羅 佳，肖 何，劉巖海，耿明英，周 鵬

（陸軍軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院腫瘤科，重慶 400042）

0 引言

乳腺癌是全球新發(fā)病例第一的癌癥[1]，其主要治療方法包括手術治療、放射治療和化學藥物治療。其中，放射治療是乳腺癌根治術后輔助治療的主要手段，乳腺癌根治術后分期達T3、N2 和N1 伴高危因素的患者均建議行胸壁和區(qū)域淋巴結放射治療，可顯著降低腫瘤局部復發(fā)率，從而提高患者的無疾病生存期和總生存期[2-3]。

乳腺癌根治術后常用的放射治療方式主要包括三維適形放射治療（3-dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）、調強放射治療（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）、容積旋轉調強放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）以及3DCRT 和IMRT 的聯(lián)合治療。VMAT 技術能提供更好的劑量分布、縮短治療時間，應用廣泛[4-6]。乳腺癌根治術后放射治療照射范圍包括患側胸壁及鎖骨上淋巴結區(qū)域，靶區(qū)呈彎曲狀態(tài)，射線穿過靶區(qū)的同時不可避免地會穿過肺、心臟等危及器官（organ at risk，OAR）。而肺受照射劑量和體積過高時，會增加放射性肺炎發(fā)生的風險，心臟受量的大小也與心臟疾病發(fā)生風險呈正相關。乳腺癌根治術后放射治療的患者生存期較長，肺和心臟受量過高引發(fā)的放射治療晚期毒性反應會嚴重影響患者的生活質量[7-9]。目前的研究中，VMAT 技術雖然具備劑量分布均勻和治療時間短的優(yōu)點，但對OAR 的保護能力較差，所以降低OAR受照射體積和劑量是目前乳腺癌根治術后行VMAT需解決的難題[10-11]。

在臨床工作中，乳腺癌根治術后行VMAT 無法很好地控制患者肺和心臟的受量。故本研究通過比較在乳腺癌根治術后VMAT 計劃設計時采用肺體積分段技術與不采用肺體積分段技術的劑量學差異，探索一種適用于VMAT 的肺體積分段優(yōu)化技術以降低肺的受照射體積和劑量。

1 資料和方法

1.1 一般資料

回顧性選取40 例2020 年1 月至2021 年8 月于陸軍特色醫(yī)學中心接受VMAT 的乳腺癌根治術后患者，年齡為29～72 歲，平均年齡（54.2±11.25）歲，其中左側乳腺癌患者20 例、右側乳腺癌患者20 例。納入標準：乳腺癌根治術后，病理分期為Ⅱ、Ⅲ期，放射治療照射范圍均包括患側胸壁、鎖骨上、鎖骨下、部分高危腋窩淋巴結和內乳淋巴結的患者。排除標準：（1）接受保留乳房的乳腺癌切除術的患者；（2）有遠處轉移的患者；（3）未明確組織學病理的患者；（4）既往接受過乳腺放射治療的患者。采用Monaco 治療計劃系統(tǒng)（版本號：5.11）為每例入組患者設計2 個VMAT計劃，使用肺體積分段技術進行限制的記為試驗組，未采用肺體積分段技術的記為對照組。

本研究已通過本院倫理委員會審批（審批號：醫(yī)研倫審2021 第159 號），由于本研究是基于患者治療結束后的研究，不影響治療過程，已申請免除患者知情同意。

1.2 CT 模擬定位、靶區(qū)及OAR 勾畫

所有患者均頭朝機架，仰臥于碳纖維一體板，雙手舉過頭頂并抓住手柄，在手術區(qū)域胸壁上放置1 cm 厚的硅膠作為組織填充物（以提高皮膚表面劑量），由頸胸一體熱塑膜固定。使用飛利浦公司16 排螺旋大孔徑CT 模擬定位機進行掃描定位，掃描層厚設定為5 mm，掃描范圍為舌骨至肺底下5 cm，并將獲得的患者模擬定位CT 圖像數據傳至醫(yī)科達公司Monaco TPS 5.11。

腫瘤區(qū)（gross tumor volume，GTV）、臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）由醫(yī)生根據歐洲腫瘤內科學會（European Society for Medical Oncology，ESMO）指南和中國醫(yī)師協(xié)會乳腺癌放射治療指南勾畫。CTV外擴0.5 cm 生成計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）。皮膚輪廓和OAR 采用廈門Manteia 公司的Accu-Counter 系統(tǒng)自動勾畫。靶區(qū)、OAR 和皮膚勾畫完成后，重建形成三維圖像。

1.3 計劃設計

在Monaco TPS 5.11 上進行計劃設計，采用8 MV X 射線VMAT，處方劑量為50 Gy/25f，選擇PTV 幾何中心作為計劃中心點，采用逆時針共面雙弧設計，射野起始角度和弧度根據靶區(qū)形狀設置，以達到切線野效果，試驗組與對照組射野設置保持一致。

試驗組計劃設計方法如下：使用margin 添加新結構，將距離PTV 0.3～1.2 cm 的患側肺命名為新結構L3，距離PTV 1.5～2.7 cm 的患側肺命名為新結構L2，距離PTV 3 cm 以外的患側肺命名為新結構L1（左側乳腺癌以L 命名、右側乳腺癌以R 命名），L1、L2、L3 之間均間隔0.3 cm 的距離。某例左側乳腺癌患者患側肺體積分段示意圖如圖1 所示。L1、L2、L3和健側肺均使用Serial 函數進行限制。試驗組肺部優(yōu)化參數設置詳見表1。

表1 試驗組左側乳腺癌VMAT 計劃肺優(yōu)化參數設置

圖1 某例左側乳腺癌患者患側肺體積分段示意圖

對照組計劃設計方法如下：利用Monaco TPS 5.11的shrink 功能，患側肺使用3 個Serial 函數。對照組肺部優(yōu)化參數設置詳見表2。試驗組與對照組其余優(yōu)化函數配置和參數設置保持一致，進行逆向優(yōu)化。

表2 對照組左側乳腺癌VMAT 計劃肺優(yōu)化參數設置

1.4 計劃評估

比較2 組靶區(qū)覆蓋率、D2、D98、Dmean、適形性指數（conformity index，CI）和均勻性指數（homogeneity index，HI）。CI=V2RX/（VT×VRI），其中，VRX表示95%等劑量線覆蓋的靶區(qū)體積，VT表示靶區(qū)體積，VRI表示95%等劑量線包括的所有區(qū)域體積，CI 越接近于1 表示靶區(qū)適形性越好。HI=D5/D95，HI 越小表示靶區(qū)均勻性越好[12-13]。比較2 組患側肺、健側肺、全肺的V20、V5、Dmean，心臟的V20、V30、Dmean、Dmax，脊髓的Dmax和健側乳腺的Dmean、Dmax[14-15]，并比較2 組機器跳數（MU）的差異。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 24.0 軟件進行數據統(tǒng)計分析，計量數據均采用xˉ±s表示，采用配對樣本t 檢驗，P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 靶區(qū)劑量比較

2 組劑量-體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）比較結果如圖2 所示。結果表明，對照組和試驗組計劃均滿足臨床要求。2 組PTV 劑量學參數比較結果詳見表3，結果表明，試驗組PTV 的D98低于對照組（P＜0.05），2 組PTV 的Dmean、D2無明顯差異（P＞0.05）。試驗組HI 和CI 均高于對照組（P＜0.05）。

圖2 對照組和試驗組的DVH 比較結果

表3 對照組和試驗組PTV 的劑量學參數比較結果（n=20）

2.2 OAR 劑量比較

對照組和試驗組的OAR 受照射劑量均滿足臨床要求，2 組間OAR 劑量學參數比較結果詳見表4～5。結果表明，對于左側乳腺癌，試驗組患側肺的V20、V5、Dmean和全肺的V20均顯著低于對照組（P 均=0.000），2 組全肺的V5和Dmean、健側肺的V20、V5、Dmean無顯著差異（P＞0.05）。對于右側乳腺癌，試驗組患側肺的V20、V5、Dmean和全肺的V20、Dmean均顯著低于對照組（P 均=0.000），2 組全肺的V5和健側肺的V20、V5、Dmean無顯著差異（P＞0.05）。

表4 左側乳腺癌患者2 組的OAR 劑量學參數比較結果（n=20）

對于左側乳腺癌，試驗組心臟的V30、V20、Dmean和Dmax均顯著低于對照組（P＜0.05）。對于右側乳腺癌，2組心臟V30、V20、Dmean和Dmax無明顯差異（P＞0.05）。因左側乳腺癌靶區(qū)靠近心臟，對患側肺進行限制的同時對心臟劑量也產生了影響，故對于左側乳腺癌2組V30、V20、Dmean和Dmax有顯著差異，而在右側乳腺癌中無此效果。

無論是左側乳腺癌還是右側乳腺癌，2 組健側乳腺的Dmean、Dmax和脊髓的Dmax均無明顯差異（P＞0.05）。

表5 右側乳腺癌患者2 組的OAR 劑量學參數比較結果（n=20）

2.3 機器跳數比較

2 組VMAT 計劃的機器跳數比較結果詳見表6。結果表明，無論是左側乳腺癌還是右側乳腺癌，試驗組的機器跳數均高于對照組（P<0.05）。

表6 2 組的機器跳數比較結果（n=20） 單位：MU

3 討論

乳腺癌放射治療患者可能會在放射治療結束后出現嚴重且不可逆的晚期毒性反應，這直接影響患者的生活質量和生存時間，例如放射性肺炎和心臟損傷[16-18]。放射性肺炎在乳腺癌放射治療中較常見且危害較大，輕者無明顯癥狀，重者肺部發(fā)生廣泛性纖維化，甚至引起死亡。而放射性肺炎的發(fā)生率和嚴重程度與肺部受照射劑量和體積相關[19-20]。因此，在乳腺癌放射治療計劃設計時，應在滿足靶區(qū)劑量要求的同時，盡量減少肺部的受照射劑量和體積。近年來，控制乳腺癌放射治療肺受量的手段主要有主動呼吸控制（active breathing coordinator，ABC）技術和深吸氣屏氣（deep inspiration breath-hold，DIBH）技術[21-22]，但是ABC 和DIBH 技術治療時間長，且國內大部分醫(yī)療機構都不具備這2 種技術。目前只有關于不同放射治療技術之間肺部受量的相關研究[23]，未見有通過函數優(yōu)化或其他手段來有效控制肺部受量的相關文獻報道，故本研究提出了一種新的肺體積分段優(yōu)化技術，在不用控制呼吸的情況下，盡可能減少肺部受量。

肺體積分段技術是基于Monaco TPS 5.11 中的Serial 約束函數而進行設計的。Monaco TPS 5.11 操作手冊中提出，Serial 函數推薦用于串聯(lián)器官，其可以作用于整條DVH 曲線，對高量部分作用最強，當并聯(lián)器官劑量無法控制時，也可使用。Serial 函數可配合shrink 功能使用（shrink 主要用于靶區(qū)和OAR 距離較近時，shrink 設置為1，表示OAR 遠離靶區(qū)1 cm），但Serial 函數結合shrink 在保證靶區(qū)劑量的同時無法較好地控制肺部的劑量。本研究提出的肺體積分段技術是根據距離靶區(qū)的距離，將患側肺分為3 個獨立的肺體積段，分別使用3 個Serial 函數強制限制不同肺體積段的高劑量，使每個體積肺段的高量分別跌落到設定值以下。因不同肺體積段的劑量限制不同，故每個肺體積段之間間隔0.3 cm，以更好地實現劑量跌落。本研究結果表明，在靶區(qū)方面，肺體積分段和未分段的2 種VMAT 計劃設計方法的靶區(qū)覆蓋均符合要求，且2 種計劃均能滿足臨床治療要求，而肺體積分段優(yōu)化技術對靶區(qū)劑量影響較小。在OAR方面，無論是左側還是右側乳腺癌，肺體積分段優(yōu)化技術均表現出更優(yōu)的肺保護作用，可以顯著降低患側肺受照射體積和劑量。由于左側乳腺癌的靶區(qū)靠近心臟，故心臟的受量同樣值得關注，肺體積分段優(yōu)化技術也能有效降低心臟受照射體積和劑量，同時對心臟起到一定程度的保護，但是在右側乳腺癌中，2 組技術對心臟的保護無明顯差異。此外，是否使用肺體積分段技術對脊髓和健側乳腺的劑量無顯著影響。

綜合比較2 組劑量學參數和機器跳數差異，本研究認為肺體積分段優(yōu)化技術能有效控制乳腺癌根治術后VMAT 的肺部和心臟受量。該技術適用于所有應用Monaco 治療計劃系統(tǒng)的直線加速器，應用前景較廣。但本研究病例數目較少且僅在本院中使用，下一步擬納入更多病例進行研究，并在其他單位推廣使用。