混合放療計劃的劑量分布及適形度更好。
單純IMRT放療不可避免的將一定體積的心臟和肺組織包含入照射野,心、肺受到照射的劑量越高,體積越大,放射性肺炎發(fā)生的程度就越重,心肌損傷也越明顯[8]。CRT和IMRT混合放療計劃主要通過兩個幾乎對穿的適形照射野照射鎖骨以下區(qū)域,再在兩野對穿照射劑量的基礎(chǔ)上對鎖骨以上區(qū)域?qū)嵭腥罢{(diào)強,同時還對鎖骨以下區(qū)域劑量不足的地方進行射線強度微調(diào),這種放療方法可提高乳腺靶區(qū)內(nèi)的劑量,對心臟和肺組織進行遮擋,減少心、肺組織接受到的照射[9]。本研究結(jié)果顯示,與單純IMRT放療計劃相比,CRT和IMRT混合放療計劃的肺V30、V20、和V5分別降低了2.68%、3.25%和27.38%,同時MLD降低了1.86 Gy(P<0.05);患者心臟V30、V40和V50分別降低了3.18%、2.27%和1.52%(P<0.05)。這表明CRT和IMRT混合放療能更好地保護肺、心臟等周圍正常組織。
本研究對比了乳腺癌根治術(shù)后CRT和IMRT混合放療計劃與單純IMRT放療計劃的劑量學(xué)差異,證明了混合放療計劃在靶區(qū)劑量分布以及保護重要器官上的劑量學(xué)優(yōu)勢。理論上,應(yīng)用CRT和IMRT混合放療可使乳腺癌根治術(shù)患者得到更好的治療,但仍需要大規(guī)模的臨床觀察以進行驗證。
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Dosimetry Comparison of IMRT with 3D-CRT and Simple IMRT for Breast Cancer after Rad ical Surgery
RUAN Chan g-li, SONG Qi-bin, HU Qin-yong, FU Jing-guo, ZAHNG Jun
Oncology Centre, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China
Objective To compare the dosimetric distribution of Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) together with 3-Dimensional Conformal Radiation Therapy (3D-CRT) and simple IMRT for breast cancer after radical surgery in order to provide the basis for breast cancer radio therapy. Metho d s Altogether 20 breast can cer patients were collected. F or each patient, the combination of IMRT and CRT as well as simple IMRT were designed with the prescription dose of 50 Gy /25 times so as to compare the dosimetric differences in Planning Target Volume (PTV) and Organs at Risk (OAR) of two plans. Results The PTV V95%of two plans were similar [(99.18±0.32)% and (99.43±0.47)% respectively] without statistically significant difference (P>0.05); V105%and V110%of IMRT together with 3D-CRT and simple IMRT were similar without statistically significant difference (P>0.05). Conformity Index (CI) and Homogeneity Index (HI) of combined plans were superior than those of simple IMRT, (P<0.05). In contrast with simple IMRT, ipsilateral lung V30, V20, V5of combined plans were reduced by 2.68%, 3.25% and 27.38% respectively (P<0.05); cardiac V30, V40and V50were reduced by 3.18%, 2.27% and 1.52% respectively (P<0.05).Conclusion Compared with simple IMRT, combination of IMRT and 3D-CRT achieved better effects in dose distribution and CI and reduced the irradiation dose of lung, heart and other vital organs, which showed better application effects.
breast cancer; conformal radiotherapy; intensity modulated radiation therapy; conformal index; evenness index
R737.9;TH774
B
10.3969/j.issn.1674-1633.2016.11.033
1674-1633(2016)11-0116-03
2015-05-21
2015-05-30
宋啟斌,主任醫(yī)師,主要研究方向為腫瘤放療。
通訊作者郵箱:qibinsong@yahoo.cn