2017, Vol. 37
2. 250117 济南, 山东大学附属山东省肿瘤医院放疗科
2. Department of Radiation Oncology, Shandong Cancer Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan 250117, China
乳腺癌根治术后照射范围广，并且形状不规则，邻近心脏、肺等危及器官，调强放疗(IMRT)技术可以提高靶区适形度，改善靶区剂量分布，同时减少周围危及器官的照射，避免常规照射技术中可能存在的照射野交界处或者靶区内的剂量冷热点[1-4]。因此，IMRT技术在乳腺癌的治疗中得到应用和发展。但是，有些学者认为乳腺癌的调强放疗中，虽然减少了正常组织的照射剂量，但是接受低剂量照射的体积明显增加，而较大体积的正常组织如对侧乳腺和肺接受低剂量的照射可能是放射诱导第二原发肿瘤的关键因素[5]。因此，如何在确保靶区适形度和均匀性的基础上，尽量降低危及器官受照的低剂量体积尤为重要。本研究通过比较乳腺癌根治术后两组IMRT计划制定方法在心肺剂量学方面的特点，旨在保证靶区剂量均匀性和适形度的前提下，尽可能降低心脏和肺受照的低剂量体积。
资料与方法1.病例选取与CT模拟定位：选择10例左侧乳腺癌根治术后接受放疗的患者，年龄36~53岁，中位年龄45岁。采用乳腺托架定位，患者仰卧位，双臂外展上举，在自由平静呼吸下进行扫描，层厚3 mm，扫描范围包括颈﹑胸以及上腹部，扫描后通过网络将CT图像传输至Pinnacle3 9.6(荷兰飞利浦公司)治疗计划系统。
2.靶区定义与危及器官勾画：在CT图像上勾画临床靶区(CTV), 包括锁骨上淋巴结引流区和胸壁区，CTV外放5 mm定义为计划靶区(PTV)，胸壁加5 mm填充物，锁骨上淋巴结引流区的前界为皮下3 mm，胸壁的前界为皮肤。10例患者PTV体积范围为762.78~1 253.05 cm3。在CT图像上逐层勾画危及器官，包括脊髓、双侧肺和心脏和健侧乳腺。
3.治疗计划设计：对每例患者分别制定不固定二级准直器位置(IMRT-1) 和固定二级准直器位置(IMRT-2) 两组逆向IMRT计划。两组计划均采用的是Varian Trilogy直线加速器(美国瓦里安公司)6 MV X射线，处方剂量为2 Gy/次，共25次，总剂量为50 Gy。具体计划设计方案如下：IMRT-1采用0°、40°以及两个切线野方向射野，二级准直器的位置不做限制，IMRT-2保持射野方向和优化参数与IMRT-1相同，0°、40°野二级准直器位置固定在锁骨上区的下界。IMRT计划参数设置：最大子野数60，最小子野面积9 cm2，最小子野跳数5 MU。计划设计目标为处方剂量包绕95%的靶区体积，危及器官的剂量:同侧肺V5 < 60%、V20 < 30%；心脏V30 < 10%；对侧乳腺最大剂量 < 5 Gy。
4.计划结果的评价：利用剂量体积直方图(DVH)评价两组计划靶区、危及器官的剂量参数及MU。靶区评价参数：PTV最大剂量(D1)、最小剂量(D99)(D1和D99分别为1%和99%的PTV体积超过的剂量)，平均剂量(Dmean)，接受95%处方剂量的PTV百分体积(V95%)，接受100%处方剂量的PTV百分体积(V100%)，接受110%处方剂量的PTV百分体积(V110%)，适形指数(CI)和均匀性指数(HI)。危及器官的剂量参数包括患侧肺的V5、V10、V20、V30以及Dmean﹑健侧肺的Dmean、心脏V30和心脏Dmean、对侧乳腺Dmean。CI计算公式为：CI=VTref /VT× VTref / Vref，式中VTref为参考等剂量线所覆盖的靶体积, VT为靶体积，Vref为参考等剂量线所覆盖的总体积。CI值的范围是0~1，值越大，适形度越好[6]。HI计算公式为：HI=(D2－D98)/D处方×100%，式中，D2为DVH图中2%的靶区体积对应的剂量，D98为DVH图中98%的靶区体积对应的剂量，D处方为计划给予的处方剂量，HI值越小，说明靶区内剂量均匀性越好[6]。
5.统计学处理：数据以x ±s表示，采用SPSS 13.0软件进行分析，数据为非正态分布，配对参数行非参数Wilcoxon符号秩和检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
结果1.剂量分布：两组计划的靶区剂量分布均可满足临床要求，图 1为1例患者的DVH图，DVH图显示两者之间存在一定差异，危及器官的低剂量区IMRT-1明显高于IMRT-2。
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图 1 1例患者IMRT-1和IMRT-2剂量-体积直方图 注：IMRT-1.不固定二级准直器位置调强计划；IMRT-2.固定二级准直器位置调强计划 Figure 1 Dose-volume histogram for IMRT-1 and IMRT-2 data for one patient |
2.靶区剂量参数比较：两组计划的靶区剂量参数列于表 1。其中，两组计划PTV的V95和V100差异无统计学意义(P>0.05)，IMRT-1与IMRT-2靶区覆盖率相当，都能满足临床要求，从V110可以看出IMRT-2比IMRT-1的PTV高剂量区略低，但差异无统计学意义(P>0.05)；两组计划PTV的最大剂量、最小剂量和平均剂量相似，差异无统计学意义(P>0.05)。在PTV适形度上，IMRT-1要优于IMRT-2(Z=-2.316，P < 0.05)，但均匀性两者差异无统计学意义(P>0.05)。
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表 1 两组计划靶区剂量参数比较(x ±s) Table 1 Comparison of PTV between two treatment plans(x ±s) |
3.危及器官剂量参数比较
(1) 肺剂量参数比较：患侧肺V20、V30两组计划之间差异没有统计学意义(P>0.05)；患侧肺V5、V10 IMRT-2比IMRT-1分别平均降低了22.25%和6.75%，差异有统计学意义(Z=-2.805、-2.812，P < 0.05)，由图 1中能看到IMRT-1低剂量区明显高于IMRT-2；患侧肺平均受量IMRT-2低于IMRT-1，平均降低2 Gy，差异有统计学意义(Z=-2.521，P < 0.05，表 2)。
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表 2 两组计划患侧肺受照剂量的比较(x ±s) Table 2 Comparison of the ipsilateral lung between two treatment plans(x ±s) |
(2) 心脏、健侧肺和健侧乳腺剂量参数比较：结果列于表 3。由表 3可知，心脏V30两组计划之间差异无统计学意义(P>0.05)，心脏﹑健侧肺和健侧乳腺的平均剂量IMRT-2均明显低于IMRT-1，差异有统计学意义(Z=-2.666、-2.701、-2.310，P < 0.05)。
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表 3 两组计划心脏、健侧肺和健侧乳腺受照剂量参数比较(x ±s) Table 3 Comparison of the heart, contralateral lung and contralateral breast between two treatment plans(x ±s) |
4.机器跳数(MU)比较：IMRT-1与IMRT-2的平均MU分别为671.50±43.63和558.50±38.95，IMRT-2比IMRT-1平均减少17%，差异有统计学意义(Z=-2.803，P < 0.05)。
讨论乳腺癌的放射治疗不可避免地会将一部分心脏和肺暴露在照射野内，一些长期试验的随访表明，放射治疗可以增加缺血性心脏病的发生风险[7-8]。肺为放射线中度敏感器官，放射性肺损伤的严重程度与受照体积及剂量存在密切关系[9]，有文献报道乳腺癌放射性肺炎发生率为1%~5%[10]。Willner等[11]研究发现肺的V10每增加10%的肺体积后，放射性肺炎发生率也增加10%。因此，在乳腺癌根治术后调强放疗中，如何预防和降低放射性肺损伤和心脏损伤的发生率一直是临床研究的重点。
前期的乳腺癌根治术后锁骨上和胸壁区放疗计划研究表明，IMRT技术与三维适形放疗(3D-CRT)技术相比能有效地降低患侧肺受照射剂量[12]。然而，乳腺癌根治术后锁骨上和胸壁区不同IMRT计划方案能否进一步优化，值得探讨。卜路懿等[13]研究了固定准直器技术在左侧乳腺癌保乳术后调强计划中对靶区及心肺剂量学的影响，结果表明固定准直器技术能明显提高靶区适形度并减少心肺受照剂量体积。白曈等[14]、林秀桐等[15]应用二级准直器在鼻咽癌及脑部放疗计划设计中的研究表明，适当控制二级准直器的位置和角度能更好地减少散射线及漏射线对眼球特别是眼晶状体的影响。目前尚未见到固定二级准直器技术在乳腺癌根治术后锁上和胸壁区IMRT计划中的报道。
本研究分析固定与不固定二级准直器两组IMRT计划对左侧乳腺癌根治术后放疗患者靶区和危及器官的剂量分布差异，结果显示两组放疗计划靶区剂量均匀性和覆盖度相当；适形度方面IMRT-1要比IMRT-2要稍好一点，这可能与胸壁射野数目有关。IMRT-2中胸壁靶区一般采用两个切线野，对于胸壁较厚的患者，如果单纯采用切线野照射会导致胸壁靶区的适形度稍差，针对这种情况，在计划设计时也可以根据靶区走向增加一个收剂量线的射野，但是照射范围通过固定二级准直器的位置，尽量减少危及器官的低剂量照射体积。一项非小细胞肺癌放疗预测放射性肺损伤的前瞻性临床研究指出V5、V10与放射性肺炎发生相关，可作为放射性肺损伤有效的预测因子[16]。本研究中，左肺的V5和V10IMRT-2比IMRT-1明显降低，IMRT-2比IMRT-1分别平均降低了22.25%和6.75%，理论上可以降低放射性肺损伤的发生概率。Darby等[17]报道主要冠状动脉事件的发生率与心脏平均受量呈线性增加，心脏平均受量每增加1 Gy，主要冠状动脉事件的发生率增加7.4%。本研究中IMRT-2对心脏的保护也优于IMRT-1，IMRT-2心脏的平均受量较IMRT-1降低了2.75 Gy。因此，可认为IMRT-2能降低缺血性心脏病的发生率。IMRT-1采用4个大野，0°和40°穿过肺和心脏的体积比较大，理论上穿过肺和心脏的体积越大，肺和心脏受照的低剂量区越大，再加上逆向调强中包括许多小子野以及多叶准直器(MLC)叶片之间的漏散射影响。IMRT-2将二级准直器固定位置之后，胸壁靶区相当于只有两个切线野照射，切线野穿过肺和心脏的体积较小，同时固定二级准直器后，减少了漏散射线，从而使肺和心脏受照的低剂量区明显降低。
本研究中，在乳腺癌根治术后固定二级准直器IMRT计划可以减少穿过危及器官的体积，同时减少叶片之间的漏散射线，能较好地保护肺和心脏，降低并发症发生概率，提高患者的远期生存质量。固定二级准直器这一方法同样也可以用于其他部位肿瘤，来降低危及器官的低剂量区。
利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，未接受有关公司的任何赞助，不涉及各相关方的利益冲突作者贡献声明 张桂芳负责研究选题、采集数据、论文撰写；卢洁、尹勇指导论文修改及对学术问题进行解答；马长升、孙涛参与计划制定；韩大力负责病例收集工作及讨论建议
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