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乳腺癌保乳术后行IMRT和3D-CRT治疗的剂量学参数

2021-03-08 403 上传者：管理员

摘要：目的:通过配对比较早期乳腺癌保乳术后IMRT和3D-CRT两种放疗技术模式下靶区的适形度和肺组织的受照体积-剂量参数,探索早期乳腺癌保乳术后的最佳放疗模式。方法:选取20例I-II期(T1-2N0M0)乳腺癌保乳术后行全乳腺放疗者,对同一患者分别设计IMRT和3D-CRT两套放射计划方案,配对分析PTV及PGTVbed靶区剂量分布适形度,患侧肺组织的受照体积-剂量参数,包括V5、V10、V20、V25、V30及肺组织和心脏平均受照剂量。结果:对比3D-CRT,IMRT使肺组织平均受照剂量降低了1.34Gy,高剂量受照区域V20体积降低了2.89%,V25体积降低了5.57%,V30体积降低了7.45%;同时提高了PTV及PGTVbed靶区内的剂量分布适形度,差异均具有统计学意义(P<0.05)。两组的心脏平均受照剂量分别为(4.01±0.38)Gy和(4.61±0.42)Gy,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在早期乳腺癌保乳术后的辅助放疗中,采用IMRT模式比3D-CRT模式能够获得更好的靶区适形度,靶区内的剂量分布更均匀,有利于提高局控率,同时减少了肺组织的高剂量受照区域和平均受照剂量,对正常肺组织的保护更好,值得临床上应用和推广。

关键词：
乳腺癌
乳腺癌放疗
放射性肺损伤
调强放疗
适形放疗
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乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,2016年全球乳腺癌新发病例为167万例,占女性癌症新发病例的25%,严重危害妇女的身心健康[1]。乳腺癌的治疗强调多学科综合治疗,其中放疗在乳腺癌的治疗中占有重要地位。在早期乳腺癌中,保乳手术联合术后辅助放疗具有不低于改良根治术的疗效,且拥有更好的美容效果,是I-II期乳腺癌的标准治疗模式[2]。

不同于头颈部肿瘤,由于乳腺周围的组织多为肌肉、筋膜、骨骼等,有学者认为乳腺癌的放疗计划不必制作的过于精细,常规的三维适形放疗(3D-CRT)技术就可以很好的满足临床的需求,在大多数临床机构中,乳腺癌调强放疗(IMRT)技术并未被广泛接受[3]。但是随着放疗技术和治疗观点的发展,也有学者认为,由于乳房的不规则形状和邻近肺组织的特殊解剖位置,3D-CRT存在乳腺靶区适形度差、靶区内剂量分布不均匀和肺组织受照剂量偏高的缺点。而IMRT技术拥有提高靶区适形度,降低周围正常组织和器官受照剂量的优势,能够更好地满足临床医生对乳腺癌放疗计划设计的要求[4,5]。

针对此争议,本课题组通过配对比较早期乳腺癌保乳术后IMRT和3D-CRT两种技术模式下靶区的适形度和肺组织的受照体积-剂量参数,探索早期乳腺癌保乳术后的最佳放疗技术。

1、资料和方法

1.1临床资料

选取2018年5月至2019年1月于淮安市第一人民医院放疗科收治的I-II期乳腺癌保乳术后行全乳腺放疗者20例,排除其他系统及器官的严重疾病,均无放疗禁忌证。20例患者的年龄分布为34～70岁,中位年龄49岁,其中左侧乳腺癌4例,右侧乳腺癌16例,按照乳腺癌AJCC第七版分期:其中Ia期(T1N0M0)患者7例,IIa期(T2N0M0)患者13例。

1.2靶区勾画与放疗计划设计

所有病例均由高年资主治以上医师在3mm层厚的CT薄层定位图像上勾画出患侧全乳腺作为CTV,综合参考术前术后影像、金属钛夹标记点、皮表手术疤痕等因素,定义瘤床区作为GTVbed,CTV均匀外扩5mm作为PTV,PTV前界修改至皮下2～4mm,后界修改至胸大肌前缘。GTVbed均匀外扩1cm作为CTV1,CTV1均匀外扩4mm作为PGTVbed,同时勾画出心脏、患侧及对侧肺脏、脊髓等组织作为危及器官。同一个靶区分别进行IMRT和3D-CRT两种放疗计划设计,处方剂量为全乳腺42.4Gy/16f,每次2.65Gy,瘤床区加量至53Gy/20f,每次2.65Gy,所有计划完成时95%的PTV及PGTVbed体积达到处方剂量,105%处方剂量覆盖的靶区体积不超过5%。危及器官限量为:脊髓max<10Gy,患侧肺V20<28%,患侧肺V30<25%,全肺平均剂量Dmean<15Gy,心脏V30<15%,全心脏平均剂量Dmean<8Gy。治疗机器为SiemensPrimus医用直线加速器,计划系统为CMS计划系统。

1.3放疗计划的剂量学参数及靶区适形度比较

比较IMRT和3D-CRT两种放疗计划模式下,PTV和PGTVbed靶区剂量分布适形性,靶区适形指数CI=(PTVref/Vptv)×(PTVref/Vref)。PTVref为参考等剂量线包绕的PTV体积,Vptv为PTV体积,Vref为参考等剂量线包绕的总体积,CI越接近1,说明靶区的剂量分布适形性越好。患侧肺组织的受照射体积-剂量参数,包括V5、V10、V20、V25、V30和肺组织及心脏的平均受照剂量。

1.4统计学分析

所有数据采用IBMSPSS19.0统计软件进行分析,连续变量采用平均数±标准差表示,采用Wilcoxontest检验两组间的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1IMRT组和3D-CRT组放疗计划剂量学参数比较

IMRT组和3D-CRT组的肺Dmean分别为(12.66±1.65)Gy和(14.00±1.19)Gy,IMRT组的肺Dmean值降低了1.34Gy,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。患侧肺V5IMRT组和3D-CRT组的结果分别为(77.27±6.42)%和(45.54±11.51)%,患侧肺V10IMRT组和3D-CRT组的结果分别为(49.12±7.66)%和(32.07±50.8)%,IMRT组的低剂量受照区域体积较高,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。患侧肺V20IMRT组和3D-CRT组的结果分别为(21.45±1.02)%和(24.34±3.18)%,患侧肺V25IMRT组和3D-CRT组的结果分别为(17.13±0.91)%和(22.70±3.14)%,患侧肺V30IMRT组和3D-CRT组的结果分别为(13.68±0.88)%和(21.13±3.06)%,对比发现IMRT组在肺组织的高剂量受照区域方面保护性更有优势,较3D-CRT组显著降低了肺组织的高剂量区受照射体积,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。IMRT组和3D-CRT组的心脏Dmean值分别为(4.01±0.38)Gy和(4.61±0.42)Gy,IMRT组的心脏Dmean降低了0.6Gy,但两者之间差异无统计学意义(P>0.05),说明两者在对心脏的保护性方面效果无差异,见表1。

表1IMRT组和3D-CRT组放疗计划的患侧肺和心脏的受照射体积-剂量参数

2.2IMRT组和3D-CRT组的靶区适形度比较

IMRT组和3D-CRT组的CI-PTV(PTV靶区适形度指数)分别为1.35±0.06和1.38±0.08,CI-PGTVbed分别为1.068±0.016和1.096±0.032,两者之间差异有统计学意义(P<0.05),CI值越接近1,说明靶区适形度越高,IMRT组的CI值均更接近于1,说明IMRT组的靶区内剂量分布适形度更好,剂量分布更加均匀,能更好的满足临床医师的治疗需求,见表2。

表2IMRT组和3D-CRT组放疗计划的靶区适形性指数

3、讨论

随着医学技术的发展,乳腺癌患者的预后越来越好,生存期得到不断的延长,发达国家的5年生存率达到了80%以上[1]。随着生存期的延长,患者的远期生活质量也更加受到人们的关注。由于乳腺的解剖位置与肺组织紧密相邻,在进行放射治疗时,肺组织不可避免的会受到放射线的损害,放射性肺损伤是乳腺癌术后放疗最常见的并发症之一,急性期常表现为肺泡组织充血、渗出,严重时导致患者中断治疗,影响疗效,晚期则表现为慢性肺纤维化,影响呼吸功能,降低了患者的生活质量,甚至增加了非肿瘤性死亡率[6,7,8]。

放射治疗的根本目的是提高肿瘤区域的靶区适形度以提高肿瘤局控率,同时降低周围正常组织和器官的受照体积以提高治疗增益比,而靶区的适形度是反应治疗增益比的一个重要指标,在胸部肿瘤的放射治疗中,肺组织是优先保护的重要器官之一[9]。研究发现,放射性肺损伤的发生与高剂量受照射区域的肺体积关系更密切,其中尤以V20、V30最具参考意义[10,11]。一项关于非小细胞肺癌放射治疗的研究发现,当V20<22%、22%～31%、32%～40%和>40%时,放射性肺炎的发生率分别为0%、7%、13%和30%,而当V20>32%时,3级放射性肺损伤的发生率显著提高[12]。在胸部肿瘤的放疗计划评估中,V20被广泛用于评估临床治疗计划,当V20<25%时,放疗计划可被接受,当25%<V20<37%时,则需要调整设野分布,降低治疗剂量或采用多个非共面野等方法以降低V20,当V20>37%时,必须重新制定放射计划[13]。V30与放射性肺损伤独立相关,V30≤18%的患者,放射性肺损伤发生率为6%,而当V30>18%时,放射性肺损伤的发生率为24%[14]。GEWEN[15]的研究发现,不同于肺癌这类胸内肿瘤放射治疗,受累及的肺组织为双侧,在乳腺癌这种受照体积多为单侧肺的术后放疗中,不宜照搬肺癌的DVH限量评价,他认为V20是乳腺癌放疗计划设计中评价放射性肺损伤的有效评价指标,但也要充分考虑V30的限量。V5和V10不宜作为放射性肺损伤的独立评价因素,是因为它们与其他高剂量参数之间存在共线性联系,即一个高剂量参数的增加会导致低剂量参数增加,比如V20的变化必然会影响V5、V10的变化,但V5、V10并不一定会影响V20的变化。SCHALLENKAMP[16]认为,当小体积的肺组织接受大剂量的照射时比大体积的肺组织接受低剂量照射时更容易导致放射性肺损伤的发生,因此在进行IMRT或SBRT的放疗计划设计时,要慎重进行。2019年第二版的非小细胞肺癌NCCN指南在同步放化疗中常规分割放疗的正常组织剂量-体积限量表中,也删除了对V5≤65%的限量要求[17]。

分析放射性肺损伤的发生原因,大量的放射生物学实验表明放射性肺损伤与肺组织在单位时间内的受照剂量密切相关,受照剂量越大,发生的几率就越高,实验发现肺组织在5周内接受25Gy以内的放射剂量较为安全,而当放射剂量超过40Gy时,放射性肺炎的发生率接近100%,当放射剂量超过60Gy时,则会发生十分严重的肺损伤病变[18]。因此在单位时间内,减少肺组织的受高剂量照射区域对降低放射性肺损伤发生的概率就尤为重要。

目前临床上的乳腺癌放疗计划多采用IMRT和3D-CRT两种模式,二者均可满足临床医生的治疗需求,但对正常肺组织的保护性以及靶区的适形度存在一定的差异。本课题通过配对分析早期乳腺癌保乳术后IMRT和3D-CRT两种放疗技术模式下的靶区适形度及肺组织相关剂量学参数,发现IMRT可以更好的降低肺组织的平均受照剂量和高剂量区的受照体积,使肺组织平均受照剂量降低了1.34Gy,高剂量受照区域V20体积由(24.34±3.18)%降低至(21.45±1.02)%,降低了2.89%;V25体积由(22.70±3.14)%降低至(17.13±0.91)%,降低了5.57%,V30体积由(21.13±3.06)%降低至(13.68±0.88)%,降低了7.45%;通过调强优化,提高了靶区内的剂量分布适形度,可以提高肿瘤局控率,降低了肺组织的平均受照剂量,差异均具有统计学意义。而IMRT组的V5、V10高于3D-CRT组,分析其原因,是由于IMRT模式下,采用多野照射,子野数为5个,这种照射模式下,因布野路径的增加,导致了受照射的肺体积增加,但增多的子野数平摊了分次剂量,因此决定了肺组织高剂量受照区域降低,低剂量受照区域增加。而3D-CRT组采用的是经典的两个方向相反的楔形切线野加胸壁垂直野照射,这种模式下,野数为3个,使得受照射的肺体积相对较少,但高剂量照射区更多,因此保护性相对较差。从心脏的平均受照剂量来看,IMRT组和3D-CRT组之间无统计学差异,但二者均<8Gy,满足计划要求。心脏的放射性损伤发生与心脏的受照体积和剂量具有一定的关系,但高剂量的受照体积和平均受照剂量二者谁的影响更大,目前尚无明确的定论,主流的观点认为是心脏的平均受照剂量越低越好,且没有阈值[19,20]。对比3D-CRT组,IMRT模式对心脏的保护无显著差异,但对肺组织能够提供更好的保护。

综上所述,本课题组通过对20例早期乳腺癌保乳术后行大分割放疗的计划设计中发现,采用IMRT模式比3D-CRT模式获得更好的靶区适形度,靶区内的剂量分布更均匀,更有助于提高肿瘤局控率,同时还减少肺组织的平均受照剂量及高剂量受照体积,有助于降低放射性肺损伤的发生率,更好的保护正常肺组织,值得临床上应用和推广。

参考文献：

[9]殷蔚伯,余子豪,徐国镇,等.肿瘤放射治疗学(第五版)[M].北京:中国协和医科大学出版社,2018:1-4,636-652.

熊耀祖,宋亚颀,洪君,韩济华,韩学东,任毅,厉芝,骆红蕾.乳腺癌保乳术后行IMRT和3D-CRT治疗的剂量学参数及靶区适形度比较[J].现代肿瘤医学,2021,29(08):1395-1398.