柴 林 燕 王 科 峰 范 秋 紅 張 曉 智 蒙 渡

1 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科，西安 710061；2 陜西省康復(fù)醫(yī)院內(nèi)分泌科，西安 710065；3 西安市第九醫(yī)院放療科，西安 710069

據(jù)報道，乳腺癌在全球女性惡性腫瘤中的發(fā)病率位居第一[1]。放療可提高乳腺癌患者的術(shù)后生存率，降低其局部復(fù)發(fā)率[2-4]。由于乳腺癌患者預(yù)后生存期相對較長，因此減少放療對心臟和肺等危及器官的不良作用非常重要[5]。目前，越來越多的左側(cè)乳腺癌術(shù)后患者采用深吸氣屏氣（deep inspiration breath-hold，DIBH）放療，此方法可有效降低心臟等器官的受照劑量[6]，但是DIBH 技術(shù)僅在患者屏氣間期直線加速器出束治療，比傳統(tǒng)治療延長了治療時間。乳腺癌改良根治術(shù)后放療靶區(qū)形狀極不規(guī)則，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（volumetric modulated arc therapy, VMAT）對復(fù)雜靶區(qū)更具優(yōu)勢，采用DIBH結(jié)合VMAT 技術(shù)不僅能提高靶區(qū)劑量分布，還可顯著降低患者正常組織的受照劑量[7-8]。

非均整器（flattening filter free，F(xiàn)FF）模式是一種新型的高劑量率技術(shù)，其可明顯降低機(jī)頭散射，縮短放療照射時間，提高治療效率[9-10]。直線加速器中加均整器（flattening filter，F(xiàn)F）的作用是為了使靶區(qū)內(nèi)劑量分布均勻，在調(diào)強(qiáng)技術(shù)未成熟之前，F(xiàn)F對于靶區(qū)劑量分布非常重要，隨著調(diào)強(qiáng)放療和VMAT的普及，直線加速器均能通過多葉準(zhǔn)直器的運(yùn)動實現(xiàn)靶區(qū)內(nèi)劑量的均勻分布，理論上完全可以移除FF[11]。與FF 模式相比較，F(xiàn)FF 的射線質(zhì)變軟，劑量率增加，輻射野外散射減少，可降低正常組織的受照劑量，從而降低二次致癌的發(fā)生概率[12]。

本研究將多項新技術(shù)進(jìn)行整合，在左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后DIBH 放療中，比較FFF 和FF 模式下 VMAT 計劃的劑量學(xué)特性以及機(jī)器的執(zhí)行效率，為臨床治療提供一定的參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

完全隨機(jī)選取2020 年12 月至2021 年5 月在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院行放療的16 例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后女性患者的臨床資料進(jìn)行回顧性分析，年齡37～61（43.5±5.7）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后；照射范圍包括胸壁、鎖骨上下等淋巴結(jié)區(qū)；一般情況良好，心肺功能基本正常，并且可熟練配合DIBH 呼吸模式。本研究經(jīng)西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會審批通過，批件號：2021 倫審科字第（020）號，NO：XJTU1AF2021LSK-020。

1.2 CT 定位

患者在DIBH 呼吸模式下進(jìn)行CT 定位，用乳腺托架固定，所有患者均取仰臥位，雙臂外展上舉，左臂置于左側(cè)固定位，右臂置于右側(cè)固定位，右手握瑞典Elekta 公司的Active Breathing Control 呼吸控制開關(guān)，使左側(cè)乳腺區(qū)域完全暴露，在DIBH 狀態(tài)下，激光燈指示擺位，標(biāo)記體表擺位標(biāo)記線，并于相同的屏氣狀態(tài)下，使用荷蘭飛利浦公司的Brilliance Big Bore 大孔徑CT 進(jìn)行掃描，掃描范圍上至環(huán)狀軟骨，下至對側(cè)乳腺褶皺下2 cm，掃描層厚0.5 cm， 掃描后將CT 圖像傳輸至瑞典Elekta 公司的Monaco5.11.03 治療計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)以及危及器官的勾畫

參照腫瘤放療協(xié)作組織規(guī)范勾畫靶區(qū)，由1 名副主任醫(yī)師統(tǒng)一勾畫臨床靶區(qū)、計劃靶區(qū)（plan target volume，PTV）及危及器官，危及器官包括心臟、患側(cè)肺、健側(cè)肺、全肺、健側(cè)乳腺及脊髓等。

1.4 計劃設(shè)計

采用Monaco5.11.03 治療計劃系統(tǒng)，對16 例患者分別設(shè)計FFF 和FF 2 種VMAT 計劃，采用瑞典Elekta 公司 Versa HD 直線加速器6 MV X 射線，其中，F(xiàn)FF 模式最高劑量率1 400 MU/min，F(xiàn)F 模式最高劑量率600 MU/min。PTV 的處方劑量均為50 Gy/25 次。同一患者2 種計劃均采用相同射野角度及計劃優(yōu)化參數(shù)，根據(jù)靶區(qū)形狀設(shè)計1 個連續(xù)弧，起始角度300°±10°，旋轉(zhuǎn)角度200°±10°。采用蒙特卡羅算法，旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為順時針，每個扇區(qū)設(shè)為30°，最大弧數(shù)設(shè)為2，最大控制點(diǎn)設(shè)為120，通量平滑設(shè)為中等，最小子野寬度設(shè)為0.7 cm，計算網(wǎng)格設(shè)為0.3 cm。優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)設(shè)置：心臟V5 Gy<36%、V10 Gy<20%（Vx Gy表示≥x Gy 體積占總體積的百分比），平均劑量（Dmean）<6.5 Gy；左肺V5 Gy<52%，V10 Gy<35%，V20 Gy<25%；右肺Dmean<4 Gy，V5 Gy≤10%；右側(cè)乳腺Dmean<5 Gy，脊髓最大劑量（Dmax）≤38 Gy。所有計劃均由同1 名物理師設(shè)計。

1.5 計劃評估

危及器官評價參數(shù)包括心臟V5 Gy、V30 Gy、Dmean，左 肺（患 側(cè) 肺）V5Gy、V10Gy、V20Gy、Dmean，右肺（健 側(cè)肺）V5 Gy、Dmean，全肺V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy、Dmean，右側(cè)乳腺（健側(cè)乳腺）V5 Gy、Dmean，脊髓外放0.5 cm 的脊髓危及器官計劃體積的Dmean、Dmax，以及5 Gy 劑量線所包繞的體積與體表范圍內(nèi)的所有組織體積的百分比。

計劃執(zhí)行效率評估：統(tǒng)計FFF 與FF 模式下2種VMAT 計劃的機(jī)器總跳數(shù)以及Versa HD 直線加速器的執(zhí)行時間。本研究統(tǒng)計的機(jī)器執(zhí)行時間為機(jī)器開始出束至整個弧出束結(jié)束的連續(xù)時間，不包括DIBH 間歇的自由呼吸停止出束的時間。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 23.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，2 種計劃間比較采用配對t檢驗（方差齊）。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DVH 和等劑量曲線分布比較

16 例乳腺癌改良根治術(shù)后患者2 種計劃均滿足95%以上的靶區(qū)體積達(dá)到處方劑量50 Gy，其中1 例患者2 種計劃的DVH 和等劑量曲線分布對比如圖1 和圖2 所示，結(jié)果顯示2 種計劃的靶區(qū)劑量分布相似，但FFF 模式下危及器官的受照劑量明顯低于FF 模式。

圖1 左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后患者（女性，46 歲）2 種容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)計劃靶區(qū)及危及器官的劑量體積直方圖FFF 為非均整器；VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療；FF 為均整器；PTV 為計劃靶區(qū)Figure 1 Dose volume histogram comparison of the two volumetric modulated arc therapy plans in a patient (female, 46 years old) with left breast cancer after modified radical mastectomy

圖2 左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后患者（女性，46 歲）2 種容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療計劃同一CT 圖像等劑量線分布比較 A 為FFF-VMAT 計劃；B 為FF-VMAT 計劃。A 和B 圖從左至右依次為橫斷面、冠狀面、矢狀面圖。FFF 為非均整器；VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療；FF 為均整器Figure 2 Comparison of isodose distribution in the same CT images with two volumetric modulated arc therapy plans of a patient (female, 46 years old) with left breast cancer after modified radical mastectomy

2.2 靶區(qū)劑量及機(jī)器參數(shù)比較

由表1 可知，2 種計劃的6 個靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)D2%、D50%、D98%、CI、 HI、GI 均相近，且差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05）；FFF 模式機(jī)器的總跳數(shù)明顯高于 F F 模式，且為FF 模式的1.32倍，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；但 FFF 模式的執(zhí)行時間為FF 的88.9%，且二者間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

表1 16 例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后女性患者2 種VMAT 計劃的靶區(qū)劑量及機(jī)器參數(shù)比較（ ±s）Table 1 Comparison of target dosimetric and machine parameters between the two volumetric modulated arc therapy plans in 16 female patients with left breast cancer after modified radical mastectomy ( ±s)

表1 16 例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后女性患者2 種VMAT 計劃的靶區(qū)劑量及機(jī)器參數(shù)比較（ ±s）Table 1 Comparison of target dosimetric and machine parameters between the two volumetric modulated arc therapy plans in 16 female patients with left breast cancer after modified radical mastectomy ( ±s)

注：FFF 為非均整器；VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療；FF 為均整器；Dx%表示x%靶體積的受照劑量

參數(shù) FFF-VMAT FF-VMAT t值 P值D2%（cGy） 5 640.22±70.09 5 613.52±63.07 1.644 0.121 D50%（cGy） 5 323.74±48.55 5 307.29±51.74 1.462 0.164 D98%（cGy） 4 881.38±32.21 4 891.64±31.88 ?1.386 0.186適形指數(shù) 0.87±0.49 0.87±0.05 ?0.490 0.631均勻指數(shù) 0.14±0.02 0.14±0.01 1.415 0.178梯度指數(shù) 3.24±0.66 3.30±0.67 ?1.519 0.150機(jī)器跳數(shù)（MU） 1 073.41±143.79 815.70±87.69 8.665 <0.001執(zhí)行時間（s） 128.00±11.64 144.75±11.45 ?4.373 0.001

2.3 危及器官的受照劑量比較

2 種計劃的危及器官受照劑量如表2 所示。由表2 可知，F(xiàn)FF 模式下，心臟受照劑量的V5 Gy、V30Gy 及Dmean，患側(cè)肺V5 Gy、V10 Gy及Dmean，全肺V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy及Dmean，患者受照劑量的V5 Gy均低于FF 模式，組間比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）；雖然患側(cè)肺V20 Gy，健側(cè)肺Dmean、V5 Gy，健側(cè)乳腺 Dmean，脊髓危及器官計劃體積的Dmean、Dmax，均略低于 FF 模式，但其差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05）。

表2 16 例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后女性患者2 種VMAT 計劃的危及器官劑量學(xué)比較（ ±s）Table 2 Comparison of dosimetry of organs at risk of two volumetric modulated arc therapy plans in 16 female patients with left breast cancer after modified radical mastectomy ( ±s)

表2 16 例左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后女性患者2 種VMAT 計劃的危及器官劑量學(xué)比較（ ±s）Table 2 Comparison of dosimetry of organs at risk of two volumetric modulated arc therapy plans in 16 female patients with left breast cancer after modified radical mastectomy ( ±s)

注：FFF 為非均整器；VMAT 為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療；FF 為均整器；Vx Gy 為≥x Gy 體積占總體積的百分比；Dmean 為平均劑量；Dmax 為最大劑量

參數(shù) FFF-VMAT FF-VMAT t值 P值心臟V5 Gy（%） 32.19±7.18 34.27±7.29 ?2.156 0.048 V30 Gy（%） 1.33±1.07 1.70±1.27 ?2.632 0.019 Dmean（cGy） 508.50±84.96 587.43±126.48 ?2.689 0.017左肺（患側(cè)肺）V5 Gy（%） 52.02±3.80 55.82±3.55 ?4.741 <0.001 V10 Gy（%） 37.80±5.53 40.65±4.23 ?2.494 0.025 V20 Gy（%） 27.45±4.82 29.19±3.94 ?2.058 0.057 Dmean（cGy） 1 418.31±136.02 1 516.83±171.71 ?2.467 0.026右肺（健側(cè)肺）V5 Gy（%） 12.83±2.57 13.59±3.04 ?0.986 0.340 Dmean（cGy） 278.43±57.28 294.51±44.58 ?0.908 0.378全肺V5 Gy（%） 34.88±3.14 36.96±3.92 ?2.156 0.048 V10 Gy（%） 21.23±3.44 22.87±3.92 ?2.320 0.035 V20 Gy（%） 12.55±1.93 13.71±1.61 ?2.600 0.020 Dmean（cGy） 829.55±63.94 919.68±59.36 ?3.928 0.001右乳腺（健側(cè)）V5 Gy（%） 23.41±4.06 23.41±3.99 0.001 0.999 Dmean（cGy） 425.96±88.41 435.89±92.34 ?0.830 0.420脊髓外放0.5 cm Dmax（cGy） 2 677.70±471.84 2 681.10±506.08 ?0.064 0.950 Dmean（cGy） 627.55±159.14 610.19±162.16 1.184 0.255患者受照劑量V5 Gy（%） 25.71±3.74 27.48±3.74 ?2.465 0.026

3 討論

乳腺癌術(shù)后患者采用DIBH 技術(shù)，不僅可預(yù)防呼吸運(yùn)動造成的靶區(qū)漏照，還可降低心臟及肺等危及器官的受照劑量[15]。然而，由于DIBH 僅在患者屏氣間期直線加速器出束治療，會大幅延長治療時間，導(dǎo)致很多需要DIBH 治療的患者無法耐受[16]。目前國內(nèi)各大放療中心均可開展調(diào)強(qiáng)放療和VMAT技術(shù)，采用調(diào)強(qiáng)放療，F(xiàn)FF 通過多葉準(zhǔn)直器運(yùn)動可滿足靶區(qū)劑量分布的均勻性[17-18]，F(xiàn)FF 模式使加速器輸出劑量大幅提高，可顯著縮短放療照射時間[10,19]。我們在左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后患者的DIBH VMAT 中，分別采用FFF 和FF 模式進(jìn)行照射，結(jié)果表明2 種模式下靶區(qū)劑量相似，F(xiàn)FF 模式危及器官受照劑量更低，并且可顯著縮短治療時間。

本研究中FFF 模式VMAT 計劃與傳統(tǒng)FF 模式均能滿足臨床治療要求，2 種模式靶區(qū)覆蓋率D2%、D50%及D98%相似，CI、HI 及GI 比較差異也均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05），這與既往相關(guān)研究結(jié)果一致，F(xiàn)FF 模式與FF 模式靶區(qū)劑量分布無明顯差異[20-21]。

在危及器官保護(hù)方面，本研究FFF 模式的心臟V5Gy、V30Gy、Dmean，患 側(cè) 肺V5Gy、V10Gy、Dmean，全肺V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy、Dmean，患者受照劑量的V5 Gy均低于FF 模式，且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。在健側(cè)乳腺、健側(cè)肺及脊髓方面， FFF 模式略優(yōu)于FF 模式，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05）。有研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的FF 模式相比，F(xiàn)FF 模式去除了均整器，機(jī)頭內(nèi)射束特性改變，減少了散射和機(jī)頭漏射，從而降低了照射野外的劑量[22-23]，因此可更好地保護(hù)危及器官及正常組織，減少全身低劑量照射，從而降低了二次致癌等并發(fā)癥發(fā)生的概率[24-25]。特別是對于胸壁較易復(fù)發(fā)的乳腺癌改良根治術(shù)后患者，F(xiàn)FF 射束中低能部分的X 射線更多，有利于提高皮膚淺層劑量，彌補(bǔ)了建成效應(yīng)造成的劑量不足，更適用于乳腺癌這種接近體表的靶區(qū)[26]?？傊cFF 模式相比，F(xiàn)FF 模式VMAT 在危及器官的保護(hù)方面更具優(yōu)勢。

從機(jī)器效率來看，本研究結(jié)果顯示，F(xiàn)FF 模式的機(jī)器跳數(shù)是FF 模式的1.32 倍，但機(jī)器出束時間卻縮短為FF 模式的88.9%，大大縮短了患者的治療時間，這與Koivum?ki 等[27]的研究結(jié)果一致，雖然FFF 模式的機(jī)器跳數(shù)增加，但出束時間反而減少，因此FFF 模式具有更高的機(jī)器執(zhí)行效率。

綜上所述，F(xiàn)FF 和FF 模式VMAT 2 種計劃均能滿足臨床治療需求，2 種計劃的靶區(qū)劑量分布相似，F(xiàn)FF 模式在危及器官保護(hù)方面優(yōu)于FF 模式，尤其在治療效率方面，由于DIBH 延長了治療時間，F(xiàn)FF 模式的高劑量率可明顯縮短DIBH 的治療時間，提高患者的治療效率和舒適度，使更多的患者可以耐受DIBH 治療，因此FFF 模式在左側(cè)乳腺癌改良根治術(shù)后患者的DIBH 臨床治療中有應(yīng)用價值，由于本研究僅納入了16 例患者，數(shù)據(jù)樣本偏小，不足以提供足夠的依據(jù)，后續(xù)仍需擴(kuò)大樣本量，進(jìn)行更深入的研究。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明柴林燕負(fù)責(zé)論文的撰寫和放療計劃的設(shè)計；王科峰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；范秋紅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的記錄和分析；蒙渡負(fù)責(zé)靶區(qū)的勾畫；張曉智負(fù)責(zé)靶區(qū)及放療計劃的審核