CRT+IMRT混合调强与...癌放疗计划的剂量学比较研究_刘礼东.pdf

书书书论著 ：网络首发 ：（）混合调强与 技术在乳腺癌放疗计划的剂量学比较研究刘礼东，李军烽，钟美佐，郑乐，李书舟，秦勤，唐杜，张校铭（湘雅常德医院肿瘤科，湖南常德 ；中南大学湘雅医院肿瘤科，长沙 ）摘要目的探讨适形放疗（）固定野调强放疗（）混合调强（）技术与 技术在乳腺癌根治术后放疗计划的剂量学差异。方法选取湘雅常德医院 年收治的左乳腺癌（例）和右乳腺癌（例）根治术后患者的 图像，对患侧胸壁、内乳淋巴结区域及锁骨上淋巴结区域进行统一勾画，针对每例患者的 图像分别设计 计划与改进后的 计划。比较计划靶区（）和危及器官（）相关剂量学参数，并使用 方法绘制两种计划方案的均值差值散点图，判断两种计划方案的一致性。结果两种计划乳腺癌 相关参数仅右乳 靶区体积受到的照射剂量（）、适形指数（）有明显差异（），计划高于 计划，其余参数均无明显差异（）。左乳腺癌患者：相较于 计划，计划在右肺、双肺 剂量所包绕的体积（）及右乳平均照射剂量（）和乳腺体积受到的照射剂量（）存在一定优势（）；右乳腺癌患者：相较于 计划，计划在左肺、双肺，心脏 及左乳 和存在一定优势（）。两种计划方案的测试数据点几乎都落在 一致性区间内。结论两种计划在乳腺癌术后放疗中一致性较好，都从计划设计层面考虑了呼吸运动的影响，能够为乳腺癌临床计划设计提供支持。关键词乳腺癌；乳房根治术；适形放射治疗；调强适形放射治疗；剂量学；一致性分析 中图法分类号 文献标识码 文章编号 （），（.，；.，）（）（）（）（）（），（）（），（）（）（）重庆医学 年月第 卷第期基金项目：国家自然科学基金项目（）；吴阶平医学基金项目（）。作者简介：刘礼东（），工程师，硕士，主要从事放射医学物理研究。通信作者，：。，（）：，（），（）（）：，；目前，乳腺癌放疗常采用三维适形放疗（，）、固定野调强放疗（，）、容 积 旋 转 调 强（，）等技术。在实际临床工作中使 用 技术进行计划设计时虽然相对安全稳定，但靶区的均匀性和适形度较差；技术在一定程度上虽能改善靶区的适形性和均匀性，但由于叶片凹凸槽效应的存在，其安全性较差且易受呼吸运动影响。因此，为了减少呼吸运动，本研究对传统 进行改进，同时使用 混合调强（，）将适形与调强技术特点相结合，比较改进后的 方法和 方法在乳腺癌放疗计划设计靶区和危及器官（，）剂量学的差异，为乳腺癌临床计划设计提供新的思路。资料与方法 一般资料选取湘雅常德医院 年收治的 例乳腺癌根治术后女性患者，纳入标准：（）经医学影像学和病理学检查确诊为乳腺癌；（）术后均需接受胸壁区、内乳区、腋窝区及锁骨上区放疗；（）患者自身无任何其他严重影响本次放疗的疾病，无其他特异排除标准。其中，左侧乳腺癌根治术后患者 例，年龄 岁，平均（）岁；右侧乳腺癌根治术后患者 例，年龄 岁，平均（）岁，所有患者在放疗前均签署知情同意书。方法 体位固定及扫描所有患者均选用仰卧位，利用乳腺托架结合真空垫进行体位固定，使用 （美国 公司）层大孔径定位 进行螺旋扫描，在胸壁放疗位置和手术疤痕处用铅丝标记，并在胸壁处放置 厚的补偿膜以覆盖胸壁放疗区域，扫描范围为下颌骨至全胸廓，扫描层厚和层距设为，扫描方式 均 为 平 扫 加 增 强，图 像 重 建 后 经 网 络 传 输 至 计划系统进行计划设计。靶区及 勾画临床医师参考肿瘤放射治疗协作组织（，）乳腺癌勾画指南在 图 像 上勾 画临 床靶区（，），范围包含患侧胸壁、内乳淋巴结区域及锁骨上、下淋巴结区域，计划靶区（，）在 基 础 上 外 扩 得 到。包含患侧肺、健侧肺、双肺、对侧乳腺、心脏、脊髓 脊髓外扩 得到脊髓计划危及器官体积（，）等，靶区处方剂量均为 次。计划设计所有患者在同一 图像上分别设计 和改进的 两种计划方案。计划设计均在 计划系统（版）上进行，基于 加速器选取 的射线，采用各向异性分析算法（，）进行优化，计算网格均设为。（）计划：先用 对胸壁部分的靶区适形，沿内外切线方向布野以保证切肺最少，靠近胸壁一侧的射野准直器外放 ；部分在胸壁处仍沿内外切线方向布野，射野角度和 计划一致，之后根据患者实际情况内切野增大 ，外切野减小 各布野。锁骨上靶区设置 、进行照射，与 剂量比例为:，保证 以上靶区体积被处方剂量线包绕，计划完成后需对 部分的胸壁照射野使用“”工具来填充胸壁皮肤通量，最后剂量计算生成 计划。（）计划：由于呼吸运动的存在，计划先将胸壁处的靶区向皮肤外延伸 ，将其重新定义为新皮肤结构，对胸壁和锁骨上部分分开布野，胸壁部分的射野与胸壁向外延伸 后的靶区适形，布野方式与 计划中 部分一致，保证 以上靶区体积被处方剂量线包绕，最后重新修回新皮肤结构计算重庆医学 年月第 卷第期剂量并生成 计划，无须填充胸壁皮肤通量。计划评估比较根据国际辐射单位与测量委员会（，）号报告的建议对两组方案进行评估。靶区评价参数：（），表示靶区体积受到的照射剂量，代表最大剂量；（），表示 靶区体积受到的照射剂量，代表最小剂量；（），表示 靶区体积受到的照射剂量；（）均匀指数（，）（），越小均匀性越好；（）适形指数（，）（，）（，），其中，表示处方剂量包绕的靶区体积，表示靶区体积，表示处方剂量线包绕的实际体积，越接近于适形性越好。评价参数：（）左乳腺癌评价参数包括左肺、右肺及双肺的、剂量所包绕的体积（、），心脏、剂量所包绕的体积（、）及平均照射剂量（），对侧乳腺（右乳）、乳腺体积受到的照射剂量（），脊髓 受到的最大照射剂量（）；（）右乳腺癌评价参数包括右肺及双肺的、，左肺、，心脏、及 ，对侧乳腺（左乳）、，脊髓 。此外，两组方案的机器跳数（，）也在比较范围内。统计学处理使用 软件进行统计分析，符合正态分布计量资料以表示，比较采用配对检验；不符合正态分布的计量资料以（，）表示，比较采用 秩和检验，以 为差异有统计学意义。方法常用于比较两种方案的一致性，以二者均值作为横坐标，差值作为纵坐标绘制均值差值散点图，利用公式（）和（）计算两组数据的 一致性区间，观察 一致性区间内数据的数量以评价两种方案间的一致性。一致性上限差值平均数 差值标准差（）一致性下限差值平均数 差值标准差（）结果 两种计划 相关剂量学比较两种计划乳腺癌 相关参数仅右乳的 、比较有明显差异（），计划高于 计 划，其 余 参 数 均 无 明 显 差 异（），见表、。两种计划 相关剂量学比较左乳：计划与 计划在患侧肺（左肺）、无明显差异（）；与 计划比较，计划在健侧肺（右肺）和双肺 分别降低 和 ，在心脏 、分别增加 、和 ，在对侧乳腺（右乳）和分别下降 和 ，计划与 计 划 上 述 参 数 均 有 明 显 差 异（），其余参数无明显差异（）。右乳：计划与 计划在患侧肺（右肺）、无明显差异（）；与 计划比较，计划在健侧肺（左肺）和双肺分别降低 和 ，在心脏 降低 ，对侧乳腺（左乳）和 分别下降 和 ，计划与 计划上述 参数均有明显差异（），其 余 参 数 无 明 显 差 异（），见表、。表左乳两种计划 相关剂量学比较（，）项目 计划 计划（）（）（）表右乳两种计划 相关剂量学比较（，）项目 计划 计划（）（）（）表左乳两种计划 相关剂量学比较（）项目 计划 计划左肺（，）（，）右肺（，）（，），（，）（，）双肺（，）（，）心脏（，）（，）重庆医学 年月第 卷第期续表 左乳两种计划 相关剂量学比较（）项目 计划 计划（，）（，）（，）右乳 （，）（，）脊髓 （，）表右乳两种计划 相关剂量学比较（）项目 计划 计划左肺（，）（，）右肺（，）（，）双肺（，）（，）心脏（，），（，）（，）（，），（，）（，）（，），（，）（，）（，），（，）（，）（，）左乳 （，）（，）脊髓 （，）两种计划 比较左乳腺癌 计划和 计划的 分别为（）和（）；右乳腺癌 计划和 计划的 分别为（）和（），上述参数差异均无统计学意义（、，、）。一致性分析计算 两 种 计 划 在 左 乳 腺 癌 靶 区、，左肺、右 肺及双肺 的、，心 脏 、，脊髓 及 对侧 乳腺（右 乳）、等 个剂量学参数 个数据点；右乳腺靶区、，右肺及双肺的、，左肺、，心脏 、，、，脊髓 及对侧乳腺（左乳）、等 个剂量学参数 个数据点 剂量 剂量的均值和差值，见表。方法以两种计划的均值为横坐标，差值为纵坐标绘制出均值差值散点图，二者差值的平均值越接近于表明两种方法一致性越好。均值差值散点图显示，无论是左乳腺癌还是右乳腺癌，计划和 计划的测试数据点几乎都落在 一致性区间内，二者的差值平均值均接近于（左乳腺癌 ，右乳腺癌 ），见图、。表两种计划相关剂量学参数的差值平均值、差值标准差及 一致性界限部位 差值平均值差值标准差 一致性上限 一致性下限左乳 右乳 上方实线：一致性上限；下方实线：一致性下限；中间实线：两种方案所有参数差值的平均值；虚线：差值平均数为的位置。图左乳腺癌两种计划方案相关剂量学参数的均值差值散点图上方实线：一致性上限；下方实线：一致性下限；中间实线：两种方案所有参数差值的平均值；虚线：差值平均数为的位置。图右乳腺癌两种计划方案相关剂量学参数的均值差值散点图讨论乳腺癌术后放疗患者靶区范围包含胸壁、内乳淋巴结及锁骨上淋巴结区域，导致靶区形状大都不太规则，相较于 ，具有能利用单中心点实现全重庆医学 年月第 卷第期靶区照射，避免冷热剂量点出现等优势而被广泛应用 。但乳腺解剖位置毗邻心脏和肺，在实际治疗过程中对于呼吸运动较大的患者如果没有采取任何呼吸运动管理，使用传统的 易出现靶区漏照风险。目前已有大量文献指出，呼吸运动的存在会减少靶区受照剂量，增加正常组织照射风险 。在本研究中作者使用 计划将静态 同 技术相结合，在 部分以切线为主，靠近胸壁一侧的射野准直器外扩 来减少呼吸运动的影响，保证放疗时靶区能在照射范围内，提高照射准确度；对于 部分，射野保持与 部分相一致的切线布野，减少非切线野存在导致正常组织受量增加，这与张庆怀等 的研究方法一致，最后对 部分照射胸壁的射野进行皮肤通量填充，提高皮肤浅表剂量。为减少呼吸运动影响，作者对传统 方法也进行了改进，即对胸壁靶区进行处理，将其向皮肤外延伸 ，重新定义为新皮肤结构，计划设计时对扩展后的靶区进行适形优化，使靶区和扩充区之间形成空气散射区，设计完成后将皮肤结构修回至正常范围进行剂量计算（无须通量计算），由于光栅在设计时已对延伸部分适形，皮肤外存在的空气散射区，能够增加皮肤浅表剂量，降低呼吸运动影响。因此，两种方法都从计划设计层面进一步减小乳腺癌放疗受呼吸运动影响的问题。本研究结果显示，在靶区剂量分布上，两种计划在左、右乳腺癌靶区 都较为接近，计划 稍高于 计划，这是由于 计划使用了 技术对靶区更加适形。在 方面，两种计划在左、右乳腺癌患侧肺 和 上无明显差异，健侧肺使用 计划相比 计划在 上可能更具优势；使用 计划略微增加了心脏的受量，这是由于 部分利用多叶准直器（，）限制心脏剂量的效果较 计划单独 设 置优 化条件差，这与 赵 洪利 等 和 赵 培 峰等 的研究结果较为相符；对于对侧乳腺，计划明显优于 计划，这是由于 计划使用 适形靶区时，对乳腺区域进行了遮挡使剂量降低；两种计划脊髓 和均无明显差异。已有部分学者使用 方法研究两种方案的一致性和可行性，。本研究也通过绘制两种计划的均值差值散点图分析一致性，结果显示：两种计划方案的测试数据点几乎都落在 一致性区间内，区间外的数据点较少，表明两种计划方案一致性较好，在实际应用中可以相互替换。乳腺癌根治术后患者的生存周期较长，在放疗过程中降低放射性肺炎和缺血性心脏疾病的发生，能较大程度提升患者的生活质量 。因此，在实际计划设计时，对于右乳腺癌可以使用 计划更好地保护心脏和肺；对于左乳腺癌肺功能不好、健侧肺需要重点保护的患者建议使用 计划，对于无法开展呼吸屏气管理同时需要保护心脏的左乳腺癌患者则建议使用改进后的 计划。使用 计划时皮肤外无法自动生成空气散射区，需借助工具进行填充，贺慧芳等 表示使用工具进行通量扩充后，皮肤表面剂量会明显提升；但在大多数医院繁杂的计划设计往往会忽略最后通量的填充扩展，此时选用改进后的 计划可以在皮肤外自动生成空气散射区，对于资历尚浅的物理师和工作任务繁重的剂量师此方案可能是更好的选择。目前，乳腺癌根治术后的计划设计办法很多，本研究中作者只讨论了 和 两种计划的剂量学 差 异，后 续 作 者 将 扩 大 入 组 样 本 量，使 用等更多技术进行比较分析，以针对乳腺癌患者个体化差异选择最适合的计划设计方法。此外，随着呼吸运动管理的广泛应用，今后此两种方法在呼吸屏气管理中的运用也将是作者研究的重点。参考文献 ，：，：，：，（）：，（）：，：，（）：李超，胡艳，李晶晶，等 混合野调强增加调强野比例在乳腺癌保乳术后放疗中的应用研究重庆医学 年月第 卷第期当代医学，（）：张彦秋，韩阿蒙，李金旺，等 技术在肺癌“”形靶区患者放射治疗中的剂量学研究 中 国医学物理学杂志，（）：宾石珍，张俊俊，单冬勇，等 两种皮肤通量外扩方法在乳腺癌根治术后调强放疗计划中的剂量学比较 中国医学物理学杂志，（）：，（），（）：刘礼东，杨振，邱小平，等 利用 对放疗计划进行剂量体积直方图评价的可行性研究中国医学物理学杂志，（）：，（），（）：，（）：，（）：中国抗癌协会乳腺癌专业委员会 中国抗癌协会乳腺癌诊治指南与规范（年版）中国癌症杂志，（）：，（）：，：，（）：，（）：张庆怀，张彦秋，杨鑫，等 技术在左侧乳腺癌保乳术后放射治疗中的剂量学研究 肿瘤学杂志，（）：赵洪利，陈颖，王骁踊，等乳腺癌根治术后调强放疗的一体化射野设计 中华放射医学与防护杂志，（）：赵培峰，周钢，孙彦泽，等 左乳癌保乳术后混合调强放疗中利用多叶准直器遮挡技术减少心脏受照剂量的研究中华放射医学与防护杂志，（）：（），（）：，（）：，：，（）：胡健，李祥攀，阮长利，等 左侧乳腺癌患者根治术后靶区分割式计划和常规调强计划的剂量学比较研究 中华放射医学与防护杂志，（）：贺慧芳，杨雨岩，王鹏，等 两种射野边界外扩方法在乳腺癌保乳术后容积旋转调强计划中的剂量学比较研究 中国医学装备，（）：（收稿日期：修回日期：）重庆医学 年月第 卷第期