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        患者生理特征參數(shù)對乳腺癌調(diào)強放療擺位誤差影響的研究

        2021-04-22 08:22:58
        中國癌癥雜志 2021年3期
        關(guān)鍵詞:特征參數(shù)靶區(qū)生理

        復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療中心,復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系,上海 200032

        保乳術(shù)后放療是早期乳腺癌綜合治療方案中的重要手段[1],逆向調(diào)強放療技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全乳放療中,該技術(shù)在靶區(qū)邊界劑量梯度變化陡峭,幾毫米的誤差也可能對劑量分布帶來重大影響,如何保證患者治療擺位的精確性是目前的研究熱點。千伏級錐形束計算機斷層掃描(cone-beam computed tomography,CBCT)是三維圖像引導(dǎo)驗證的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)[2-3],考慮到CBCT額外輻射傷害、消耗時間長等缺點,需嚴(yán)格控制使用頻率。因此,為有效地代償擺位誤差所帶來的不確定性,目前還是采取傳統(tǒng)方法,即將臨床靶區(qū)(clinical target volume,CTV)向計劃靶區(qū)(planning target volume,PTV)外放合適的邊界。美國腫瘤放射治療協(xié)作組(Radiation Therapy Oncology Group,RTOG)1304試驗[4]推薦CTV均勻外放7 mm形成PTV,對于不同乳腺癌患者外放相同的邊界是否妥當(dāng)尚存在爭議。本研究首先利用CBCT對乳腺癌患者進行三維方向的擺位誤差分析,探討各生理特征參數(shù)(包括年齡、腫瘤位置、胸圍、體重指數(shù)及患側(cè)乳腺體積)與擺位誤差的相關(guān)性,提供基于大樣本量的臨床數(shù)據(jù)。同時,初步探索根據(jù)相關(guān)參數(shù)對患者進行分組,為個性化確定靶區(qū)外放邊界提供參考依據(jù)。

        1 資料和方法

        1.1 研究對象

        回顧性分析2019年1—12月于復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受保乳手術(shù)的女性患者97例,其中浸潤性乳腺癌患者92例,原位癌患者5例,腋窩淋巴結(jié)經(jīng)前哨淋巴結(jié)活檢證實為陰性。所有患者均接受保乳術(shù)后調(diào)強全乳放療,未接受區(qū)域淋巴結(jié)照射?;颊咧形荒挲g為46歲(27~71歲),其中,左乳癌47例,右乳癌50例。65例患者接受術(shù)后輔助化療,放療于化療結(jié)束后2~4周內(nèi)開始,放療期間無患者接受同步化療。所有患者一般狀況良好,既往身體健康,無其他合并癥?;紓?cè)上肢上舉和外展運動功能良好并且腋窩無積液。

        1.2 體位固定

        患者仰臥位,頭不偏,上身裸露平躺于Klarity多功能體位固定板上,雙側(cè)上臂對稱外展上舉,調(diào)整手臂托架至雙上臂外展刻度,調(diào)整體位固定板高度至最低,與床面處于同一水平,并調(diào)整頭枕、雙側(cè)上臂、腕部、腰部和臀部等位置。上述定位均在自由呼吸狀態(tài)下完成,患者自覺體位自然舒適。

        1.3 模擬定位及治療計劃

        所有患者均由放療科醫(yī)師在體表放置標(biāo)記點,標(biāo)明靶區(qū)的上、下、左、右邊界以及激光擺位標(biāo)志。行CT模擬定位,層厚設(shè)置為5 mm,CT圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至Pinnacle 8.0治療計劃系統(tǒng)。為減少人為勾畫誤差,主治醫(yī)師參照RTOG 1304試驗[4]標(biāo)準(zhǔn)逐層勾畫患側(cè)乳腺、健側(cè)乳腺、心臟和肺組織等關(guān)鍵器官,并且由同一主診醫(yī)師統(tǒng)一審核確認(rèn),隨后制定放療計劃,采用以切線野為主的4~6個射野的逆向調(diào)強放療技術(shù),每個射野平均6~8個子野,最小子野面積必須>10 cm2,最小子野跳數(shù)必須>10 MU。腫瘤靶區(qū)處方劑量為50 Gy,分次劑量為2 Gy/次,分25次完成。

        1.4 CBCT圖像采集及配準(zhǔn)

        所有患者在放療期間第1周的1、2、3次和之后4周的每周1次治療前行CBCT在線圖像引導(dǎo)驗證,圖像采集主要在瑞典Elekta公司的XVI Release 4.5.1系統(tǒng)上進行。圖像重建矩陣數(shù)1024×1024,重建層厚5 mm。XVI系統(tǒng)內(nèi)置灰度算法用于圖像自動配準(zhǔn),由放療科醫(yī)師和技師根據(jù)配準(zhǔn)結(jié)果進行手動微調(diào)并確認(rèn),作為最終的擺位誤差結(jié)果,XVI系統(tǒng)將計算出患者實際擺位和放療計劃中心位置在左右、頭腳及前后方向上的位移誤差值,收集記錄各方向上的擺位誤差絕對值。本文僅討論平移誤差,不包含旋轉(zhuǎn)誤差。

        1.5 測量并記錄患者各項生理特征參數(shù)并分組

        生理特征參數(shù)包括年齡、腫瘤位置、體重指數(shù)(body mass index,BMI)、胸圍及患側(cè)乳腺體積。對于連續(xù)變量,將全部患者按上述特征參數(shù)的中位數(shù)進行分組;對于腫瘤位置,將患者按左右進行分組。

        1.6 擺位誤差分析及CTV至PTV外放邊界計算

        根據(jù)各參數(shù)的分組分析比較兩組擺位誤差,然后根據(jù)Van Herk等[5]的研究,為保證90%患者的95%以上處方劑量照射,CTV至PTV的外放距離至少為2.5Σ+0.7σ。式中,Σ為各個患者擺位誤差平均值的標(biāo)準(zhǔn)差;σ為各個患者擺位誤差標(biāo)準(zhǔn)差的均方根。

        1.7 統(tǒng)計學(xué)處理

        采用SPSS 22.0軟件中的Pearsons雙變量相關(guān)性和獨立樣本t檢驗進行數(shù)據(jù)分析。使用Pearson法分析患者年齡、BMI、胸圍及患側(cè)乳腺體積等連續(xù)變量與擺位誤差的相關(guān)性。不同分組間擺位誤差比較使用獨立樣本t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 生理特征參數(shù)與擺位誤差的相關(guān)性分析

        對679套治療前CBCT與97例患者的生理特征參數(shù)進行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,患者年齡與擺位誤差呈弱相關(guān),而BMI、胸圍及乳腺體積分別與頭腳方向(Pearson=0.40,P<0.01)、頭腳方向(Pearson=0.43,P<0.01)和左右方向(Pearson=0.42,P<0.01)呈中度正相關(guān),提示此類患者在PTV外放時這幾個方向需特別關(guān)注(表1)。

        2.2 不同生理特征參數(shù)分組間的擺位誤差比較

        5組生理特征參數(shù)分組間的擺位誤差比較見圖1,BMI、胸圍和乳腺體積的不同分組在頭腳方向的擺位誤差比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-3.923,P=0.001;t=-5.182,P=0.001;t=-2.712,P=0.008)。胸圍和乳腺體積的分組在左右方向的擺位誤差比較差異也有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-2.124,P=0.036;t=-3.550,P=0.001),其他特征參數(shù)分組下擺位誤差均相近。

        2.3 PTV的外放邊界計算

        按與擺位誤差中度相關(guān)的生理特征參數(shù)(BMI、胸圍和乳腺體積)的中位數(shù)進行分組,計算3個方向的PTV外放邊界,詳見表2。

        表1 患者生理特征參數(shù)與擺位誤差的Pearson相關(guān)系數(shù)分析Tab.1 Correlation coefficients between patients’ characteristics and translational set-up errors

        圖1 患者不同生理特征參數(shù)分組間擺位誤差比較Fig.1 Comparison of setup error between groups of patients’ characteristics

        表2 按不同患者生理特征參數(shù)中位數(shù)分組下3個方向的PTV外放邊界Tab.2 PTV extravasation boundary in three directions according to the median of physiological parameters of different patients

        3 討 論

        精確擺位是開展乳腺癌精準(zhǔn)放療的重要保障,擺位誤差會影響靶區(qū)劑量的精確分布,不僅難以保證逆向調(diào)強放療等先進技術(shù)的療效,而且可能增加周圍正常組織的不良反應(yīng)。影響擺位誤差的因素主要有患者自身生理特征因素(如年齡、腫瘤位置、胸圍、BMI及患側(cè)乳腺體積等)和其他不可控因素(如患者擺位的配合度、呼吸運動及技術(shù)員熟練程度等)。本研究著重分析了患者生理特征參數(shù)對放療分次間擺位誤差的影響,結(jié)果表明,分次間擺位誤差形成原因相當(dāng)復(fù)雜,主要來源于患者日常的隨機變化,可能受多種特征參數(shù)的綜合影響。有關(guān)乳腺癌患者生理特征參數(shù)與擺位誤差的關(guān)系,多篇小樣本研究[6-9]也得到類似結(jié)果。而本研究是這些早期研究的遞進,隨機選取較大樣本量的患者,明確其與擺位誤差存在的相關(guān)性,為精準(zhǔn)調(diào)強放療的開展提供相關(guān)臨床數(shù)據(jù)和參考。

        Gerhardt等[9]研究顯示,人體表面皮膚彈性與年齡呈負(fù)相關(guān),老年人的皮膚比較松弛且依從性較中、青年患者差,而本研究納入60歲以上老年患者較少,所以年齡與擺位誤差未見顯著相關(guān)性。心臟搏動可能是影響左、右側(cè)乳腺癌患者擺位誤差的重要原因。本研究結(jié)果顯示,在目前的擺位方式下,兩者結(jié)果相近,與先前的研究[7]結(jié)果一致,提示對于乳腺癌這種體表腫瘤來說,心臟搏動對于擺位誤差影響并不大?;颊咝貒盎紓?cè)乳腺體積直接影響乳腺靶區(qū)大小,由于乳腺非剛性結(jié)構(gòu),乳腺體積較大的乳腺靶區(qū)更易發(fā)生形變和運動,與幾何擺位誤差有直接關(guān)系[10],本研究也得出了相同結(jié)論。需要指出的是,此類患者絕大多數(shù)同時伴有高體脂率。體脂率越高,相應(yīng)的BMI越大,從而導(dǎo)致乳腺靶區(qū)及體表標(biāo)記發(fā)生不可預(yù)知的改變,可顯著增加擺位的不確定性?,F(xiàn)有研究[11-13]提示BMI與多種腫瘤的擺位誤差呈顯著正相關(guān)。

        利用三維CBCT這種有效的擺位質(zhì)控措施可以有效地縮減外放邊界,從而降低放療不良反應(yīng),提高生活質(zhì)量。目前由于種種限制,在還無法做到每天治療前在線CBCT驗證的情況下,宜通過外放靶區(qū)來有效地代償擺位誤差變化。合理的外放邊界是腫瘤局控和正常組織保護的關(guān)鍵,目前尚未見基于大樣本群體研究以明確適宜邊界數(shù)據(jù)的報道。由于亞洲人種與歐美人種存在較大差異,實際臨床工作中并不能一味地按照RTOG 1304試驗[4]標(biāo)準(zhǔn)進行外放,本研究結(jié)果顯示,如果均勻外放7 mm的話,會導(dǎo)致在左右和前后方向的邊界過寬,增加不必要的不良反應(yīng),而頭腳方向的邊界過窄往往會增加復(fù)發(fā)風(fēng)險。國內(nèi)類似的研究[7-8]在左右、頭腳和前后方向的外放邊界分別是6.4~8.7、7.1~10.0和8.6~13.2 mm,本研究結(jié)果在各個方向外放邊界明顯小于先前的研究結(jié)果,原因可能是患者定位裝置差異所致,也可能是不同研究樣本量差異造成的。本研究推薦在外放邊界的時候需從患者的實際情況出發(fā),綜合考慮其生理特征參數(shù)的影響,找出最為契合的參數(shù),個性化地確定合理的靶區(qū)外放邊界,這樣既可保證完整覆蓋乳腺靶區(qū),有效地代償擺位誤差,又能盡量減少不必要的外放。

        需要特別指出的是,由于醫(yī)療資源有限,所有患者均是在自由呼吸狀態(tài)下定位和治療的,并未采用呼吸控制手段,因此,本研究結(jié)果難免受到呼吸運動的影響,如果呼吸控制技術(shù)與圖像引導(dǎo)結(jié)合使用的話,靶區(qū)外放邊界有望進一步減少。

        CBCT可以說是乳腺癌放療中應(yīng)用最為廣泛的三維圖像引導(dǎo)驗證技術(shù),對校正擺位誤差和提高放療準(zhǔn)確性非常有效,但會增加總治療時間,無法在線實時地監(jiān)控患者體位,更嚴(yán)重的是會產(chǎn)生額外的輻射劑量,在一定程度上會增加第二腫瘤發(fā)生的風(fēng)險,特別不適用于40歲以下年輕的乳腺癌患者,所以本研究并未對患者在單次治療時進行多次掃描,故放療分次內(nèi)誤差并未予以討論,Yue等[10]的研究也表明,相較于分次間誤差,分次內(nèi)誤差對于劑量分布影響較小。

        目前,諸如借助新興的表面光學(xué)成像技術(shù)[14-15],使用基于患者體表跟蹤的掃描方法,將實時體表影像和參考影像進行形變配準(zhǔn),治療期間可以實時監(jiān)測患者身體運動和呼吸運動。這些技術(shù)有可能在一定程度上替代CBCT,這也是今后研究的方向。

        綜上所述,乳腺癌保乳術(shù)后調(diào)強放療患者的BMI、胸圍及乳腺體積與擺位誤差存在相關(guān)性,推薦根據(jù)以上生理特征參數(shù)個性化地為不同乳腺癌患者確定合理的靶區(qū)外放邊界。

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