早期乳腺癌放射治疗可以降低肿瘤复发率，提高患者生存质量并延长生存时间^[1-2]。调强放射治疗(IMRT)通过使用多叶准直器(MLC)在野内的运动调整出不同的射束强度分布，提高了肿瘤剂量，降低了危及器官受量。IMRT具有优化时间短、固定射束角度可以规避正常组织等优势，乳腺癌应用比较广泛^[3-4]。传统加速器使用均整(FF)模式的射线得不到充分利用，非均整(FFF)模式射束提高了射线利用率，同时还具有诸多对临床有益的物理学特性^[5-6]，得到越来越多的重视，美国Varian公司新推出的Halcyon平台使用了FFF模式射束。普通加速器(如Trilogy)配有钨门，乳腺癌IMRT计划优化时可根据需要固定，以进一步降低正常组织受量。Halcyon加速器取消了坞门，但配置了双层高速低漏射MLC，本研究分析Halcyon平台及Trilogy平台治疗左侧乳腺癌IMRT的计划质量及执行效率。

1.一般资料：采用数表法随机选取山东省肿瘤医院2018年5月至2018年10月在Trilogy平台治疗的10例左侧乳腺癌根治术后患者IMRT计划。所有患者均采用仰卧位、负压袋固定，双臂外展上举，临床靶区包括锁骨上淋巴结引流区和胸壁区。Trilogy加速器：6 MV FF模式，钨门不跟随，配有120片多叶准直器，中间40对等中心投影宽度0.5 cm，外周20对等中心宽度1 cm，叶片最大运动速度2.5 cm/s，计划执行剂量率400 MU/min。Halcyon加速器：6 MV FFF模式，最大剂量率800 MU/min，无钨门，配有57对双层多叶准直器，近源端29对，远源端28对，等中心投影宽度1 cm，叶片最大运动速度5 cm/s，远源端叶片在平行运动方向上通过偏移半个叶片宽度的距离来降低近源端两叶片间的漏射线。

2.计划设计：回顾分析的原始计划均使用美国Varian公司的Eclipse V13.5计划系统设计，Trilogy加速器6 MV FF模式X射线照射，光子优化算法(photon optimizer，PO, V13.5)，各向异性分析算法(anisotropic analytical algorithm，AAA，V13.5)，处方剂量为50 Gy，单次剂量2 Gy共25个分次，射野分布：2个不对穿的切线野照射全部靶区，调整准直器角度以降低肺受量，2个固定二级准直器的射野照射锁上靶区(0°和40°钨门固定在锁骨上区下界)。10例计划靶区及危及器官导入Eclipse V15.1计划系统，使用Halcyon加速器重新进行计划设计，6 MV FFF模式X射线照射，PO算法(V15.1)，AAA剂量计算算法(V15.1)。射野分布：4个不对穿的切线方向的射野照射全部靶区，在尽可能保证靶区在照射野范围内调整准直器的角度。Halcyon计划每次执行时都需要进行图像引导，计划中设置了以计划等中心为中心的8 cm×28 cm的成像射束(头脚方向为8 cm)，成像范围为机架由260°顺时针旋转至100°。临床约束条件：左肺V₅ < 60%，V₂₀ < 30%，心脏V₃₀ < 10%，计划设计时调整优化条件，保证靶区剂量的同时，尽可能地降低正常组织受量。

3.计划评估：分别从两个版本计划系统导出靶区和危及器官的剂量体积直方图(dose volume histogram, DVH)，统计靶区的D₂和D₉₈，同时计算靶区的均匀性(HI)、适形度(CI)和剂量梯度(GI)。HI=(D₂-D₉₈)/D_Pres，式中，D₂为2%靶区体积剂量，D₉₈为98%靶区体积剂量，D_Pres为处方剂量。适形度(CI)：CI=(V_PTV∩V_Pres)²/(V_PTV×V_Pres)，式中，V_PTV为靶区体积，V_Pres为处方剂量线包绕的体积，V_PTV∩V_Pres为处方剂量包绕的靶区体积。剂量梯度(GI)：${\rm{GI}} = {V_{\frac{1}{2}{\rm{Pres}}}}/{V_{{\rm{Pres}}}}, \;{V_{\frac{1}{2}{\rm{Pres}}}}$为1/2处方剂量线包绕的体积。危及器官统计左肺、右肺、双肺、心脏和脊髓。使用Matlab 2010b自编程软件分析计划文件并提取子野面积信息。计划执行时间指第1个治疗野出束开始至最后一个治疗野结束的时间。

4.计划验证：使用机载电子射野影像系统(electronic portal imaging device, EPID)探测器采集图像信息，借助射野剂量图像预测算法(PDIP)重建二维剂量并与计划系统剂量分布比较，使用Local Gamma分析方法，评价指标为3 mm/3%、2 mm/2%和10%剂量阈值。

5.统计学处理：采用SPSS 17.0软件对Trilogy和Halcyon两种加速器剂量学数据进行分析，数据以x±s表示。若服从正态分布，则进行配对t检验，否则进行Wilcoxon秩和检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

1.靶区和危及器官受量：10例患者IMRT计划的靶区平均DVH如图 1所示，基于Halcyon的左侧乳腺癌IMRT计划在靶区D₂、D₉₈、HI、CI和GI方面与基于Trilogy平台的IMRT计划质量差异均无统计学意义(P>0.05)，Halcyon IMRT计划的D₂高于Trilogy IMRT计划，分别为54.98±0.18和54.64±0.16，但差异无统计学意义(P>0.05)，D₉₈低于Trilogy IMRT计划，但差异无统计学意义，分别为48.51±0.72和48.89±0.74(P>0.05)，左肺的V₅、V₁₀、V₂₀、D_mean均低于Trilogy计划，心脏的V₅高于Trilogy计划，差异有统计学意义(Z=-0.71, P＜0.05), V₁₀和D_mean低于Trilogy计划, 但差异无统计学意义(P>0.05)，见表 1。

注：实线为Halcyon，虚线为Trilogy 图 1 计划靶区和危及器官平均DVH曲线 Figure 1 Mean dose volume histogram for PTV and OARs

表 1(Table 1)

表 1 10例患者Halcyon和Trilogy左乳腺癌计划靶区和危及器官剂量指标(x±s) Table 1 The dosimetric parameters for PTV and OARs of 10 cases(x±s) 部位 剂量指标 Halcyon Trilogy Z值 P值 靶区 D2(Gy) 54.98±0.18 54.64±0.16 -1.92 0.06 D98(Gy) 48.51±0.72 48.89±0.74 -1.51a 0.18 HI 0.13±0.02 0.12±0.02 -1.87 0.06 CI 0.76±0.06 0.78±0.05 -0.98 0.33 GI 2.19±0.53 2.22±0.38 -0.53 0.59 危及器官 左肺 V5(%) 50.33±5.78 53.07±7.42 -1.62a 0.15 V10(%) 31.94±5.62 40.10±6.69 -2.22 0.02 V20(%) 22.22±5.02 28.01±5.20 -2.04 0.04 Dmean(Gy) 13.12±2.18 14.98±2.29 -1.78 0.08 右肺 V5(%) 0 7.84±5.43 -3.57 0.00 V10(%) 0 1.04±0.80 -3.44 0.00 Dmean(Gy) 0.82±0.16 1.25±0.47 -2.40 0.02 双肺 V5(%) 21.66±3.35 27.51±5.67 -3.49a 0.01 V10(%) 13.73±2.79 18.09±3.46 -3.84a 0.00 V20(%) 9.95±1.68 12.23±1.80 -1.67 0.04 Dmean(Gy) 6.10±1.03 7.23±1.25 -1.78 0.08 心脏 V5(%) 27.80±7.66 23.18±8.19 -0.71 0.04 V10(%) 14.98±6.10 15.03±6.12 -0.27a 0.79 Dmean(Gy) 7.03±1.80 7.11±2.40 -2.89 0.93 脊髓 Dmax(Gy) 14.10±16.01 26.05±10.42 -1.77 0.04 注：a为配对t检验；HI.均匀性指数；CI.适形指数；GI.剂量梯度

表 1 10例患者Halcyon和Trilogy左乳腺癌计划靶区和危及器官剂量指标(x±s) Table 1 The dosimetric parameters for PTV and OARs of 10 cases(x±s)

2.执行效率：Halcyon计划的机器跳数为(1 770.5±383.9)MU，高于Trilogy计划的(1 526.2±227.7)MU，差异有统计学意义(Z=-1.44，P＜0.05)。Halcyon计划的执行时间为(3.01±0.28)min，低于Trilogy计划的(12.38±1.49)min，差异有统计学意义(Z=-3.42, P＜0.05)。Halcyon计划的近源端平均子野面积为(51.68±39.27)cm², 远源端平均子野面积为(34.42±29.92)cm²，Trilogy计划的平均子野面积为(25.58±24.82)cm²。Halcyon近源端子野与对应远源端子野面积比为1.72±0.38，范围为0.68~8.46，0.13%的近源端子野面积小于对应远源端子野面积。

表 2(Table 2)

表 2 Halcyon和Trilogy左乳腺癌计划机器跳数、执行时间、子野面积和通过率比较(x±s) Table 2 Comparison of MU, delivery time, segment area and passing rate between Halcyon and Trilogy(x±s) 计划 例数 机器跳数(MU) 执行时间(min) 子野面积(cm2) 通过率(3 mm/3%) 通过率(2 mm/2%) Halcyon 10 1 770.5±383.9 3.01±0.28 34.42±29.92a 96.3±1.8 87.6±3.7 Trilogy 10 1 526.2±227.7 12.38±1.49 25.58±24.82 97.4±2.2 86.5±5.3 Z值 -1.44 -3.42 -15.47 -1.33 -0.34 P值 0.04 0.00 0.00 0.21 0.37 注：a为远端

表 2 Halcyon和Trilogy左乳腺癌计划机器跳数、执行时间、子野面积和通过率比较(x±s) Table 2 Comparison of MU, delivery time, segment area and passing rate between Halcyon and Trilogy(x±s)

乳腺癌是威胁女性生命健康的第二大恶性肿瘤，放射治疗为乳腺癌患者带来了长期生存收益，但放疗过程中心脏、肺等正常组织会受到不同剂量的照射^[1-2]。Darby等^[7]认为乳腺癌患者放疗时心脏平均受量越高发生局部缺血性心脏病的概率越高；Blom等^[8]认为乳腺癌患者放疗时肺受量的严格约束能够降低急性放射性反应。物理计划设计时对危及器官受量应该受到更为广泛的关注。随着放疗设备和计划系统的发展，IMRT、容积旋转调强(VMAT)等调强技术在临床上获得广泛的应用^[9]。IMRT技术优化时间短，特定角度入射可以规避正常组织，但机器跳数更多，治疗时间延长。VMAT技术通过在机架旋转照射的同时，剂量率、叶片的位置和速度不断变化，提高了治疗效率，但优化过程较IMRT时间更长，低剂量区域范围较IMRT可能更广泛，对于偏体侧的靶区如乳腺癌，过多的入射角度会增加低剂量区的范围，较小的入射范围，使得优化的空间变小。Jeulink等^[3]研究认为使用两对切线野和两个照射瘤床加量区射野的IMRT计划对左侧乳腺癌放疗计划中危及器官的保护更好。Borges等^[4]研究认为5野的调强计划能够获得更好的靶区适形度和均匀性，降低了左肺的高剂量区。本研究中Trilogy和Halcyon计划均使用切线野IMRT。

Halcyon加速器较普通加速器有诸多创新之处，无钨门设置、双层多叶准直器、高速旋转机架、每分次影像引导放射治疗(IGRT)等。Halcyon无灯光野、无外置激光灯等设计使得每分次治疗前都需要进行图像引导，患者因成像受到的剂量在计划设计时就计算在内，避免了因图像引导带来额外的剂量照射。但图像引导的MVCT照射范围内低剂量区会不可避免地增加，成像范围的选择需要综合考虑配准需要和对正常组织低剂量区的照射。对于乳腺癌IMRT计划设计，传统加速器的钨门可以降低叶片间的漏射，同时优化前物理师可以通过钨门约束照射野的范围，对于保护正常组织有积极的作用，Halcyon去掉了钨门，使用了双层叶片准直器，远端叶片用来进行调强优化，近端叶片不参与优化，相较于钨门更能够降低叶片的漏射，然而照射野不能人为约束范围，所以本研究中使用了4个切线野方向上的IMRT。Halcyon和Trilogy计划靶区各剂量指标差异无统计学意义，Halcyon计划D₂更高，D₉₈较低。Halcyon和Trilogy计划心脏的受量V_{9.4 Gy}均为15.4%，Halcyon计划心脏接受低于9.4 Gy的体积大于Trilogy计划，大于9.4 Gy的体积小于Trilogy计划。Halcyon和Trilogy计划左肺的受量V_{4.3 Gy}均为56.5%，Halcyon计划左肺接受低于4.3 Gy的体积大于Trilogy计划，大于4.3 Gy的体积小于Trilogy计划，低剂量受照范围的增加可能与CBCT的剂量叠加有关。

常规IMRT由于机器跳数增加，治疗时间较CRT、VMAT更长，IMRT治疗时间的缩短对于患者是有益的，包括降低分次内误差、提高患者舒适度等，由于Halcyon使用FFF射束，本研究中Halcyon计划机器跳数较Trilogy计划更高，增加了16%，但治疗时间上Halcyon缩短了75.7%，分析原因可能是使用了5 cm/s的高速叶片、FFF光子束剂量率提高为800 MU/min和使用了更大的子野面积，Halcyon远端子野面积较Trilogy子野面积增大了34.6%。

本研究中乳腺癌IMRT计划使用EPID进行实际机架角度的验证，3 mm/3%和2 mm/2%的验证结果与Trilogy差异无统计学意义。Halcyon叶片的最大速度为5 cm/s，高的叶片速度提高治疗效率的同时，对验证也提出了挑战。对于IMRT计划，Kerns等^[10]研究认为叶片均方根(RMS)误差与叶片的平均速度和最大速度成显著相关；对于VMAT计划，Scaggion等^[11]研究结果叶片误差与叶片的运动速度成线性关系(r=0.996 9)，该研究结果也与Olasolo-Alonso等^[12]的研究结果一致。对于Halcyon高速叶片的运行速度和误差，正在进一步的研究分析中。

总之，Halcyon治疗平台能够满足临床左侧乳腺癌IMRT计划的要求，降低部分危及器官受量，执行效率提高。