王 瑋 梅長(zhǎng)文 宮尚明 牛振洋

乳腺癌是女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤，術(shù)后放射治療可以提高治療效果，改善患者生存質(zhì)量[1-3］。研究表明，乳腺癌術(shù)后約10%～40%的患者可能會(huì)出現(xiàn)局部復(fù)發(fā)，其中胸壁復(fù)發(fā)最為常見[4-5］。而在分次放射治療過程中，擺位誤差常導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)無法獲得足夠的照射劑量，從而影響治療效果[6-7］。因此，在實(shí)際工作中如何降低擺位誤差是目前研究的重點(diǎn)。機(jī)載千伏級(jí)錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描（kilovoltage cone beam computed tomography，kV-CBCT）是直線加速器和影像設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，通過獲取患者kV-CBCT 圖像和計(jì)劃CT 進(jìn)行配準(zhǔn)，計(jì)算擺位誤差，并在線校正治療床位置，最大限度降低擺位誤差對(duì)放射治療的影響[8］。本研究通過比較左乳癌術(shù)后患者前3 次放射治療的kV-CBCT 圖像與計(jì)劃CT 的配準(zhǔn)結(jié)果，得到擺位誤差，進(jìn)而研究擺位誤差對(duì)患者放射治療劑量分布的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021 年9 月至2022 年12 月在宣城市人民醫(yī)院接受放射治療的左乳癌術(shù)后患者30例，年齡31～74 歲，中位年齡57 歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①原發(fā)于左側(cè)，活檢病理為乳腺癌，并接受乳腺癌根治術(shù)；②接受術(shù)后輔助放射治療，靶區(qū)包括胸壁加鎖骨上下淋巴引流區(qū)；③處方劑量為50 Gy/25 fx。排除標(biāo)準(zhǔn)：①原發(fā)于右側(cè)或雙側(cè)的乳腺癌患者；②患者一般情況差，不能主動(dòng)配合擺位的；③kV-CBCT 掃描次數(shù)不夠或圖像質(zhì)量不佳。

1.2 方法

1.2.1 模擬定位與靶區(qū)勾畫 所有患者均為仰臥位，采用乳腺專用托架，并以真空墊固定。在平靜呼吸狀態(tài)下，行CT 模擬定位掃描，掃描層厚為5 mm，掃描范圍從乳突至膈肌下緣。定位完成后由放射治療醫(yī)師依照國際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)83 號(hào)報(bào)告[9］和乳腺癌放射治療靶區(qū)勾畫指南[10］，結(jié)合患者病情，使用MONACO 治療計(jì)劃系統(tǒng)勾畫靶區(qū)和危及器官。臨床靶區(qū)范圍為鎖骨上、下淋巴引流區(qū)和胸壁區(qū)，計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）由臨床靶區(qū)在三維方向均勻外放5 mm 并內(nèi)收至皮膚下3 mm 生成，淺表區(qū)域?yàn)镻TV 至皮膚表面間的3 mm 區(qū)域。危及器官勾畫包括：患側(cè)肺、健側(cè)肺、健側(cè)乳腺、心臟和脊髓。靶區(qū)和危及器官勾畫完成后由同一名具有20 年放射治療經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)職稱醫(yī)師審核確認(rèn)。

1.2.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 30 例左乳癌患者的調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃均采用MONACO 治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)，治療機(jī)為醫(yī)科達(dá)Synergy 型加速器，能量為6 mV-X 射線，采用蒙特卡洛算法，3 mm 計(jì)算網(wǎng)格，5 野共面照射，射野角度分別為兩對(duì)切線方向野和一個(gè)零度野，并選用自動(dòng)邊界外放功能（該值設(shè)為2 cm）。所有患者處方劑量均為50 Gy 并歸一至95% PTV，每周5 次，5 周完成。

靶區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：PTV 的D2、D98、D95、Dmean、均勻性 指數(shù)（homogeneity index， HI）和（conformity index，CI），其中HI 計(jì)算公式為：HI=（D2-D98）/D50，HI 越小表示靶區(qū)劑量越均勻；CI 計(jì)算公式為：CI=VTref2/（VT×Vref），式中VTref為處方劑量包繞的靶區(qū)體積，VT 為靶區(qū)體積，Vref為處方劑量包繞的全部體積，CI 越接近1，適形度越高。危及器官的評(píng)價(jià)指標(biāo)為：患側(cè)肺的V5、V20、V30、Dmean；健側(cè)肺的V5；健側(cè)乳腺的Dmean；心臟的Dmean、V5；脊髓的Dmax。所有治療計(jì)劃均由上級(jí)物理師和醫(yī)師共同審核通過。

1.2.3 kV-CBCT 掃描與圖像配準(zhǔn) 患者首次治療擺位由放射治療醫(yī)師、物理師和技師共同參與，擺位完成后進(jìn)行第1 次kV-CBCT 掃描。首先，在圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)中，采用基于灰度值自動(dòng)配準(zhǔn)的方法，對(duì)采集的kVCBCT 圖像與計(jì)劃CT 圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，由放射治療醫(yī)師對(duì)自動(dòng)配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估并手動(dòng)調(diào)整直至滿意。其次，由圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出擺位誤差值。最后，將擺位誤差值發(fā)送至加速器系統(tǒng)，由加速器系統(tǒng)對(duì)治療床位置進(jìn)行校正。所有患者前3 次放射治療前均行kV-CBCT 掃描，采用上述相同的配準(zhǔn)方式，并記錄每位患者左右（X）、頭腳（Y）和胸背（Z）方向的擺位誤差值。

1.2.4 TPS模擬存在擺位誤差的計(jì)劃 以第1 次配準(zhǔn)結(jié)果為校正前的擺位誤差，以第2、3 次配準(zhǔn)結(jié)果為校正后的擺位誤差。將每位患者經(jīng)審核并實(shí)際應(yīng)用于治療的計(jì)劃命名為治療計(jì)劃（treatment plan，T-Plan）。復(fù)制T-Plan，分別按照校正前、后誤差值平移復(fù)制的TPlan 等中心點(diǎn)，生成校正前的計(jì)劃（simulated plan，SPlan）和校正后的計(jì)劃（corrected plan，C-Plan）。比較3組計(jì)劃在PTV、淺表區(qū)域和危及器官的劑量學(xué)差異。

1.2.5 計(jì)劃的劑量驗(yàn)證 在治療計(jì)劃系統(tǒng)中，將TPlan 計(jì)劃機(jī)架角和準(zhǔn)直器角均歸零并移植到miniPhantom 模體，計(jì)算劑量分布并導(dǎo)出等中心層面劑量分布文件至My QA 軟件。采用MatriXX 二維電離室矩陣，分別按照第1 次配準(zhǔn)結(jié)果和第2、3 次配準(zhǔn)結(jié)果移動(dòng)治療床，模擬校正擺位誤差前、后的計(jì)劃，使用角度歸零多野合成的方法進(jìn)行劑量驗(yàn)證測(cè)量，伽馬通過率計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為3 mm/3%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以xˉ±s表示，偏態(tài)分布計(jì)量資料以M（P25，P75）表示。對(duì)于符合正態(tài)分布的結(jié)果采用單因素方差分析，符合方差齊性的事后兩兩比較采用LSD 檢驗(yàn)，否則使用Dunnett'st檢驗(yàn)。不符合正態(tài)分布的結(jié)果采用Friedman 檢驗(yàn)，采用Bonferroni 法校正顯著性水平進(jìn)行事后兩兩比較。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差結(jié)果 30 例患者共接受90 次kVCBCT 掃描，第1 次配準(zhǔn)結(jié)果顯示，X、Y、Z 方向5mm 內(nèi)擺位誤差分別占73.33%（22/30）、83.33%（25/30）和70.00%（21/30），第2、3 次配準(zhǔn)結(jié)果顯示，X、Y、Z 方向擺位誤差均小于3 mm。校正后的X、Y、Z 方向擺位誤差和校正前相比均下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 前3次kV-CBCT掃描圖像配準(zhǔn)結(jié)果（mm）

2.2 擺位誤差對(duì)PTV 與淺表區(qū)域劑量分布的影響 3組計(jì)劃的PTVD98、D95、Dmean、HI、CI 和淺表區(qū)域Dmean間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），兩兩比較結(jié)果顯示，S-Plan 和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），C-Plan 和T-Plan 間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。3 組計(jì)劃劑量分布云圖和劑量-體積直方圖見圖1、2。

圖1 3組計(jì)劃劑量分布云圖比較

圖2 3組計(jì)劃劑量-體積直方圖比較

表2 30例患者PTV和淺表區(qū)域劑量比較

2.3 擺位誤差對(duì)危及器官劑量分布的影響 3 組計(jì)劃的患側(cè)肺V5、V20、V30、Dmean、心臟Dmean、V5和脊髓Dmax間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），兩兩比較結(jié)果顯示，S-Plan 和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），C-Plan 和T-Plan 間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。健側(cè)肺V5和健側(cè)乳腺Dmean間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

表3 30例患者OARs劑量比較

2.4 擺位誤差對(duì)劑量驗(yàn)證的影響 T-Plan、S-Plan 和C-Plan 的 伽 馬 通 過 率 分 別 為：（96.89±0.82）%、（94.80±1.10）%、（96.68±0.94）%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=43.057，P＜0.001），兩兩比較結(jié)果顯示，S-Plan和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），C-Plan 和T-Plan 間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.392）。

3 討論

分次放射治療模式下，擺位的準(zhǔn)確性和重復(fù)性是制約放射治療效果的關(guān)鍵因素。醫(yī)科達(dá)加速器通過X射線容積成像（X-ray volume image，XVI）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)kVCBCT 掃描與成像。XVI 系統(tǒng)通過將kV-CBCT 圖像與計(jì)劃CT 圖像配準(zhǔn)后，由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算患者在X、Y 和Z方向的擺位誤差，并在線校正患者體位，從而提高放射治療的精準(zhǔn)性[11-13］。根據(jù)誤差的來源和性質(zhì)不同，擺位誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差具有規(guī)律性，主要與設(shè)備有關(guān)，能夠減小甚至消除；隨機(jī)誤差具有隨機(jī)性，是不可預(yù)知的，主要與患者的體型變化、器官運(yùn)動(dòng)及擺位有關(guān)。

XVI 系統(tǒng)提供多種配準(zhǔn)方式，由于乳腺術(shù)后胸壁缺乏特定的骨性標(biāo)識(shí)，因此本研究采用基于灰度值自動(dòng)配準(zhǔn)結(jié)合手動(dòng)調(diào)整的配準(zhǔn)方式。本研究結(jié)果表明，第一次放射治療的擺位誤差中，無論是否考慮誤差方向，Z 軸偏差均最大。這與曹井麗等[14］研究結(jié)果相同，原因是治療前患者呼吸訓(xùn)練不足，緊張導(dǎo)致的呼吸幅度過大。第二、三次放射治療是在第一次掃描并校正患者體位后，從結(jié)果來看，X、Y、Z 方向擺位誤差均呈下降趨勢(shì)。這一結(jié)果表明，利用kV-CBCT 校正患者體位可靠性高、重復(fù)性強(qiáng)。包興等[15］對(duì)保乳術(shù)后患者的研究也表明，前3 次連續(xù)CBCT 會(huì)減小放射治療過程中的擺位誤差。

擺位誤差是影響放射治療精確實(shí)施的關(guān)鍵因素，無疑會(huì)影響劑量分布。系統(tǒng)誤差導(dǎo)致劑量分布的整體偏移，隨機(jī)誤差導(dǎo)致靶區(qū)邊緣劑量的改變，使得其凹凸變化與治療計(jì)劃不一致。所以擺位誤差使得實(shí)際照射的劑量分布與計(jì)劃的劑量分布存在偏差，臨床上不能準(zhǔn)確評(píng)估靶區(qū)及正常組織的受照劑量。本研究結(jié)果顯示，相較于T-Plan，S-Plan 的靶區(qū)劑量下降相對(duì)明顯，而C-Plan 變化較小差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。胸壁是乳腺癌術(shù)后最常見的復(fù)發(fā)部位，其中皮膚層復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)最高[16］，因此保證淺表區(qū)域劑量對(duì)于臨床評(píng)估調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃尤其重要[17］。本研究結(jié)果表明，S-Plan 組的淺表區(qū)域 Dmean低于T-Plan（P＜0.05），而C-Plan 和TPlan 間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。因此，采用kVCBCT 減少擺位誤差，確保淺表區(qū)域獲得足夠的照射劑量，對(duì)乳腺癌術(shù)后放射治療有重要意義。

放射性肺損傷和心臟損傷是乳腺癌術(shù)后放射治療的常見并發(fā)癥?，F(xiàn)有研究表明，影響乳腺癌術(shù)后放射性肺損傷的因素主要有患側(cè)肺V5、V20和Dmean[18］。在乳腺癌術(shù)后放射治療中，左乳癌和右乳癌對(duì)于心臟的劑量限值不同，差異較大[10］，為減少劑量限值不同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，本研究所選取的患者均為原發(fā)于左側(cè)。本研究結(jié)果顯示，幾乎所有的危及器官劑量學(xué)指標(biāo)，SPlan 都高于T-Plan，這與羅惠煌等[19］研究結(jié)果相似。只有健側(cè)肺V5和健側(cè)乳腺Dmean的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，筆者分析是由于本研究中，射野未直接穿過健側(cè)肺和健側(cè)乳腺，移動(dòng)中心點(diǎn)對(duì)其劑量影響很小。C-Plan 和T-Plan 相比較，所有的危及器官劑量學(xué)指標(biāo)變化均很微小。相關(guān)研究表明，呼吸運(yùn)動(dòng)、kV-CBCT 掃描頻率也是乳腺癌擺位誤差的重要影響因素[20-21］，后續(xù)研究中，可納入更多病例，并進(jìn)一步探索放射治療期間呼吸運(yùn)動(dòng)、kV-CBCT 驗(yàn)證頻率對(duì)擺位誤差和劑量分布的影響，以期更好地為臨床治療提供指導(dǎo)。

第一次放射治療行kV-CBCT 掃描后圖像配準(zhǔn)得到的誤差可以看作系統(tǒng)誤差，其產(chǎn)生于從患者定位制模開始，經(jīng)過CT 定位掃描、靶區(qū)勾畫、計(jì)劃設(shè)計(jì)評(píng)估、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊铀倨骷笆状螖[位治療整個(gè)過程中，首次治療對(duì)該誤差進(jìn)行補(bǔ)償后，第二、三次放射治療行kV-CBCT 掃描后圖像配準(zhǔn)得到的誤差大為降低，可以看作治療分次間的隨機(jī)誤差。對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償后，在隨機(jī)誤差無法避免的情況下，C-Plan 和T-Plan的整體劑量分布一致，不管是靶區(qū)的劑量還是危及器官的受照劑量，其劑量偏差都在臨床要求范圍內(nèi)。本研究中的劑量驗(yàn)證工作得出了同樣的結(jié)果，系統(tǒng)誤差不進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那闆r下，伽馬通過率降低2%左右，進(jìn)行補(bǔ)償后隨機(jī)誤差存在的情況下，伽馬通過率基本一致。這與沈浩等[22］使用ArcCHECK 研究擺位誤差對(duì)容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)劑量驗(yàn)證影響的結(jié)果一致。另調(diào)強(qiáng)放射治療具有高度適形性和計(jì)劃實(shí)施的復(fù)雜性，在臨床治療前對(duì)每位患者的放射治療計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證也是必須開展的工作[23］。

綜上所述，左乳癌術(shù)后患者放射治療前進(jìn)行kVCBCT 掃描、圖像配準(zhǔn)和校正患者治療體位，可以減少擺位誤差，并具有良好的可靠性和可重復(fù)性。擺位誤差會(huì)影響實(shí)際放射治療時(shí)PTV、OARs 和淺表區(qū)域的劑量分布，通過使用kV-CBCT 校正患者治療體位對(duì)于左乳癌術(shù)后患者放射治療的精準(zhǔn)實(shí)施具有重要意義。