斷層徑照技術在乳腺癌保乳術后患者放射治療中的應用*

陳高翔 曲寶林* 杜樂輝 徐壽平 解傳濱 葛瑞剛 馬 娜 戴相昆

斷層徑照技術在乳腺癌保乳術后患者放射治療中的應用*

陳高翔①曲寶林①*杜樂輝①徐壽平①解傳濱①葛瑞剛①馬 娜①戴相昆①

目的：探討斷層徑照(TD)技術在乳腺癌保乳術后放射治療中的應用，為臨床治療提供參考。方法：選取30例乳腺癌保乳術后患者，對其分別設計TD適形放射治療(TD-CRT)、TD調強放射治療(TD-IMRT)及常規調強放射治療(IMRT)三組計劃，計劃靶區(PTV)處方劑量為50 Gy/25次。根據劑量體積直方圖(DVH)評估靶區和危及器官(OAR)受量，并根據三種技術的治療時長評估執行效率。結果：TD-IMRT組計劃PTV的Dmean、D2、D98及適形度指數(CI)均優于IMRT及TD-CRT，且差異有統計學意義(F=8.847，F=4.837，F=5.175，F=9.622；P＜0.05)，靶區均勻性指數(HI)無統計學意義；對于OAR，TD-IMRT所受輻射劑量均低于IMRT及TD-CRT，且差異有統計學意義；TD-IMRT治療時間長于TD-CRT，但是較IMRT治療時間明顯縮短。結論：三種技術均能達到乳腺癌保乳術后放射治療臨床要求，TD-IMRT技術具有更好的靶區劑量分布，同時危及器官受量明顯降低，且治療時間合理，因此，TDIMRT可作為乳腺癌保乳術后放射治療的優選技術。

乳腺癌；保乳術后；放射治療；斷層徑照技術

專欄 - 放射治療

編者按：腫瘤放射治療是利用放射線電離輻射所產生的生物學效應來“殺死”腫瘤細胞的一種局部腫瘤治療方法，約為70%的癌癥患者在治療過程中需接受放射治療，其中約40%可通過放射治療根治。近年來，隨著影像技術和計算機技術的發展，放射治療已從早期的二維放射治療發展到三維適形放射治療以及調強放射治療等精確放射治療。隨著技術的不斷進步，放射治療在腫瘤治療中的作用和地位日益突出，已成為治療惡性腫瘤的主要手段之一。螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy)系統采用360°聚焦斷層照射的方式，在得到更好靶區劑量分布的同時，最大限度地保護周圍正常組織及器官，是目前最先進的放射治療技術之一。解放軍總醫院放射治療科于2007年引入國內第一臺螺旋斷層放射治療系統，并于2015年引入國內首臺Tomo HD新機型，歷經10年磨礪，治療患者近5000例，積累了豐富的臨床經驗。

欄目主編：曲寶林

曲寶林，博士，主任醫師，解放軍總醫院放射治療科主任。現擔任中央保健委員會專家、中華醫學會放射腫瘤專業委員會青委會秘書長，中國生物醫學工程學會精確放療委員會副主任委員，全軍放射腫瘤專業副秘書長，中國研究型醫院學會放射腫瘤學專業委員會副主任委員，北京乳腺病防治學會腫瘤免疫治療專業委員會副主任委員，北京醫學會放射腫瘤專業委員會常委 ，中國抗癌協會放射腫瘤專業委員會常委委員，中國醫師協會放射腫瘤專業委員會常委，中國老年醫學學會腫瘤姑息與康復分委會常委。從事放射治療臨床工作20余年，近年來主持863課題、十三五科技部重大專項、首都臨床特色基金、吳階平課題和解放軍總醫院基金等多項課題研究，參加國家及軍隊課題10余項；5年內以第一或通訊作者發表SCI及核心論文30余篇；主編或參編專著8部。

目前，女性人群乳腺癌發病率正逐年上升，并且有愈來愈年輕化的趨勢[1]。乳腺癌保乳術后放射治療已成為早期乳腺癌的一種標準治療，而放射治療在減少早期乳腺癌復發，改善并提高生存率方面正扮演越來越重要的角色[2]。斷層徑照(tomo direct，TD)技術是螺旋斷層放射治療計劃系統(Tomotherapy HI-Art，Tomo HT Art)一種無旋轉的治療理念，即可實現適形放射治療(conformal radiation therapy，CRT)，也能實施調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)[4]。當治療床向前移動時治療機機頭固定在某一角度出射束，同時多葉準直器的葉片可對靶區進行適形，并通過葉片開合對照射靶區的射線進行調制。TD技術相比于螺旋斷層技術可以減少低劑量范圍，具有獨到的劑量學優勢及特點[5-6]。雖然傳統的螺旋斷層放射治療亦可以實現早期乳腺癌放射治療，但是由于其避讓正常組織，造成機器空轉時間較長，射線利用率低，患者治療時間較長。而TD技術恰恰解決了這一問題，使得乳腺癌患者能夠在理想的條件下，獲得較佳的治療效果[7]。然而，目前國內對此方面尚無相關研究，為此，本研究通過靶區及危機器官(organ at risk，OAR)的劑量比對，為早期乳腺癌放射治療提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年12月至2016年12月間在解放軍總醫院就診的30例早期乳腺癌患者，所有患者經明確診斷為原位癌且無淋巴結轉移。患者已接受患側乳腺腫瘤切除術，無既往放射治療史。其中左側乳腺癌15例，右側乳腺癌15例，患者的中位年齡為50歲(33～65歲)。對30例入組患者均分別設計TD-CRT、TD-IMRT及常規IMRT三組放射治療計劃。

1.2 儀器設備

所有患者定位掃描均采用大孔徑螺旋CT(德國SIEMENS)，靶區勾畫計劃設計采用Pinnacle8.0計劃系統工作站(荷蘭Philips)，計劃設計采用Hi.ART4.3計劃系統(美國Accuray)。

1.3 體位固定及定位掃描

患者采用乳腺托架平躺方式進行體位固定，要求雙手上舉并根據患者體型特點，采用合理的臂托卡口。在SIEMENS大孔徑螺旋CT上行定位掃描，掃描層厚為3 mm，掃描范圍為頸部至中腹部。

1.4 靶區勾畫及計劃設計

(1)靶區勾畫。將定位所得圖像傳輸至Pinnacle 8.0計劃系統工作站進行靶區及正常器官勾畫，計劃靶區(planning target volume，PTV)包括肉眼可見的乳腺組織及瘤床，靶區外側方向外擴1 cm。勾畫心臟、脊髓以及對側乳腺等正常器官。

(2)計劃設計。所有TD計劃均采用5 cm的Jaw，Pitch=0.500，MF=2.0，優化及計算最終劑量均采用Fine模式。TD-CRT采用2個切線野，布野角度盡可能避開健側乳腺，2個照射野均在靠近乳腺外側緣外擴2個葉片。TD-IMRT組計劃采用4個照射野，采用交叉對穿的方式，兩組對穿野的夾角為5～10°，同樣均在靠近乳腺外側緣外擴2個葉片(寬度為1.25 cm)。IMRT組計劃采用五野照射，布野以內外切線為主，布野間隔在30°左右[8]。

設計的三組計劃(TD-CRT、TD-IMRT、IMRT)均給予相同處方劑量與限制條件，PTV處方劑量為50 Gy/25 F，要求至少95%的PTV接受處方劑量照射，＞105%處方劑量的體積要求＜10%，＞110%處方劑量的體積要＜5%，肺的平均劑量Dmean＜10 Gy、肺的V20＜20%、健側乳腺最大劑量Dmax＜5 Gy。

1.5 劑量參數指標

靶區劑量參數包括靶區劑量參數D2、D98，其中D2表示靶區最大劑量，D98表示靶區最小劑量，D95表示靶區覆蓋率。靶區均勻性指數(homogeneity index，HI)計算為公式1：

式中D2，D98分別為2%和98%的靶區體積所受照劑量，DT為處方劑量。

靶區適形度指數(conformity index，CI)計算為公式2：

式中TVpv為處方劑量所覆蓋的靶區體積，TV為靶區體積，PV為處方劑量所覆蓋的總體積，CI值越接近1表示適形度越好[14]。

OAR包括患側肺、健側肺、對側乳腺和心臟等。根據劑量體積直方圖(dose volume histogram，DVH)，分別評估三組計劃患側肺、健側肺V5、V10、V20、V30以及V40和平均劑量Dmean，心臟評估Dmax，同時統計并分析三組治療計劃治療時間。

1.6 統計學方法

采用SPSS 19.0統計學軟件對多組數據進行統計學處理，對三組數據行單因素方差分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量學比較

TD-3DCRT和TD-IMRT組計劃均能滿足靶區劑量覆蓋要求，TD-IMRT組計劃PTV平均劑量要高于IMRT和TD-CRT組計劃且IMRT優于TD-CRT，差異有統計學意義(F=8.847，P＜0.05)；TD-IMRT組計劃靶區D2高于IMRT和TD-CRT，差異有統計學意義(F=4.837，P＜0.05)，TD-IMRT的D98低于IMRT和TD-CRT，差異有統計學意義(F=5.175，P＜0.05)；TD-IMRT組計劃靶區適形度明顯優于IMRT和TDCRT組且IMRT優于TD-CRT，差異有統計學意義(F=9.622，P＜0.01)。在靶區均勻性指數方面，三組計劃無統計學差異(F=2.782，P＞0.05)，見表1。

2.2 危及器官劑量學比較

(1)TD-IMRT組計劃的患側肺平均劑量低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差異有統計學意義(F=9.588，P＜0.05)，患側肺的V5、V10、V20及V30也明顯較低，TD-IMRT計劃健側肺的最大劑量V40低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差異有統計學意義(F=5.516，P＜0.05)。見表2。

(2)左側乳腺癌心臟的平均劑量TD-IMRT低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差異有統計學意義(F＝7.268，P＜0.05)，TD-IMRT組心臟V5、V10、V20、V30及V40均低于IMRT且IMRT低于TD-CRT。右側乳腺癌心臟最大劑量TD-IMRT低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，TD-IMRT計劃健側肺的最大劑量V40低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差異有統計學意義(F=5.167，P＜0.05)。見表3和表4。

表3 健側肺、健側乳腺及右側乳腺癌心臟劑量學比較(±s)

表3 健側肺、健側乳腺及右側乳腺癌心臟劑量學比較(±s)

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表1 靶區劑量學參數比較±s)

表1 靶區劑量學參數比較±s)

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表2 患側肺的劑量學參數比較±s)

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表4 左側乳腺癌心臟劑量學比較±s)

表4 左側乳腺癌心臟劑量學比較±s)

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2.3 計劃實施效率

三組計劃(TD-CRT、TD-IMRT、IMRT)平均治療時間分別為(182.3±7.2)s、(243.9±8.1)s、(355.7±13.9)s，TD-IMRT治療時間長于TD-CRT，但是較IMRT治療時間明顯縮短，其差異有統計學意義(F=9.41，P＜0.01)。

3 討論

放射性心肌炎和放射性肺炎是乳腺癌保乳術后放射治療的主要并發癥，所以降低心臟及肺部受照射體積與劑量是乳腺癌保乳術后放射治療主要研究方向。李益坤等[8]研究證實，放射治療可能引起乳腺癌患者局限性放射性肺炎，導致早期炎癥損傷及局部纖維化。對于左側乳腺癌患者放射治療還會損傷冠狀動脈及心肌，并可能顯著提高嚴重心肌梗死的發生率[9-10]。曹遠東等[1]研究表明，IMRT技術治療乳腺癌在提高PTV覆蓋度的同時可降低肺、心臟及腋窩淋巴結等危及器官的受量。戴相昆等[11]指出，TD技術是在螺旋斷層加速器上實現的一種新型調強照射方式。實施治療時加速器機頭固定于某個角度，通過床的移動來對整個靶區實施照射，其照射野的多葉可完全打開，也可設置調制因子，通過多葉的開閉來對射野內射線強度進行調制，因此TD技術兼具常規調強和螺旋斷層調強的特點。

本研究對TD-IMRT、TD-CRT及IMRT三組技術進行劑量學比較，探討TD技術治療乳腺癌保乳術患者放射治療的可行性。分析結果表明，三組技術均能較好滿足乳腺癌術后靶區劑量要求，其中TD-IMRT、IMRT及TD-CRT組的均勻性指數逐漸增高，而適形指數逐漸降低。相對于TD-CRT組計劃，TD-IMRT及IMRT組計劃中患側肺Dmean及V5、V10、V20、V30和V40均有不同程度的降低，并且TDIMRT放射治療計劃相比常規IMRT能更好的降低患側肺照射劑量，該結果與文獻報道一致[12-13]。該結果表明了TD-IMRT技術相對于常規IMRT技術可能具備更好的劑量調制能力，但該結論仍需更多、更復雜的臨床病例驗證。

由于心臟解剖位置的特殊性，乳腺癌患者病變發生部位對心臟受量具有明顯影響。本研究將左側乳腺癌與右側乳腺癌樣本的心臟受量進行分別統計與分析，左側乳腺癌樣本分別統計心臟V5、V10、V20、V30、V40與Dmean，而右側乳腺癌因其距離靶區較遠，所受劑量較低，所以僅統計心臟Dmax。統計結果表明，左側乳腺癌患者心臟受量明顯高于右側乳腺癌患者。對于左側乳腺癌患者分別比較三組計劃心臟照射劑量，發現TD-IMRT組相比IMRT與TD-CRT組輻射劑量有明顯降低，IMRT組與TD-CRT組相比，IMRT組亦低于TD-CRT組的輻射劑量。

在治療時間方面，TD-IMRT相比常規調強放射治療有所減少，雖沒有三維適形放射治療的時間短，但對臨床中患者治療效率同樣起到一定提升作用。

目前，對于乳腺癌術后放射治療患者臨床中多采取三維適形放射治療方式或常規調強放射治療方式，但效果并不理想，兩種方法均無法有效降低放射治療過程中對危及器官的照射損傷，嚴重影響患者的生活質量與放射治療療效[15]。TD技術通過機架的傾斜與氣動光柵的調制形成一種新型螺旋斷層調強模式。本研究顯示，TD-IMRT技術具有更好的靶區覆蓋度、適形度，并且能明顯降低肺和心臟等危及器官受量，同時具有較為合理的治療時間。因此，TD-IMRT是乳腺癌保乳術后放射治療的首選方式。

[1]曹遠東，高恒東，孫新臣，等.乳腺癌保乳術后調強放療與常規放療的劑量學比較[J].醫學研究生學報，2009，22(2)：161-164.

[2]馬智.乳腺癌保乳術后放療70例臨床療效分析[J].吉林醫學，2010，31(22)：3769-3770.

[3]張金葆.螺旋斷層放療系統的先進性評估分析[J].性能評測，2009，24(4)：136-139.

[4]Franco P，Catuzzo P，Cante D，et al.TomoDirect：an efficient means to deliver radiation at static angles with tomotherapy[J].Tumori，2011，97(4)：498-502.

[5]Borca VC，Franco P，Catuzzo P，et al.Does TomoDirect 3DCRT represent a suitable option for post-operative whole breast irradiation？A hypothesis-generating pilot study[J].Radiat Oncol，2012，7：211.

[6]Franco P，Zeverino M，Migliaccio F，et al.Intensitymodulated and hypofractionated simultaneous integrated boost adjuvant breast radiation employing statics Ports of tomotherapy(TomoDirect)：a prospective phase II trial[J].J Cancer Res Clin Oncol，2014，140(1)：167-177.

[7]Fields EC，Rabinovitch R，Ryan NE，et al.A detailed evaluation of TomoDirect 3DCRT planning for whole-breast radiation therapy[J].Med Dosim，2013，38(4)：401-406.

[8]李益坤，劉海，王曉萍，等.螺旋斷層放療與常規調強放療在乳腺癌保乳術后同步推量中的劑量學比較[J].臨床腫瘤學雜志，2013，18(7)：648-651.

[9]劉志凱，楊波，胡克，等.螺旋斷層調強放療技術的臨床應用[J].協和醫學雜志，2013，4(4)：397-403.

[10]李云芬，常莉，夏耀雄，等.左側乳腺癌放療相關心臟毒性的危險因素分析[J].腫瘤防治研究，2017，44(1)：69-74.

[11]戴相昆，曲寶林，杜樂輝，等.斷層徑照技術在非小細胞肺癌放療中的應用[J].中國醫學物理學雜志，2017，34(2)：126-130.

[12]Chung MJ，Kim SH，Lee JH，et al.A Dosimetric Comparative Analysis of TomoDirect and Three-Dimensional Conformal Radiotherapy in Early Breast Cancer[J].J Breast Cancer，2015，18(1)：57-62.

[13]侯曉榮，楊波，劉志凱，等.螺旋斷層調強與固定野調強技術在全乳放療中的近期臨床效果[J].協和醫學雜志，2013，4(4)：377-382.

[14]王斌梁，曾昭沖，劉娟，等.乳腺癌保乳術后的放療技術和適應證[J].中國臨床醫學，2010，17(2)：288-291.

[15]劉敏，董麗華，王輝東，等.乳腺癌保乳術后調強放療與常規放療參數的比較[J].中國老年學雜志，2014，34(11)：2924-2926.

[16]Jones R，Yang W，Read P，et al.Radiation therapy of post-mastectomy patients with positive nodes using fixed beam tomotherapy[J]. Radiother Oncol，2011，100(2)：247-252.

The application of tomo direct technique in postoperative radiotherapy for patient with breast cancer received breast-conservative surgery/CHEN Gao-xiang, QU Bao-lin, DU Le-hui, et al//China Medical Equipment,2017,14(7):1-5.

Objective: To explore the application of tomo direct(TD) technique in postoperative radiotherapy for patient with breast cancer

breast-conservative surgery so as to provide reference for clinical treatment. Methods: 30 patients received breast-conservative surgery were divided into tomo direct- conformal radiation therapy (TD-CRT group, TD-intensity modulated radiation therapy (TD-IMRT)group and IMRT group. The prescription dose was 50 Gy/25 F in planning target volume (PTV). The doses of target region and organ at risk (OAR) were evaluated according to dose volume histogram (DVH), and the execution efficiency was evaluated depended on the treatment time of different techniques. Results: The Dmean, D2, D98and CI of TD-IMRT group was better than that of other groups, and the differences among them were significant (F=8.847, F=4.837, F=5.175, F=9.622; P＜0.05), while the differences of HI among them were not significant. For OAR, the received dose of TD-IMRT group lower than that of other groups, and the differences among them were significant. The therapeutic time of TD-IMRT group was longer than that of TD-CRT group, while was obviously shorter than that of IMRT group. Conclusion: All of three techniques can satisfy the clinical requirement of postoperative radiotherapy for breast-conservative surgery. While the TD-IMRT technique has better dose distribution for target region, and its received dose of OAR is obviously lower, and its therapeutic time is reasonable. Therefore, TD-IMRT can be adopted as the optimal technique for postoperative radiotherapy of breast-conservative surgery.

Breast cancer; Breast-conservative surgery; Radiotherapy; Tomo direct technique

Department of Radiotherapy, Chinese People's Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China.

陳高翔,男,(1985- ),本科學歷，物理師。解放軍總醫院放射治療科，研究方向：醫學物理和腫瘤精確放射治療的相關研究。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.001

2017-04-27

1672-8270(2017)07-0001-05

R815.2

A

國家重點研發計劃(2016YFC0904600)“以生物組學特征與多模態功能影像為基礎的多線束精準放療方案研究”

①解放軍總醫院放射治療科 北京 100853

*通訊作者：qubl6212@sina.com