中华放射医学与防护杂志  2018, Vol. 38 Issue (9): 675-679   PDF    
引用本文
夏校春, 宁丽华, 严森祥. 乳腺癌放疗中两种不同摆位方式的剂量分布及摆位误差比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2018, 38(9): 675-679, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2018.09.007.
乳腺癌放疗中两种不同摆位方式的剂量分布及摆位误差比较
夏校春 , 宁丽华 , 严森祥     
310000 杭州, 浙江大学医学院附属第一医院放疗科
收稿日期: 2018-04-27
通信作者: 严森祥, Email:yansenxiang@zju.edu.cn
[摘要] 目的 比较研究乳腺癌放射治疗成角度胸前板（ABB）和平板胸前板（PBB）两种摆位方法治疗计划的剂量学参数及摆位误差。方法 选取2017年3月至2018年1月在浙江大学医学院附属第一医院就诊的20例左侧乳腺癌术后患者病例资料，按不同摆位方法分ABB组和PBB组，每组10例，在定位扫描的CT图像上勾画靶区、心脏和肺等结构。计划设计采用切线野中野（FIF）技术，比较两种摆位方法治疗计划的计划靶区体积（PTV）、肺、心脏的剂量学参数及摆位误差。结果 两种摆位方式治疗计划在肿瘤靶区覆盖方面差异无统计学意义（P>0.05）。患侧肺V20 ABB组和PBB组分别为（11.2±3.2）%和（15.9±5.3）%，两组比较差异有统计学意义（t=-2，47，P < 0.05），V30 ABB组和PBB组分别为（9.8±1.5）%和（12.9±2.2）%，两组比较差异有统计学意义（t=-4.46，P < 0.05）。心脏剂量V25 ABB组和PBB组分别为（1.9±0.2）%和（2.8±0.4）%，两组比较差异有统计学意义（t=-8.28，P < 0.05），V30 ABB组和PBB组分别为（1.8±0.1）%和（2.7±0.3）%，两组比较差异有统计学意义（t=-8.34，P < 0.05），心脏平均剂量Dmean ABB组和PBB组分别为（3.0±0.5）和（5.3±1.2）Gy，两组比较差异有统计学意义（t=5.58，P < 0.05）。ABB摆位在左右（LR）、上下（SI）、前后（AP）的平移误差分别为（3.23±2.63）、（5.42±3.22）、（4.58±2.30）mm，在θ、Φ、ψ方向的旋转误差分别为（1.60±0.56）°、（3.40±1.65）°、（2.50±1.72）°。PBB摆位误差在LR、SI、AP的平移误差分别为（2.35±1.22）、（2.17±1.29）、（2.27±1.58）mm，在θ、Φ、ψ方向的旋转误差分别为（1.37±0.43）°、（1.79±0.71）°、（2.06±0.63）°，且进出SI、前后AP、侧翻Φ误差，两组比较差异均有统计学意义（t=3.06，2.80，3.33，P < 0.05）。结论 两种摆位方式治疗计划在肿瘤靶区覆盖方面差异无统计学意义，ABB摆位方式对正常组织的保护效果优于PBB摆位方式。但摆位精度PBB比ABB摆位方式更具优势。
[关键词] 乳腺癌     放射治疗     固定方式     剂量     摆位误差    
Companison of dose distribution and setup error of two different positions and immobilization techniques in breast cancer radiotherapy
Xia Xiaochun, Ning Lihua, Yan Senxiang     
Department of Radiation Oncology, The First Affiliated Hospital, Zhejiang University, Hangzhou 310000, China
Corresponding author: Yan Senxiang, Email: yansenxiang@zju.edu.cn
[Abstract] Objective To compare the dose distribution and setup error of angled breast board position (ABB) with plain breast board position (PBB) in breast cancer radiotherapy. Methods Twenty consecutive postoperative left breast cancer patients in the First Affiliated Hospital, Zhejiang University were enrolled from March 2017 to January 2018. All cases were assigned into the ABB and PBB groups according to positions and there were 10 cases in each groups respectively. The target volume, heart and lung structures were defined on the CT images of the localized scan. The plan was designed using the field in field (FIF) technique to compare the dosimetric parameters of the PTV, lung, and heart treatments, and the setup errors for the two different positions. Results The ipsilateral lung V20[ABB:(11.2±3.2)%, PBB:(15.9±5.3)%, t=-2.47, P < 0.05], and V30[ABB:(9.8±1.5)%, PBB:(12.9±2.2)%, t=-4.46, P < 0.05] were both statistically significant for the two different position and immobilization. Heart dose V25[ABB:(1.9±0.2)%, PBB:(2.8±0.4)%, t=-8.28, P < 0.05], V30[ABB:(1.8±0.1)%, PBB:(2.7±0.3)%, t=-8.34, P < 0.05], and Dmean of heart[ABB:(3.0±0.5)Gy, PBB:(5.3±1.2)Gy, t=5.58, P < 0.05] were all statistically significant for the two different positions. The translational errors of ABB and PBB on LR, SI, and AP were (3.23±2.63), (5.42±3.22), (4.58±2.30) mm, and (2.35±1.22), (2.17±1.29), (2.27±1.58) mm, respectively. The rotation errors of pitch(θ), yaw(Φ) and roll(ψ) for ABB and PBB were (1.60±0.56)°, (3.40±1.65)°, (2.50±1.72)°, and (1.37±0.43)°, (1.79±0.71)°, (2.06±0.63)°, respectively. Meanwhile, the in-and out-SI, anterior and posterior AP, yaw rotation error(Φ) were also statistically significant(t=3.06, 2.80, 3.33, P < 0.05). Conclusions There is no statistically significant difference in the tumor target between the two position and immobilization techniques. However, the ABB is better than the PBB in normal tissue sparing while the setup accuracy of PBB is better than the ABB.
[Key words] Breast cancer     Radiotherapy     Position and immobilization     Dosimetric     Setup error    

乳腺癌保乳术后辅助放疗对肿瘤局部控制的作用已得到广泛认可，也是乳腺癌治疗的必要组成部分[1-2], 但乳腺癌放疗计划设计难度较大，因为需要在不规则的形状靶区内做到剂量分布适形，同时又要充分保护周围的正常组织。通常会采用两个方向相反的楔形切线野(SWT)，这一照射方式是治疗全乳或胸壁的标准设野技术。然而，其不足之处在于治疗计划剂量分布的不均匀可能导致晚期放射性不良反应和较差的乳房美容效果[3-4]。因此，为了获得更好的剂量均匀度，需进一步研究不同的治疗计划实现方式及摆位技术。剂量分布的差异主要受乳腺表面轮廓，上下界或左右水平方向不同正常组织之间的电子密度差异，如肺和骨头之间电子密度差异的影响[5]。在治疗计划中使用野中野(FIF)技术是获得较好剂量分布的方法之一[6]。利用定制的物理补偿器来提高乳腺癌的剂量分布也是可行方法之一，但是物理补偿器的制作需要耗费较大的人力和物力[7]。使用静态楔形板是较为普遍的方法，但是其剂量分布较定制的物理补偿器和动态楔形板差[8]。计划设计的另一个挑战是一些正常组织离靶区太近，如肺和心脏。剂量分布的不均匀会增加这些正常组织的不良反应[9-11]。本研究旨在通过分析乳腺癌放射治疗成角度胸前板(ABB)和平板胸前板(PBB)两种摆位方法治疗计划的剂量学参数及摆位误差差异，探索适用于左侧乳腺癌辅助放射治疗的最佳摆位技术。

资料与方法

1.临床资料：选取2017年3月至2018年1月在浙江大学医学院附属第一医院就诊的20例左侧乳腺癌术后患者病例资料，年龄38~66岁，均为女性。其中原发肿瘤分期T2期12例、T1期8例。所有患者都进行了保乳手术，5例患者淋巴结阳性，组织亚型分析只发现1例小叶模型，所有患者均签署知情同意书，并按不同摆位方式分为ABB组和PBB组，每组10例。

2. CT模拟定位及摆位方式选择

(1) ABB摆位，患者取仰卧位躺于角度胸前板，调整肘部和手腕到合适位置，医生通过触诊并利用不透明标记线界定乳房组织上界(第2肋间隙)、下界(对侧乳房组织下2 cm)、中线和横向(腋中线)界线。利用CT模拟机(德国西门子公司，Siemens Sensation Open)获取患者的断层图像信息，层厚设置为3 mm，所有患者均未注射造影剂。

(2) PBB摆位：所有患者再仰卧躺于胸前板，以ABB体位相同的步骤及扫描参数进行模拟定位CT扫描。患者的两组摆位模式CT扫描图像均通过DICOM网络系统传输到治疗计划系统(Eclipse Treatment Planning System 8.9.15, 美国瓦里安公司)。

3.靶区及危及器官勾画定义：所有患者均由放疗医师在CT图像上根据体表定位标记及丹麦乳腺癌合作组(DBCG)的指南及图库勾画全乳照射的临床靶区(CTV)[12]，CTV外扩5 mm生成计划靶区体积(PTV)，PTV前界修回至皮下5 mm，后界修回至胸壁与肺交界处，同时勾画心脏、左侧肺脏及对侧乳腺等组织定义为危及器官(OAR)。两种摆位方式病例CTV勾画及PTV外扩原则一致。分别对ABB和PBB两组摆位模式的患者进行计划设计，照射方式为适形放疗，设置2个主切线野，采用野中野技术，每个切线野分为2~3个子野，通过调整横断面、矢状位和冠状位来设计和匹配精确的切线野，并进一步调整准直器角和机架角度来确保靶区被完全覆盖，同时尽量减少正常器官的照射剂量。调整优化各野剂量权重，提高靶区剂量均匀性，处方剂量为50 Gy，分次剂量为200 cGy/次，共25次照射。剂量限制包括患侧肺体积的20%接受的剂量 < 20 Gy，心脏体积的20%被照射剂量 < 30 Gy。

4.治疗计划剂量学参数：比较ABB和PBB摆位方式治疗计划参数的剂量均匀度指数(DHI), DHI=(D2%-D98%)/D50%；95%~107%处方剂量包括的PTV体积(PTV95%~107%)；< 95%和 > 107%的PTV体积分别为PTV < 95%及PTV > 107%; 患侧肺V20、患侧肺V30、对侧肺的平均剂量、心脏V25、V30及平均剂量Dmean。

5.患者摆位偏差：两组患者在加速器治疗床上的摆位方式与模拟定位的摆位方式一致。从治疗开始到结束每周1次治疗前进行锥形束CT(CBCT)图像采集，并与计划CT图像进行比对。选择乳腺靶区所在层面作为感兴趣区进行自动配准，再进行手动调整确定。记录摆位偏差数据，包括：左右(LR)、上下(SI)、前后(AP)、以及分别以LR、SI、AP为轴的俯仰(θ)、侧翻(Φ)、偏转(ψ)的偏差。

6.统计学处理：采用SPSS 13.0统计软件进行数据分析。连续变量的分析主要为中位数、标准差、均值、最小值和最大值等，满足正态分布的数据采用t检验。对于那些不满足正态分布的变量，用MannWhitney U test进行两组间的比较，其中Wilcoxon test被选择用来比较相互关联的两组。P < 0.05为差异具有统计学意义。

结果

1. ABB和PBB摆位方式治疗计划剂量学参数比较：两种摆位方式治疗计划在肿瘤靶区覆盖方面差异无统计学意义(P > 0.05)。但ABB摆位方式对正常组织的保护效果优于PBB摆位方式。患侧肺V20 ABB组和PBB组分别为(11.2±3.2)%和(15.9±5.3)%, 两组比较差异有统计学意义(t=-2.47，P < 0.05), V30 ABB组和PBB组分别为(9.8±1.5)%和(12.9±2.2)%, 两组比较差异有统计学意义(t=-4.46, P < 0.05)。在心脏V25ABB组比PBB组低了0.9%，分别为(1.9±0.2)%和(2.8±0.4)%, 两组比较差异有统计学意义(t=-8.28，P < 0.05)，V30 ABB组和PBB组分别为(1.8±0.1)%和(2.7±0.3)%, 两组比较差异有统计学意义(t=-8.34，P < 0.05)，心脏平均剂量ABB组比PBB组也低了2.3 Gy，Dmean ABB组和PBB组分别为(3.0±0.5)和(5.3±1.2) Gy, 两组比较差异有统计学意义(t=5.58，P < 0.05)，见表 1。

表 1 两组乳腺癌患者不同定位方式的计划剂量(x±s) Table 1 Dosimetric comparison of two plans with ABB and PBB position(x±s)

2.ABB和PBB摆位方式摆位偏差比较：ABB摆位和PBB摆位在LR、SI、AP方向的平移误差分别为(3.23±2.63)、(5.42±3.22)、(4.58±2.30) mm和(2.35±1.22)、(2.17±1.29)、(2.27±1.58) mm。ABB和PBB摆位在俯仰(θ)、侧翻(Φ)、偏转(ψ)方向的旋转误差为(1.60±0.56)°、(3.40±1.65)°、(2.50±1.72)°和(1.37±0.43)°、(1.79±0.71)°、(2.06±0.63)°。PBB摆位方式相比ABB摆位方式在患者上下、前后和侧翻旋转方向的摆位精度比较差异有统计学意义(t=3.06、2.80、3.33, P < 0.05)，见表 2。

表 2 两组乳腺癌患者不同定位方式摆位误差(x±s) Table 2 Setup error comparison of two plans with ABB and PBB position(x±s)

讨论

由于乳腺癌保乳术后辅助性放射治疗需要尽可能在靶区内实现剂量的均匀分布，同时要充分保护周围的正常组织，因此它的计划设计相对比较困难。需要研究不同的摆位方法和治疗计划技术来尽可能地提高计划剂量均匀性。目前，在乳腺癌放疗过程中，体位固定方法多种多样，从早期的平卧垫枕和楔形枕，到后来真空垫及乳腺托架的应用，其摆位误差有很大程度的提高。曹鸿斌等[13]研究分析乳腺癌患者使用真空袋固定摆位误差，摆位误差 < 3 mm。臧志芳等[14]报道了68例使用乳腺托架固定治疗乳腺癌患者，其摆位误差与前者相近。但当前对于乳腺托架成角和平板两种摆位方式来研究剂量学参数及摆位误差报道的相关文献较少。因此，本研究20例患者在同为仰卧位摆位情况下，成角度胸前板和平板胸前板两种摆位方式的治疗计划在靶区覆盖率方面没有显著的差异，但成角度胸前板摆位方式可以有效地降低肺和心脏等正常器官的受照剂量。这可能是因为：①成角度胸前板的应用使患者的躯干方向与水平方向呈一定的角度，使得患者的乳腺组织与平卧状态相比，下垂的趋势更加明显，这增加了乳腺组织(靶区)与危及器官之间的距离。②成角度胸前板的应用，抬高患者的上胸部，使得患者肺尖组织外移，可以减少肺尖组织的受照剂量(放射性肺损伤中其至关重要的因素是肺受照射剂量，因此，在现有临床技术条件下，降低放射性肺损伤的关键在于优化放疗靶区、改进放疗技术，既可以完成顺利放疗计划，又可以减少肺受照体积和受照剂量，减少肺部不必要的损伤)。③成角度胸前板的应用，抬高患者的上胸部，可能使得患者心脏组织下移并减少心脏组织的受照剂量。

尽管存在上述可能的因素，由于乳腺癌患者术后原有解剖结构的改变、患者手臂上举的牵引作用以及定位体位和固定方式的不同等原因，导致乳腺癌靶区和周围正常组织形状和位置分次内及分次间的不确定性增加，从而影响乳腺癌放疗剂量的精确分布。这不仅可能导致靶区的欠量，还增加了周围正常组织额外照射的风险[15]。本研究中PBB摆位方式相比于ABB摆位的整体摆位精确度有了显著的提升，PBB摆位方式可以为患者提供精确的手握引导和颈部、体部的模具固定，有效提高了患者的摆位复位的可靠性和治疗实施过程中的稳定性。结果显示PBB摆位相比ABB摆位在进出和前后方向的平移摆位精确度有了显著提升，这主要因为颈部和体部模具的限制，不但提升了患者体位固定的稳定性，同时还能减少了因患者呼吸幅度的不同和不自主运动导致的治疗分次内的靶区位移。而个体化设计的手握位置和乳腺垫为手臂提供了有效支撑，保证了手臂上举的可重复性，有效降低了摆位侧向旋转的误差。为乳腺癌放疗剂量的准确投照提供了保障。

综上所述，在相同的处方剂量下，采用角度胸前板(ABB)摆位方式对肺和心脏等正常组器官的保护与平板胸前板(PBB)摆位方式相比更具优势，但摆位精度方面PBB比ABB摆位方式更具优势。

利益冲突 本文作者与单位没有因此项研究工作接受过第三方的资助或服务，不存在与本工作职责相冲突的经济利益
作者贡献声明 夏校春负责研究的具体实施和论文撰写；宁丽华负责论文修定; 严森祥参与论文选题与设计
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