模擬復位驗證在乳腺癌患者調強放療中應用價值的探討

方涌文 方鍵藍 劉鏢水 姚文燕 林曉生 林承光 肖亮杰

華南國家腫瘤實驗室中山大學腫瘤防治中心放療科，廣州 510060

通信作者：肖亮杰，Email：xiaolj@sysucc.org.cn

目前乳腺癌是女性惡性腫瘤中最常見的惡性腫瘤，據世界衛生組織國際癌癥研究機構2020 年發布的最新版全球癌癥報告，全球女性癌癥中女性乳腺癌新增人數到達226 萬，占全球癌癥新增病例的11.7%，占全球女性癌癥新增病例的24.5%，正式取代肺癌全球第一大癌癥的地位，而乳腺癌死亡率在全球癌癥死亡率中排名第5，死亡率為6.9%，在全球女性癌癥死亡率中排名第1，死亡率為15.5%［1］。在中國女性的惡性腫瘤統計中，乳腺癌新增病例數5 年時間從30 萬增加到42 萬，而全球乳腺癌日益高發的原因有可能是主要致癌因素正在發生變化，例如體質量指數超標和身體素質降低等。

目前乳腺癌也成為實體腫瘤治療中治療效果最佳的病種之一，放射治療（放療）中放療的每個流程步驟都非常重要，放療期間乳腺癌患者體表的標記線是整個放療完美進行的保障［2］。乳腺癌患者體表標記點與標記線不僅影響放療實施的擺位精度，而且相對于左側乳腺癌患者放療中保護危及器官［3］如心臟、肺等也起到了重要的作用。當下，調強放療已成為惡性腫瘤的主要治療方式之一。但是在患者日常放療中可能因放療設備的系統誤差、分次間放療師的擺位隨機誤差、分次間患者腫瘤靶區相對皮膚位置的改變、分次內患者不自主運動引起的體位改變等等，有研究指出平移方向誤差大于3 mm 或旋轉方向誤差在3°以上就會導致靶區應受照劑量降低，靶區周圍危及器官受照劑量升高，并且危及器官的所受影響更明顯［4-5］。ICRU 24號報告指出靶區應受照劑量變化值偏離最佳劑量5%就有可能使患者腫瘤放射治療的治療療效下降及腫瘤復發轉移概率、正常組織并發癥發生率增加。基于此，本研究主要分析乳腺癌患者放療前有無模擬復位驗證的誤差并探討放療前模擬復位驗證的必要性。

資料與方法

1、一般資料

回顧性選擇2020年11月至2021年11月在中山大學腫瘤防治中心接受放療的乳腺癌患者174例，收集一共870次錐形束CT（cone beam CT，CBCT）擺位誤差數據。把放療前進行X 線模擬復位驗證的乳腺癌患者分為A 組（74 例）；無模擬復位驗證的乳腺癌患者分為B 組（100 例）。（1）入選標準：年齡20～60 歲；KPS 大于80 分；術后分期為Tis-2N 0-2M0 的乳腺癌保留乳房手術后患者；患側上臂上舉外展自如的患者；患者接受CT、CBCT 掃描；患者接受KV-CBCT圖像引導放療裝置。（2）排除標準：同時雙側乳腺癌；腋窩前哨淋巴結活檢，未做腋窩清掃；做過內乳淋巴引流區清掃；嚴重心功能不全；既往或同時第二原發惡性腫瘤。所選均為浸潤性癌并為保乳術后患者，行乳腺、內乳、鎖骨上淋巴引流區照射。體位固定：發泡膠組合頭頸肩碳纖維素板個體化仰臥固定，采用廣州福瑞人體定位墊發泡膠固定，將由異氰酸聚亞甲基聚亞苯基酯（A料）和復合聚醚類多元醇（B料）兩部分混合液平鋪倒到防水布袋內；患者雙手上舉外展，采用發泡膠發泡固定的方式使手臂與手指充分塑形，患者面朝向健側，充分展開暴露胸壁及腋窩淋巴結，發泡膠技術自動塑形的特性使得發泡膠固定墊更為貼合人體體表輪廓。

2、方法和數據采集

A 組患者放療計劃設計完成后，進入體位復位驗證階段；按照放療計劃的治療床移床參數進行移床為患者體位X 線模擬定位機復位驗證。X 線模擬定位機在透視下為患者拍攝0°與90°兩張正交的驗證片，接著將兩張正交的驗證片與計劃系統重建生成的DRR（digitally reconstructured radiograph）圖進行匹配校正；復位驗證完成后在患者的身上用記號筆標記患者的照射野范圍以及等中心點在體表的投影，方便之后放療實施治療前擺位工作的進行；A 組患者治療前進行CBCT 掃描校正體位，記錄并觀察前5 次治療的CBCT 校準后體位誤差數據。B 組患者首次治療前先按CT定位點進行擺位，接著根據患者的放療計劃移床參數進行驅動治療床并CBCT掃描校正體位，根據誤差數據驅動治療床再進行治療；治療結束后在患者的身上用記號筆標記患者的照射野范圍以及等中心點在體表的投影，方便之后放療實施治療前擺位工作的進行，記錄并觀察前5 次治療的CBCT校準后體位誤差數據。

3、統計學方法

采用SPSS 21.0 統計軟件，患者的擺位誤差值采用均數±標準差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，所有數據均符合正態分布，P＜0.05 為差異有統計學意義。根據外擴邊界MPTV=2.5Σ+0.7σ 算出兩者的外擴邊界進行對比，其中Σ為患者擺位系統誤差的標準差，σ為患者擺位隨機誤差的標準差。

結 果

1、兩組CBCT掃描體位校正誤差、首次治療所需時間比較

A 組與B 組使用CBCT 掃描后進行體位校正在頭腳（SI）、左右（LR）、（AP）方向的誤差，SI 方向、首次治療時間比較，差異均有統計學意義。見表1。

表1 兩組乳腺癌患者的CBCT掃描體位校正誤差、首次治療所需時間比較（± s）

表1 兩組乳腺癌患者的CBCT掃描體位校正誤差、首次治療所需時間比較（± s）

注：A 組為放療前進行X 線模擬復位驗證的乳腺癌患者，B 組為無模擬復位驗證的乳腺癌患者；CBCT 為錐形束CT，SI為頭腳，LR 為左右，AP為前后

?

2、A組與B組CBCT掃描體位校正誤差比例區間分析

A 組：3 個平移方向誤差比例中，SI 和LR 方向誤差有38.53%占比都≥3 mm；而AP 方向誤差最大，有64.22%占比≥3 mm；B 組：3 個平移方向誤差中，SI 方向誤差有48.85%占比≥3 mm；LR 方向誤差有48.62%占比≥3 mm；而AP 方向誤差最大，有55.24%占比≥3 mm。

3、外擴邊界計算

采用Herk 等的公式進行三維方向的靶區外擴邊界（Margin）計算，使用MPTV=2.5∑+0.7σ 計算出來A 組與B 組分別的PTV靶區外擴邊界，見表2。

表2 兩組乳腺癌患者對應的計劃外擴邊界（mm）

討 論

乳腺癌患者日常放射治療中擺位誤差是影響患者放療精度與治療療效的主要因素之一［6-9］。乳腺癌的調強放療技術已趨于成熟，相對于三維切線野的照射治療方式，調強放療的精度更高，劑量適形度和均勻性更好。一方面減少了肺、氣管、心臟等重要器官的受量，特別是針對左側乳腺癌患者的放射治療；另一方面對遠期生存的乳腺癌患者生存質量意義重大，因此調強放療在保乳術后的應用越來越受到青睞［10-11］。而在放療前可以提高患者放療精度的步驟之一，其中就包括模擬復位驗證，而目前大部分醫院及機構應用模擬復位的機器主要是X 線模擬定位機和CT-Sim 模擬定位機；中山大學腫瘤防治中心的乳腺癌患者在放射治療計劃設計完成之后，進行模擬復位的是X 線模擬定位機；X 線模擬定位機在透視下為患者拍攝0°與90°兩張正交的驗證片，接著將兩張正交的驗證片與計劃系統重建生成的DRR 圖進行匹配校正；復位驗證完成后在患者的身上用記號筆標記患者的照射野范圍以及等中心點在體表的投影，方便之后放療實施治療前擺位工作的進行；整個X 線模擬復位的過程6～10 min；許峰等［12］、許新明等［13］分析不同部位腫瘤圖像引導放療的擺位誤差的結果顯示，不同部位腫瘤的放療隨機誤差SI方向均大于其他方向。而對本研究兩組差異性分析中，發現A 組在SI 方向上擺位誤差明顯小于B 組，且差異有統計學意義（P＜0.05）；而在LR 與AP 方向的研究分析中，差異均無統計學意義（均P＞0.05）。在A 組的擺位誤差統計中發現，AP 方向的誤差大于SI和LR 方向，與許峰等［12］的研究結論有所區別；而在B 組的擺位誤差統計中發現SI 方向的誤差大于AP 和LR 方向，與許峰等［12］的研究結論一致；在本研究中發現放射治療前進行X 線模擬復位比放療前沒有進行模擬復位在SI 方向上有所改善，一定程度上提高了放療的精度。

本研究利用控制變量的方法從放射治療前有無進行X線模擬復位乳腺癌患者，回顧性分別分析了放射治療前進行X 線模擬復位與放療前沒有進行模擬復位的誤差比例區間分布，在各方向誤差比例區間分布的分析中，A 組：SI 方向和LR 方向誤差有38.53%占比都≥3 mm；而AP 方向誤差最大，有64.22%占比≥3 mm；B 組：SI 方向誤差有48.85%占比≥3 mm；LR 方向誤差有48.62%占比≥3 mm；而AP 方向誤差最大，有55.24%占比≥3 mm。在A 組與B 組的誤差比例區間分析中，SI 和LR 方向誤差在區間-1～1 mm 的占比也是最大的；而AP 方向誤差在-1～1 mm 的占比略多，其他區間占比基本持平；但是還有一部分誤差大于3 mm，并且占比也相對較大。

有研究表示平移方向的系統擺位誤差大于3 mm 就有可能導致靶區應受照劑量降低；靶區周圍的危及器官所受劑量就會升高，且對危及器官的影響更加顯著［14-16］。而ICRU 24 號報告也指出靶區應受照劑量變化值偏離最佳劑量5%就有可能使患者腫瘤放療的治療療效下降并且腫瘤復發轉移概率、正常組織并發癥發生率隨著增加［17-18］。

中山大學腫瘤防治中心乳腺癌患者分為放療實施前在X 線模擬定位機進行復位驗證以及直線加速器上直接按照移床參數移動治療床進行CBCT 掃描驗證后治療；在B組患者首次治療過程中，由于需要在放療前進行類似復位的CBCT 驗證掃描以確保患者體位的準確性，并且需要在患者的體表標記入射點以及照射范圍，首次治療過程時間將大大增加，使得患者的首次治療時間變長；B 組患者首次治療時間大約是A組患者的2倍，而隨著患者單次治療時間的推移、增加，患者治療過程中不可避免因長時間保持相同的體位而造成肌肉、肢體不適，可能引起患者體位的不確定性、患者不由自主的體位改變等；患者體位改變率增大可能會導致患者治療精度下降，有脫靶、危及器官受量增大的風險。而A 組在放療前進行模擬復位不僅大大減少患者首次治療時間，而且患者由于經過多次的體位驗證，極大程度上減少患者緊張情緒，并且在同種固定裝置中患者因治療時間減少，患者體位改變的概率也會隨著減少，一定程度上保證了患者的放療精度，同時也提高了患者放療的舒適性。本研究從A組與B組的誤差數據分析中，使用公式MPTV=2.5∑+0.7σ計算出來A組與B組的PTV靶區外擴邊界（Margin），A組Margin SI 7.6 mm、LR 7.6 mm、AP 10.2 mm，明顯小于B組患者的Margin（SI 10.6 mm、LR 7.9 mm、AP 10.7 mm），提示對于放射治療前有無進行X線模擬復位的乳腺癌患者，在計劃設計時需要考慮給予不同的外擴邊界，避免普遍外擴邊界過大，可能導致患者正常組織的受照射劑量增加，削減了調強放射治療的優勢。

在臨床上乳腺癌放療前進行復位驗證可提高放療的精確度，保證放療的療效以及提高患者的舒適性，并且減少患者首次治療因治療時間過長而引起的體位不確定性；靶區設計外擴邊界時應根據放療前有無進行復位驗證給予個性化的設計，在保障靶區覆蓋率的同時能盡量減少正常組織的額外照射，提高放射治療增益比。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突