李 鋼，譚軍文，賀先桃，馮永富，龍雨松

（廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院腫瘤科放療室，廣西柳州 545005）

0 引言

乳腺癌是女性中常見(jiàn)的惡性腫瘤，是中國(guó)女性發(fā)病率最高、病死率位居第六的惡性腫瘤[1]。放射治療作為乳腺癌的一種重要治療方法，可有效降低局部復(fù)發(fā)率，提高乳腺癌患者的生存率[2]。目前，乳腺癌放射治療技術(shù)正從二維常規(guī)切線放射治療向三維適形放射治療（three dimensional conformal radiotherapy，3D-CRT）、調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）發(fā)展。有研究[3]對(duì)左側(cè)乳腺癌根治術(shù)后IMRT和3D-CRT技術(shù)的劑量學(xué)進(jìn)行比較，結(jié)果表明IMRT計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）處方劑量覆蓋率、靶區(qū)適形性和均勻性均優(yōu)于3D-CRT計(jì)劃，且在保護(hù)心肺方面更具優(yōu)勢(shì)。鞏漢順等[4]對(duì)乳腺癌根治術(shù)后VMAT與靜態(tài)IMRT計(jì)劃的臨床劑量學(xué)參數(shù)進(jìn)行比較，得出VMAT技術(shù)在靶區(qū)均勻性、危及器官（organ at risk，OAR）的受量、出束時(shí)間方面均優(yōu)于IMRT技術(shù)。綜上可見(jiàn)，VMAT技術(shù)在乳腺癌放射治療中最具優(yōu)勢(shì)，作為一種360°范圍的劑量投射，有很多影響VMAT技術(shù)的劑量學(xué)因素，其中控制點(diǎn)間距就是一個(gè)很重要的因素。有研究報(bào)道了直腸癌VMAT中不同參數(shù)對(duì)計(jì)劃的影響[5]，表明控制點(diǎn)間距為2°時(shí)的計(jì)劃比4°時(shí)的計(jì)劃質(zhì)量更優(yōu)，但該研究只對(duì)比了控制點(diǎn)間距為2°和控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃，未與控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃對(duì)比。也有研究報(bào)道了[6]乳腺癌改良根治術(shù)后3種放射治療技術(shù)的對(duì)比，表明VMAT技術(shù)優(yōu)于固定野調(diào)強(qiáng)技術(shù)和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)光子線聯(lián)合電子線照射技術(shù)，但該研究中提到容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)機(jī)架角起止范圍為290°～180°，未避開(kāi)鎖骨上靶區(qū)非必要的手臂照射。因此，本研究在乳腺癌改良根治術(shù)后進(jìn)行控制點(diǎn)間距為2°、3°、4°的VMAT計(jì)劃劑量學(xué)比較，并且在設(shè)計(jì)照射鎖骨上靶區(qū)時(shí)避開(kāi)手臂，在145°～50°和50°～145°這2段弧通過(guò)固定鉛門(mén)時(shí)只照射胸壁靶區(qū)范圍，規(guī)避手臂的不自主運(yùn)動(dòng)，使劑量投照更準(zhǔn)確[7]，為臨床計(jì)劃設(shè)計(jì)提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2021年1—8月在廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院已進(jìn)行放射治療的左側(cè)乳腺癌患者17例，均為女性，年齡36～63歲，中位年齡44歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）臨床分期確診為Ⅲ期的乳腺癌患者；（2）行改良根治術(shù)后左側(cè)乳腺癌患者；（3）靶區(qū)包括胸壁靶區(qū)和鎖骨上靶區(qū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）靶區(qū)包含有區(qū)域淋巴結(jié)的患者；（2）有放療禁忌證的患者。

1.2 治療設(shè)備

治療設(shè)備為瓦里安Trilogy直線加速器，配備60對(duì)多葉準(zhǔn)直器，葉片寬度中間為0.5 cm、兩頭為1.0 cm，治療用6 MV X射線，治療技術(shù)為VMAT；計(jì)劃系統(tǒng)為RayStation 4.7.5（瑞典RaySearch公司）。

1.3 CT模擬機(jī)定位

患者呈仰臥位，使用乳腺專用一體架和熱塑體膜進(jìn)行固定，其雙臂展開(kāi)置于托架上，用鉛絲標(biāo)記胸壁范圍，囑患者平靜呼吸，掃描范圍為第二頸椎至乳皺下4 cm，層厚5 cm，掃描圖像傳入RayStation計(jì)劃系統(tǒng)，待醫(yī)師勾畫(huà)靶區(qū)完畢后，再行計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.4 靶區(qū)、OAR勾畫(huà)和處方劑量

17例乳腺癌患者的靶區(qū)均由我科放療醫(yī)師進(jìn)行勾畫(huà)。臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）包括胸壁區(qū)域及腋窩、鎖骨上相關(guān)預(yù)防照射區(qū)域，分別記為CTV1和CTV2。PTV由CTV在三維方向上外擴(kuò)5 mm得到，同時(shí)勾畫(huà)出雙肺、心臟、脊髓、甲狀腺等OAR。PTV的處方劑量為50 Gy/25次，所有計(jì)劃在95%PTV達(dá)到處方劑量的前提下，比較靶區(qū)的相關(guān)參數(shù)和OAR的受照量。OAR劑量限制主要包括患側(cè)肺V20Gy＜25%、V30Gy＜15%、平均劑量＜15 Gy，健側(cè)乳腺平均劑量＜8 Gy，心臟V30Gy＜10%，甲狀腺V50Gy＜10%，脊髓最大劑量＜40 Gy。同時(shí)對(duì)比3組VMAT計(jì)劃的劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）、等劑量分布圖。

1.5 計(jì)劃設(shè)計(jì)

使用RayStation計(jì)劃系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)控制點(diǎn)間距為2°、3°、4°的3組VMAT計(jì)劃。選用6 MV能量X射線、均整模式，計(jì)算網(wǎng)格為3 mm×3 mm×3 mm，劑量計(jì)算算法為錐形束卷積（collapse cone convolution，CCC）。為了保證放射治療時(shí)鎖骨上部分靶區(qū)的照射精準(zhǔn)性，避開(kāi)不必要的照射區(qū)域，在設(shè)計(jì)VMAT計(jì)劃時(shí)分段成多段弧，其中2段弧固定鉛門(mén)大小，即限定照射野范圍，在出束的過(guò)程中鉛門(mén)可遮擋上臂部分，使X射線對(duì)胸壁靶區(qū)進(jìn)行調(diào)制照射。本研究乳腺癌VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)成7段弧，依次為逆時(shí)針?lè)较?°～300°、順時(shí)針?lè)较?00°～50°、順時(shí)針?lè)较?0°～145°、順時(shí)針?lè)较?45°～179°、逆時(shí)針?lè)较?79°～145°、逆時(shí)針?lè)较?45°～50°、逆時(shí)針?lè)较?0°～0°，小機(jī)頭角度設(shè)計(jì)依照靶區(qū)而定。其中，順時(shí)針?lè)较?0°～145°與逆時(shí)針?lè)较?45°～50°2段弧通過(guò)調(diào)整4塊鉛門(mén)（X1、X2、Y1、Y2）的大小，使X射線只對(duì)胸壁靶區(qū)進(jìn)行調(diào)制，鎖骨上靶區(qū)通過(guò)其他弧進(jìn)行調(diào)制照射。每例患者的3組VMAT計(jì)劃（控制點(diǎn)間距分別為2°、3°、4°）都使用相同的優(yōu)化參數(shù)和優(yōu)化條件。

1.6 評(píng)估指標(biāo)

靶區(qū)均勻性指數(shù)（homogeneity index，HI）的計(jì)算公式如下：

式中，D2%為2%靶區(qū)所受劑量；D98%為98%靶區(qū)所受劑量；D50%為50%靶區(qū)所受的劑量。HI范圍為0～1，HI值越小，說(shuō)明劑量曲線坡度越陡，靶區(qū)劑量分布越均勻。

靶區(qū)適形性指數(shù)（conformity index，CI）的計(jì)算公式如下：

式中，VTref為處方劑量所包繞的靶區(qū)體積；VT為靶區(qū)的體積；Vref為處方劑量所包繞的體積。CI范圍為0～1，CI值越大，說(shuō)明靶區(qū)適形性越好。

靶區(qū)最高劑量一般不超過(guò)靶區(qū)處方劑量的110%，考慮到靶區(qū)鄰近體表，其最高劑量限定為靶區(qū)處方劑量的105%，因此可以評(píng)估靶區(qū)的劑量體積參數(shù)V105%，其代表105%處方劑量所包含的體積。

OAR的評(píng)估參數(shù)主要包括患側(cè)肺（左側(cè)肺）的平均劑量、V5Gy、V10Gy、V20Gy、V30Gy（V5Gy表示5 Gy等劑量線覆蓋體積百分比，依此類推），心臟的平均劑量、V5Gy、V10Gy、V20Gy、V30Gy，健側(cè)肺（右側(cè)肺）的平均劑量、V5Gy，健側(cè)乳腺（右乳）的平均劑量、V20Gy，脊髓的最大劑量，甲狀腺V50Gy。

評(píng)估指標(biāo)還包括機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 20.0軟件對(duì)3組數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析，如果存在差異，用LSD-t檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較，結(jié)果用±s表示，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組VMAT計(jì)劃分析

分別對(duì)3組VMAT計(jì)劃靶區(qū)的CI、HI、V105%OAR劑量學(xué)參數(shù)以及機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間進(jìn)行雙因素方差分析，其結(jié)果詳見(jiàn)表1。從表1中可以看出，右乳V20Gy、心臟V5Gy、右側(cè)肺平均劑量、右側(cè)肺V5Gy、脊髓最大劑量在3組VMAT計(jì)劃之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），而心臟平均劑量及V10Gy之間的P=0.04，已經(jīng)接近0.05，所以結(jié)合兩兩比較結(jié)果，視為心臟平均劑量和V10Gy在3組VMAT計(jì)劃之間的差異同樣沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其他OAR的受量在3組VMAT計(jì)劃之間的差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃各個(gè)參數(shù)統(tǒng)計(jì)量的方差分析結(jié)果

2.2 靶區(qū)劑量與覆蓋比較

由表2可以看出，控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃之間的CI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）且均高于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃，這說(shuō)明在靶區(qū)覆蓋層面上控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃一致，均優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃。而控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃的HI優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃。本研究中乳腺癌的放療計(jì)劃評(píng)估為靶區(qū)處方劑量的105%，相對(duì)處方劑量的110%，要求更高?？刂泣c(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃之間的V105%差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），均優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃。從靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)對(duì)比上看，控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃最優(yōu)，控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃接近控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃，均優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃。

表2 不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)對(duì)比結(jié)果

2.3 OAR劑量比較

從表3中可以看出，3組VMAT計(jì)劃均滿足患側(cè)肺V20Gy＜25%、平均劑量＜15 Gy、心臟V30Gy＜10%，控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃滿足甲狀腺V50Gy＜10%，但控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃甲狀腺V50Gy已經(jīng)超過(guò)了10%，且患側(cè)肺V30Gy超過(guò)了15%?？刂泣c(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃的右乳平均劑量、左側(cè)肺V30Gy、甲狀腺V50Gy優(yōu)于控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃，并且控制點(diǎn)間為2°和4°的VMAT計(jì)劃均優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃?？刂泣c(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃間心臟V20Gy、V30Gy，左側(cè)肺平均劑量、V5Gy、V10Gy、V20Gy差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但均劣于控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃。從多個(gè)OAR的劑量學(xué)參數(shù)比較結(jié)果可以看出，總體上控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃是最優(yōu)的，控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃基本上無(wú)差異。

表3 不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃OAR的劑量學(xué)參數(shù)對(duì)比結(jié)果

2.4 DVH及劑量分布圖比較

3組VMAT計(jì)劃的OAR和PTV的DVH比較結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出，3組計(jì)劃的PTV都?xì)w一到處方劑量，即5 000 cGy達(dá)到95%的靶區(qū)體積。控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃PTV的DVH曲線基本上一致，且相比于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃，曲線更陡，斜率更大?？傮w上，控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃OAR的DVH曲線相比于控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃更向左平移，而控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃的OAR的DVH曲線大體一致。這說(shuō)明控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃總體上OAR受量更低，控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃的OAR受量大體一致。某患者橫斷面上控制點(diǎn)間距分別為2°、3°、4°的VMAT計(jì)劃的某同一層面的橫斷面劑量分布圖如圖2所示。從圖2中可以看出，控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃的劑量分布圖差異不大，都能較好地包繞靶區(qū)，相比于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃更優(yōu)，且控制點(diǎn)間距為2°和4°的VMAT計(jì)劃比控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃的V105%處方劑量面積更小。因此，結(jié)合DVH和劑量分布圖的分析，總體上控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃最優(yōu)，控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃次之。

圖1 不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃的DVH比較結(jié)果

圖2 某患者控制點(diǎn)間距為2°、3°、4°的VMAT計(jì)劃的同一層面的橫斷面劑量分布圖

2.5 機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間比較

3組VMAT計(jì)劃的跳數(shù)和出束時(shí)間對(duì)比結(jié)果詳見(jiàn)表4。從表4可以看出，控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃使用了最少的機(jī)器跳數(shù)，出束時(shí)間最短，其次為控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃，但從機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間數(shù)值上看，3組VMAT計(jì)劃相差不是很大，不作為計(jì)劃評(píng)估主要比較因素。

表4 不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間對(duì)比結(jié)果

3 討論

在乳腺癌非調(diào)強(qiáng)放射治療時(shí)代，放射治療靶區(qū)的適形性及靶區(qū)劑量的均勻性差，不能對(duì)OAR進(jìn)行足夠的保護(hù)，而VMAT技術(shù)不僅可以較好地保護(hù)OAR，還能提高靶區(qū)劑量的適形性和均勻性，同時(shí)放射治療實(shí)施過(guò)程中效率也得到大幅提高。VMAT計(jì)劃中涉及到很多參數(shù)，其中參數(shù)值設(shè)置的不同對(duì)放療計(jì)劃的靶區(qū)和OAR有很大影響，比如本研究中的控制點(diǎn)間距。

劉光波等[8]在Monaco 5.0計(jì)劃系統(tǒng)上研究控制點(diǎn)數(shù)量對(duì)子宮頸癌的計(jì)劃的影響，計(jì)劃設(shè)計(jì)分別設(shè)置10、20、30、40、50、60、70個(gè)控制點(diǎn)數(shù)量，結(jié)果表明在50個(gè)控制點(diǎn)以內(nèi)，靶區(qū)的適形性和均勻性具有上升的趨勢(shì)。也有研究[9]報(bào)道了RayStation計(jì)劃系統(tǒng)在宮頸癌不同控制點(diǎn)間距的VMAT計(jì)劃之間的差異，指出在控制點(diǎn)間距為2°時(shí)正常組織的受量均低于控制點(diǎn)間距為3°、4°的VMAT計(jì)劃。以上2項(xiàng)研究與本研究得出的控制點(diǎn)間距越小，控制點(diǎn)越多，靶區(qū)劑量更具優(yōu)勢(shì)的結(jié)論一致。洪楷彬等[10]在Monaco 5.11計(jì)劃系統(tǒng)上研究了控制點(diǎn)數(shù)量對(duì)鼻咽癌的VMAT計(jì)劃的影響，分別設(shè)計(jì)100個(gè)和120個(gè)控制點(diǎn)數(shù)量，結(jié)果表明2種控制點(diǎn)數(shù)量的VMAT計(jì)劃的PTV和OAR的劑量分布無(wú)差異，與本研究控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃差異不大，有一定的類似性。吳曉輝等[11]在Oncentra計(jì)劃系統(tǒng)上研究角間距對(duì)鼻咽癌、肺癌、乳腺癌VMAT計(jì)劃的影響，得出的結(jié)論是角間距設(shè)置參數(shù)的不同會(huì)影響乳腺癌VMAT計(jì)劃質(zhì)量，對(duì)鼻咽癌和肺癌VMAT計(jì)劃質(zhì)量影響較小，驗(yàn)證了本研究控制點(diǎn)間距對(duì)乳腺癌VMAT計(jì)劃的影響。其中，Monaco計(jì)劃系統(tǒng)上的控制點(diǎn)數(shù)量和Oncentra計(jì)劃系統(tǒng)上的角間距對(duì)應(yīng)著本研究RayStation計(jì)劃系統(tǒng)上的控制點(diǎn)間距。Bedford等[12]的研究表明更小的控制點(diǎn)間距可以提高劑量準(zhǔn)確性和劑量分布優(yōu)越性，但控制點(diǎn)間距的縮小，導(dǎo)致控制點(diǎn)數(shù)量增多，在旋轉(zhuǎn)角度相同的情況下，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器跳數(shù)的增加和出束時(shí)間的增多，同樣優(yōu)化時(shí)間也增加。本研究結(jié)果也驗(yàn)證了控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間多于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃，而控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃的機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間多于控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃。

本研究采用固定鉛門(mén)模式，物理師需根據(jù)靶區(qū)形狀設(shè)定鉛門(mén)位置，一定程度上增加了計(jì)劃設(shè)計(jì)和優(yōu)化時(shí)間，并且分成7段弧也在一定程度上降低了治療效率。本研究的不足之處在于選取的是左側(cè)乳腺癌病例，未將右側(cè)乳腺癌病例納入研究，下一步將研究控制點(diǎn)間距對(duì)右側(cè)乳腺癌VMAT計(jì)劃的影響。乳腺癌靶區(qū)貼近淺表，X射線可以直接到達(dá)靶區(qū)，旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)照射中大部分角度的X射線無(wú)需穿過(guò)人體的正常組織，所以采用小角度的控制點(diǎn)間距會(huì)使計(jì)劃系統(tǒng)在進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化過(guò)程中更精細(xì)，優(yōu)化效果更好，但一定程度上也增加了機(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間。而鼻咽癌、肺癌等深部腫瘤的周?chē)Ｗo(hù)組織更多，劑量到達(dá)腫瘤的路徑更長(zhǎng)，研究結(jié)論是否同樣適用尚不清楚，后期本課題組將進(jìn)一步研究控制點(diǎn)間距對(duì)鼻咽癌、肺癌VMAT計(jì)劃的影響。

綜上所述，控制點(diǎn)間距為2°的VMAT計(jì)劃的靶區(qū)覆蓋度、靶區(qū)劑量均勻性以及OAR受量均優(yōu)于控制點(diǎn)間距為3°和4°的VMAT計(jì)劃，而控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃和控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃差異不大，但控制點(diǎn)間距為4°的VMAT計(jì)劃?rùn)C(jī)器跳數(shù)和出束時(shí)間低于控制點(diǎn)間距為3°的VMAT計(jì)劃。因此，建議在針對(duì)左側(cè)乳腺癌的VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，控制點(diǎn)間距優(yōu)先采用2°，其次為4°。