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容积旋转调强与固定野调强放疗技术用于乳腺癌术后的研究

2023-11-19 82 上传者：管理员

摘要：目的比较容积旋转调强(VMAT)与固定野调强放疗(IMRT)技术用于乳腺癌术后放疗中的剂量学差异。方法选取收治的乳腺癌患者254例为研究对象，均在相同的剂量学限制条件下设计VMAT及IMRT放疗程序，依据剂量体积直方图评估其计划靶区(PTV)剂量、适形度指数(CI)、均匀性指数(HI)、危及器官受量。结果两种放疗技术下，PTV Dmean、PTV V95%、PTV V110%对比差异无统计学意义(P>0.05),VMAT计划的每分次治疗时间、靶区HI均小于IMRT,而VMAT的靶区CI、机器跳数多于IMRT(P<0.05);VMAT的健侧乳腺Dmax与Dmean、患侧肺V20、V30均低于IMRT,VMAT的冠脉左前降支Dmean、心脏V30、Dmean及脊髓Dmax、Dmean也低于IMRT,VMAT的健侧肺V5、V10大于IMRT(P<0.05)。结论在乳腺癌术后放疗中，选择VMAT放疗技术较IMRT放疗技术可获得更好的靶区均匀性、适形性及较低的危及器官受量，同时缩短治疗时间，可作为首选治疗方案。VMAT在治疗结束时完全缓解率48.85%高于IMRT 35.7%,半年局控率100.00%高于IMRT的95.1%,然而目前关于两种放疗技术在乳腺癌术后放疗中的剂量学对比报道较少。

关键词：
乳腺癌
剂量学
固定野调强放疗
容积旋转调强放疗
放疗
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乳腺癌为女性常见恶性肿瘤，其中约4/5的乳腺癌患者需要在乳腺癌术后予以放疗[1]。在乳腺癌的放疗技术中，传统方案有固定野调强放疗(IMRT)及容积旋转调强放疗(volumetric modulated Arc radiotherapy, VMAT,RapidArc)技术[2],VMAT为在IMRT基础上发展而来的新型技术，其利于提高靶区适形度及治疗效率，第九届中国肿瘤内科大会、第四届中国肿瘤医师大会暨中国抗癌协会肿瘤临床化疗专业委员会[3]在2015年总结出，VMAT在治疗结束时完全缓解率48.85%高于IMRT 35.7%,半年局控率100.00%高于IMRT的95.1%,然而目前关于两种放疗技术在乳腺癌术后放疗中的剂量学对比报道较少。本文主要分析IMRT与VMAT两种放疗技术在乳腺癌术后放疗中的剂量学差异。

1、资料与方法

1.1 对象

选取2022年1月至2023年2月该院收治的乳腺癌患者254例。纳入标准：①均符合乳腺癌诊断标准[4],且为单侧乳腺癌根治术后病例；②心肺功能基本正常；③双上肢肢体活动正常，可满足放疗体位要求。排除标准：①存在放疗禁忌症；②双侧乳腺癌、乳腺癌复发再治疗或妊娠期乳腺癌；③既往存在胸部放疗史或合并严重心肺疾病、精神障碍者。患者年龄26～63岁，平均(47.15±4.83)岁。

1.2 方法

1.2.1 定位扫描

每例患者均设计两种放疗方案。患者躺于乳腺支架上，上肢外展，调整支架角度，使其胸壁基本平行于CT模拟机表面，标记中心导引点，记录支架参数、乳腺轮廓，以细线标出。对平静呼吸者进行CT逐层增强扫描(Philips Brilliance 16模拟定位机),扫描范围从中颈至膈下。

1.2.2 靶区勾画及重要器官定义

扫描完成后将所得影像上传至Pinncle 39.10放疗计划系统。由主治医生勾画靶区(CTV:胸壁及锁骨上淋巴结区，不超出皮下3 mm, PTV:CTV均匀外扩5 mm,并限制于皮下5 mm)。主要危及器官包括左右肺、心脏、脊髓。

1.2.3 治疗计划设计

采用Pinnacle9.10计划系统，基于医科达Synergy加速器分别设计VMAT及IMRT计划(均经该院1名中级及1名高级放疗科医师审核后通过)。IMRT由6个固定野组成，为01～6,内切和外切的夹角为50°,顺时针为1～3野，逆时针为4～6野，此外PTV完全覆盖同侧胸壁、锁骨上下及内乳淋巴引流区，机架旋转速度约1弧/min。VMAT由2个弧组成，每个弧的顺时针方向为210°,逆时针方向为210°。均选择6 MV X线照射，默认剂量率600 MU/min, PTV处方剂量为50 Gy/25f,经计划优化使95%处方剂量包绕95%靶区体积，危及器官剂量限量：患侧肺V20<25%,健侧肺V5<15%,心脏V30<10%,脊髓Dmax≤35 Gy,健侧乳腺Dmax≤7 Gy或V7≤2%,45 Gy剂量线紧贴患侧肺外缘。

1.3 观察指标

①对比两种放疗计划PTV的剂量学指标(PTV Dmean、PTV V95%、PTV V110%)、适形度指数(CI)、均匀指数(HI)、机器跳数，CI=Vt,refV1×CI=Vt,refV1,为95%的处方剂量所覆盖的计划靶体积，Vt为总的计划靶体积，V为95%的剂量所覆盖的所有体积，HI=D5%D95%,其中D5%、D95%分别表示5%与95%体积肿瘤靶区接受照射最低剂量数值，另外记录每分次治疗时间；②对比两种放疗计划下危及器官的剂量学指标。

1.4 统计学方法

以SPSS 23.0对数据开展统计学处理，符合正态分布的连续型变量以(x¯±s)的形式表示，予以配对样本t检验，计数资料以率(%)的形式表示，采取χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 两种放疗技术的剂量学参数及每分次治疗时间比较

两种放疗技术下，PTV Dmean、PTV V95%、PTV V110%对比差异无统计学意义(P>0.05),VMAT计划的每分次治疗时间、靶区HI均小于IMRT,而VMAT的靶区CI、机器跳数多于IMRT(P<0.05)。见表1。

表1两种放疗技术的剂量学参数及每分次治疗时间比较(x¯±s)

2.2 危及器官的剂量学统计评估

VMAT的健侧乳腺Dmax与Dmean、患侧肺V20、V30均低于IMRT,VMAT的冠脉左前降支Dmean、心脏V30、Dmean及脊髓Dmax、Dmean也低于IMRT,VMAT的健侧肺V5、V10大于IMRT(P<0.05),其他剂量学参数差异无统计学意义(P>0.05),见表2。

表2危及器官的剂量学统计评估(x¯±s)

3、讨论

常规IMRT计划形成的剂量分布不均匀，对保乳术后乳腺上下部，内外侧区域及乳头下方均存在高剂量，影响保乳术后美容效果[5]。研究[6]发现，在宫颈癌放疗患者中，从剂量学方面考虑，VMAT计划在靶区均匀性、适形性方面及对主要危及器官的保护方面显著优于IMRT,而VMAT是否也可作为乳腺癌术后这类疾病治疗的首选方案目前尚无定论。

既往任晔等[7]发现，对于乳腺癌保乳术后同步推量放疗，VMAT及IMRT计划均可满足临床剂量学要求，VMAT在适形度方面优于IMRT计划，且缩短了治疗时间。我们的研究显示，VMAT与IMRT技术的PTVmean、PTV95%、PTV V110%无差异，VMAT计划的每分次治疗时间、靶区HI均小于IMRT,VMAT靶区CI多于IMRT,与以往报道相似，表明乳腺癌术后放疗采用VMAT技术可获得较好的靶区均匀性、适形性，且能缩短治疗时间。因VMAT技术为全动态出束，依据靶区形状在任意方位上予以不同剂量率、不同强度射线，而IMRT技术则在固定方向上予以不同强度射线，尤其在形状不规则及靶区与危及器官交接部位，VMAT技术可更好地均衡剂量补偿[8]。此外VMAT计划的射野中心选择为尽量靠近靶区中心，有效减少射野钨门最大横向距离，保证叶片到位精度，且明显提高机架旋转治疗过程中多叶准直器(MLC)的调制能力，最终使其验证通过率不断提高[9]。本研究也显示，VMAT靶区CI、机器跳数多于IMRT,原因可能是VMAT计划要求MLC有更高的自由度，计划完成等效的前提下，MLC运动更加频繁，但实际治疗中治疗时间需要依靠剂量率、机架运动、叶片运动等因素[10,11]。

危及器官不良反应的发生与其受照技术、受照剂量及受照体积等有明显相关性，放射致肺损伤为肺部、食管、乳腺、胸腺及血液恶性肿瘤患者接受胸部放疗后常见并发症，放射性肺损伤为乳腺癌放疗期间常见不良反应，其中V5为预测放射性肺损伤的重要指标；脊髓作为串联器官，其受照剂量过高可导致不可恢复的损伤[12]。孙海涛等[13]发现，对于乳腺癌患者，VMAT及IMRT计划均可满足临床需要，VMAT相比于IMRT有更好适形度，更低高剂量区，但增加了患侧肺、双肺、心脏低剂量区及对乳腺平均剂量。喻洁[14]发现，VMAT患侧肺V20、V30优于IMRT,IMRT健侧肺V5、V10优于VMAT,VMAT在冠脉左前降支Dmean、Dmax、心脏V30、V40、Dmean、Dmax均优于IMRT,VMAT健侧乳腺Dmax低于IMRT组。而本研究发现，VMAT的健侧乳腺Dmax与Dmean、患侧肺V20、V30均低于IMRT,VMAT的冠脉左前降支Dmean、心脏V30、Dmean及脊髓Dmax、Dmean也低于IMRT,与上述报道相似，表明相比于IMRT,VMAT更利于减少危及器官受量。IMRT可经调整多个放射野的剂量分布而确保靶区受照剂量，最大限度将放射剂量集中在靶区以杀灭肿瘤细胞，并使周围正常组织及器官少受或免受不必要放射，可更好地保护危及器官，减少其受照体积与受量，提高肿瘤控制率，继而提高放疗增益，VMAT技术则在动态调强放疗基础上，持续不断发射X线束，同时调节治疗机机架运动速度、照射野形状和准直器角度、射线的照射剂量率，在机架等中心旋转照射的同时，完成在不同射野方向上线束调整，实现逆向计划的优化强度分布，继而产生高度适形放疗剂量分布区域，与固定野调强技术相比可更好地保护危及器官，减少治疗时间[15]。同时本研究也显示，VMAT的健侧肺V5、V10大于IMRT,说明VMAT可能会增加健侧肺IMRT只有固定及有限的出束方向，为达到靶区处方要求及保护患侧，易在靶区内外产生热点，且剂量曲线分布不均匀，剂量曲线之间距离大小不等，有较多热点落在Bolus上，每个靶区最大值易超过处方的110%,这是为保护患侧肺造成的，而VMAT的特点为机架在弧形线上连续运动时，MLC连续运动对射束强度予以实时调节，相比于常规调强，在提高靶区适形度的同时治疗速度也提高数倍，对于乳腺癌患者，VMAT技术可获得更好的靶区覆盖度及剂量均匀性，但同时也引起健侧肺平均剂量一定程度增加及低剂量范围扩大[16]。因此在放疗中心仍需提高放疗方案质量，否则增加肺脏等副反应发生率。

综上所述，在乳腺癌术后放疗中，与IMRT放疗技术相比，选择VMAT放疗技术的靶区均匀性、适形性更佳，且有较低的危及器官受量，治疗时间明显缩短，可作为首选治疗方案。

参考文献:

[3]邹冬玲,王冬,周琦.宫颈癌旋转调强放疗与适形调强放疗同步化疗的对比研究(p)[C].第九届中国肿瘤内科大会､第四届中国肿瘤医师大会暨中国抗癌协会肿瘤临床化疗专业委员会2015年学术年会论文集.2015:826-827.

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[6]胡丽娟,张靖,周敏,等.容积旋转调强放疗与固定野调强放疗在保留卵巢的宫颈癌根治术后放疗中的剂量学研究[J].实用癌症杂志,2022,37(11):1851-1854.

[7]任晔,徐锋超,单改仙,等.容积旋转调强放疗和常规调强放疗技术在乳腺癌保乳术后同步推量中的剂量学比较[J].武警医学,2017,28(4):352-354,357.

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[12]吉维,刘梦岚,文晓博,等.左侧乳腺癌保乳术后瘤床同步推量螺旋断层放疗与容积调强放疗的剂量学研究[J].国际肿瘤学杂志,2021,48(9):532-536.

[13]孙海涛,杨瑞杰,江萍,等.乳腺癌保乳术后容积旋转调强和切线野调强放疗的剂量学比较[J].北京大学学报(医学版),2018,50(1):188-192.

[14]喻洁.IMRT和VMAT放疗技术在需进行内乳淋巴结放疗的乳腺癌改良根治术病人中的剂量学比较[D].南昌大学,2019.