乳腺癌保乳術(shù)后擺位誤差對放療計劃劑量的影響

鐘思瑤，孫斌，徐程，李海亮，高玉艷

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院 放療科，北京 101100

引言

乳腺癌發(fā)病率在癌癥發(fā)病率中排名第一[1-2]。放療可以降低乳腺癌保乳術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險和提高患者生存率，同時兼顧乳房美觀，使患者生命質(zhì)量得以顯著提高，是早期乳腺癌保乳術(shù)后的重要治療手段。乳腺癌保乳術(shù)后合并放療，可獲得與根治術(shù)相當(dāng)?shù)拈L期局部控制率與生存率[3-4]。乳腺癌的放射治療已經(jīng)廣泛采用圖像引導(dǎo)的調(diào)強放射治療技術(shù)（Intensity Modulated Raditherapy，IMRT）[5-9]，擺位誤差是影響IMRT 計劃精準(zhǔn)實施的重要因素。不同放療中心的放療設(shè)備、質(zhì)控及治療師的擺位水平不同，所以各中心的擺位誤差也有所差距[10-13]。本文模擬不同方向擺位誤差對乳腺癌保乳術(shù)放療計劃劑量的影響，結(jié)合本中心的擺位數(shù)據(jù)，驗證計劃實施的精準(zhǔn)性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究使用瓦里安Eclipse15.5 計劃系統(tǒng)，AcurosXB算法。選取左右保乳術(shù)后患者各15 例為研究對象，患者均為女性，患者年齡范圍30～80 歲，平均年齡54 歲，中位年齡56 歲。患者靶區(qū)均不包含鎖上區(qū)域，且無淋巴結(jié)加量區(qū)域，各自勾畫臨床靶區(qū)（Clinical Target Volume，CTV）及瘤床推量區(qū)CTV-boost，均勻外放5 mm，并收至皮下2 mm 得到計劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV）及PTV-boost，靠近皮膚一側(cè)，CTV 與PTV 共線（圖1）。處方劑量為PTV 50 Gy/25f、PTV-boost 60 Gy/25f。本研究已經(jīng)本院倫理委員會審批通過（批準(zhǔn)文號：2023-LHKY-075-01）。

圖1 CTV外擴至PTV、CTV-boost外擴至PTV-boost相對關(guān)系圖

1.2 研究方法

1.2.1 錐形束CT圖像引導(dǎo)

利用 Varian Clinac iX 加速器 進(jìn)行錐形束CT（Cone Beam CT，CBCT）掃描，獲取患者影像，與計劃 CT 進(jìn)行配準(zhǔn)。采用自動算法配準(zhǔn)，自動配準(zhǔn)后根據(jù)骨性標(biāo)志和靶區(qū)的形狀位置進(jìn)行手動微調(diào)，直至結(jié)果滿意為止。記錄患者左右（X）、頭腳（Y）、腹背（Z）方向的擺位誤差，移動加速器治療床修正擺位誤差后進(jìn)行治療。

1.2.2 模擬擺位誤差

將治療原計劃命名為plan-1，不改變治療原計劃的射野參數(shù)，將計劃的治療中心點分別往偏患側(cè)、健側(cè)、頭、腳、腹、背方向移動0.3 cm 和0.5 cm，模擬治療擺位時治療中心在各個方向上偏離計劃中心的情況。模擬擺位誤差后的計劃按治療中心偏離的方向分別命名為plan-患、plan-健、plan-頭、plan-腳、plan-腹、plan-背。

1.3 劑量評估

計劃均采用4 野調(diào)強，其中兩切線野照PTV，兩野照射PTV-boost 推量區(qū)域（圖2），優(yōu)化結(jié)束后，使用Skin flash 工具將通量往外刷2 cm 以減小擺位時治療中心偏皮膚側(cè)以及呼吸運動對劑量的影響（圖3）。比較plan-1與plan-患、plan-健、plan-頭、plan-腳、plan-腹、plan-背的靶區(qū)與危及器官的劑量差異。對于乳腺癌患者，主要涉及的危及器官有肺、健側(cè)乳腺以及心臟。主要統(tǒng)計的劑量參數(shù)有：CTV 和CTV-boost 95%體積的受量D95，即CTV-D95和CTV-boost-D95；患側(cè)肺分別受到5 Gy、20 Gy 的體積占比V5、V20；健側(cè)乳腺平均劑量（Dmean）；對于左側(cè)乳腺癌患者，統(tǒng)計其心臟的平均受量（Dmean）。

圖2 射野方向及劑量分布，

圖3 各射野的射束方向觀及skin flash后效果

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學(xué)軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，配對樣本采用t檢驗，統(tǒng)計結(jié)果用±s描述，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 模擬各方向偏差0.3 cm和0.5 cm

所有治療原計劃plan-1 的靶區(qū)覆蓋率及危及器官受量均滿足臨床要求。將治療中心點分別往患側(cè)、健側(cè)、頭、腳、腹、背方向移動0.3 cm 和0.5 cm 后統(tǒng)計其劑量參數(shù)。根據(jù)乳腺癌放射治療指南以及本中心的放療標(biāo)準(zhǔn)[14]，要求乳腺癌保乳術(shù)后放療CTV 及CTVboost 的95% 體積實際受量要超過處方劑量的95%（CTV-D95＞4750 cGy，CTV-boost-D95＞5700 cGy），且肺V5＜50%、肺V20＜20%、健側(cè)乳腺Dmean＜5 Gy、左乳患者心臟Dmean＜8 Gy。

2.1.1 CTV及CTV-boost劑量誤差

如表1 所示，模擬擺位誤差后生成的新計劃靶區(qū)劑量與原計劃對比，在偏患側(cè)（plan-患）、頭（plan-頭）、腹（plan-腹）3 個方向上，各個方向位移0.3 cm 或0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95的受量均滿足臨床要求，且除治療中心偏頭方向0.5 cm 時，CTV-D95顯著增加外（P＜0.05），其他靶區(qū)受量與原計劃相比均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶區(qū)的劑量變化（±s，cGy）

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶區(qū)的劑量變化（±s，cGy）

靶區(qū)plan-1分組plan-患plan-健plan-頭plan-腳plan-腹plan-背CTV-D95 5124.7±位移0.3 cm 5130.3±45.3 5098.4±35.5 5128.2±41.4 5114.9±35.1 5132.9±45.0 5088.0±36.9 t值-1.5198.123-2.0286.377-1.9388.101 P值0.140＜0.0010.052＜0.0010.062＜0.001位移0.5 cm 5135.5±48.0 5077.8±36.1 5132.4±40.4 5108.0±36.7 5125.3±47.4 5050.4±54.0 t值-1.68010.649-2.2619.0120.3558.173 P值0.104＜0.0010.031＜0.0010.725＜0.001 36.5 CTV-boost-D95 6071.9±31.3位移0.3 cm 6081.0±18.6 6011.5±38.5 6073.3±27.8 6051.4±25.6 6083.4±38.1 5990.8±57.8 t值-1.72911.945-0.3815.672-1.8878.648 P值0.095＜0.0010.706＜0.0010.069＜0.001位移0.5 cm 6079.1±58.9 5962.1±58.1 6064.5±35.4 6027.6±36.9 6067.7±99.2 5913.8±151.5 t值-0.65712.6471.3587.2140.2325.912 P值0.516＜0.0010.185＜0.0010.818＜0.001

在偏健側(cè)（plan-健）、腳（plan-腳）、背（plan-背）3 個方向上，各個方向位移0.3 cm 或0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95與原計劃plan-1 相比均具有顯著性差異（P＜0.05），靶區(qū)受量均小于原計劃，但均處于臨床可接受范圍。位置偏差越大，靶區(qū)劑量降低越明顯，且劑量降低程度plan-背＞plan-健＞plan-腳。

2.1.2 危及器官劑量誤差

模擬擺位誤差后生成的新計劃危及器官受量與原計劃對比發(fā)現(xiàn)（表2）。各個方向上產(chǎn)生擺位誤差后危及器官的受量與原計劃（plan-1）相比均具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）。在治療中心偏患側(cè)（plan-患）、頭（plan-頭）、腹（plan-腹）3 個方向上肺、健側(cè)乳腺、左乳患者心臟的受量均顯著降低，且擺位誤差越大，肺、乳腺、左乳患者心臟的受量越小。反之，在偏健側(cè)（plan-健）、腳（plan-腳）、背（plan-背）3 個方向上肺V5、肺V20、健側(cè)乳腺Dmean、左乳患者心臟Dmean的受量均顯著增加，且擺位誤差越大，肺、健側(cè)乳腺、左乳患者心臟的受量越大，且受量增加程度plan-背＞plan-健＞plan-腳。單向擺位誤差小于0.5 cm 時，治療中心偏背方向?qū)ξ＜捌鞴偈芰康挠绊懽畲螅谂R床可接受范圍。

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的劑量變化（±s）

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的劑量變化（±s）

危及器官plan-1分組plan-患plan-健plan-頭plan-腳plan-腹plan-背患側(cè)肺V5/%24.2±6.2位移0.3 cm22.3±6.126.03±6.323.5±6.224.8±6.321.7±6.126.6±6.4 t值29.023-24.41210.887-9.17724.483-24.408 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm21.2±6.027.2±6.423.2±6.225.1±6.320.3±6.127.8±6.7 t值34.616-34.1436.177-6.99017.276-12.079 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001患側(cè)肺V20/%13.0±4.1位移0.3 cm11.5±3.914.5±4.312.5±4.113.6±4.111.0±4.015.3±4.4 t值23.578-23.68411.547-11.95424.359-8.851 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm10.6±3.815.5±4.412.1±4.013.9±4.29.8±3.816.4±4.4 t值30.711-30.99111.592-10.71729.098-29.613 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001健側(cè)乳腺Dmean/cGy 53.1±43.3位移0.3 cm 50.1±41.656.5±45.451.6±41.154.6±45.349.2±44.157.8±44.7 t值6.059-5.4193.329-2.9842.947-2.812 P值＜0.001＜0.0010.0020.0060.0060.009位移0.5 cm 48.5±41.158.7±46.750.7±39.955.7±47.046.6±42.762.3±50.2 t值6.369-5.0823.320-2.9103.772-3.459 P值＜0.001＜0.0010.0020.007＜0.0010.002左乳心臟Dmean/cGy 367.9±151.4位移0.3 cm 320.3±134.5 419.8±168.3 350.7±144.9 385.1±157.8 305.4±134.3 439.9±168.7 t值9.696-10.0685.771-5.73110.184-10.606 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001位移0.5 cm 278.1±138.9 453.9±182.6 340.4±140.6 396.1±162.8 271.6±120.9 488.7±184.3 t值6.369-5.0823.320-2.9103.272-3.459 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.2 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm

根據(jù)各個方向模擬位置偏差的結(jié)果，可見治療中心偏向患側(cè)、頭、腹3 個方向相對于健側(cè)、腳、背3 個方向，其靶區(qū)的劑量變化較小，且危及器官受量降低。模擬治療中心同時向患側(cè)、頭、腹3 個方向及健側(cè)、腳、背、3 個方向位移，分別命名為plan-A、plan-B。模擬擺位誤差后生成的新計劃與原計劃對比結(jié)果如表3 所示：對于plan-A，治療中心同時向偏患側(cè)、頭、腹方向0.3 cm 時，CTV-D95與原計劃無統(tǒng)計學(xué)差異，CTV-boost-D95顯著降低0.3%；位移0.5 cm 時，CTV-D95及CTV-boost-D95的平均值顯著降低3.1%和4.3%，均在臨床可接受范圍，且危及器官的受量均顯著降低。對于plan-B，治療中心同時偏向健側(cè)、腳、背方向時，CTV-D95、CTVboost-D95均顯著降低，危及器官受量顯著增加。偏差0.3 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95分別降低2.0%和3.0%，靶區(qū)95%體積的受量均大于處方劑量的95%，且危及器官的受量均在臨床可接受范圍。偏差0.5 cm 時，CTV-D95、CTV-boost-D95分別降低5.5%、8.1%，超出臨床可接受范圍。肺V5、V20原計劃受量平均為24.2%、13.0%，分別增加7.9%、7.1%；健側(cè)乳腺Dmean原計劃受量平均53.1 cGy，增加20.9 cGy；左乳患者心臟Dmean原計劃受量平均367.9 cGy，增加263.3 cGy；其中肺V20受量平均值超出了要求的劑量限制，其余危及器官的受量均低于要求的劑量限制。綜上，實際臨床工作中，治療中心同時偏向患側(cè)、頭、腹3 個方向0.5 cm 范圍內(nèi)，認(rèn)為其劑量變化可以接受，滿足臨床要求；治療中心同時偏向健側(cè)、腳、背3 個方向0.3 cm 范圍內(nèi)，認(rèn)為其劑量變化可以接受，當(dāng)這3 個方向上的偏差同時達(dá)到0.5 cm 時，劑量變化不滿足臨床要求。

表3 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm的劑量偏差（±s）

表3 模擬3個方向同時偏差0.3 cm和0.5 cm的劑量偏差（±s）

靶區(qū)plan-1plan-A（位移0.3 cm） plan-A（位移0.5 cm） plan-B（位移0.3 cm） plan-B（位移0.5 cm）CTV-D95/cGy 5124.7±36.55109.6±60.34967.0±106.05021.1±52.94844.8±174.2 t值1.6707.97510.4458.461 P值0.106＜0.001＜0.001＜0.001 CTV-boost-D95/cGy 6071.9±31.36056.1±161.95809.9±321.25887.6±124.45581.8±330.6 t值0.5304.4828.5178.173 P值0.011＜0.001＜0.001＜0.001患側(cè)肺V5/%24.2±6.219.1±5.816.3±5.729.1±6.232.1±6.6 t值15.61016.227-24.332-30.487 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001患側(cè)肺V20/%13.0±4.19.1±3.77.0±3.417.3±4.320.1±4.8 t值15.37815.981-29.183-33.204 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001健側(cè)乳腺Dmean/cGy 53.1±43.345.1±41.460.5±51.063.3±51.374.0±62.3 t值3.8484.198-3.387-3.607 P值＜0.001＜0.0010.0020.001左乳心臟Dmean/cGy 367.9±151.4253.0±108.2193.8±83.6513.8±195.0631.2±223.7 t值9.5889.248-12.083-13.108 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.3 實際擺位誤差

分別統(tǒng)計30 例患者共273 組CBCT 數(shù)據(jù)，X、Y、Z 方向的實際擺位誤差均符合高斯分布，見圖4。X、Y、Z 方向擺位誤差絕對值的平均值分別為（0.260±0.201）、（0.220±0.164）、（0.220±0.191） cm，均小于0.3 cm。

圖4 不同方向擺位誤差柱狀統(tǒng)計圖

3 討論

放療患者治療中的擺位誤差是影響放療計劃精確實施的關(guān)鍵因素。擺位誤差導(dǎo)致靶區(qū)受量不足，影響治療效果，同時可能增加周邊危及器官的受量，產(chǎn)生放療副反應(yīng)。對于乳腺癌保乳術(shù)后的患者，本中心采用乳腺托架進(jìn)行定位，患者治療途中處于自由呼吸的狀態(tài)，此類患者的器官運動及擺位誤差更加難以控制。CBCT 圖像引導(dǎo)技術(shù)可以很好地矯正擺位誤差，但是過量的CBCT照射，會增加危及器官的受量[15-17]。通過對擺位誤差導(dǎo)致劑量偏差的定量分析，可以更直觀地體現(xiàn)放療的精確性，從而指導(dǎo)擺位。而患者實際接受的劑量無法進(jìn)行實時測量，目前針對擺位誤差對劑量影響的研究有兩種常見方式：① 通過CBCT 采集的數(shù)據(jù)，取其平均值代入計劃系統(tǒng)重新計算分析，這種方式能夠體現(xiàn)平均擺位誤差導(dǎo)致的劑量偏差，但是誤差的平均值在一定程度上忽略了誤差的方向性，且不能體現(xiàn)擺位誤差偏離均值的情況[18-19]；② 通過將CBCT 數(shù)據(jù)回傳至計劃系統(tǒng)，與定位CT 進(jìn)行配準(zhǔn)后，將計劃移至CBCT 圖像進(jìn)行劑量計算及分析，這種方式要求CBCT 的圖像質(zhì)量足夠好，而實際上大部分放療中心的CBCT 圖像質(zhì)量達(dá)不到定位CT 的水平[20]。本研究分別模擬計劃治療中心偏患側(cè)、健側(cè)、頭、腳、腹、背方向上0.3 cm 及0.5 cm 擺位誤差后靶區(qū)及危及器官的受量變化情況。結(jié)果表明，治療中心偏患側(cè)、頭、腹方向靶區(qū)劑量與原計劃無顯著性差異，且肺、健側(cè)乳腺、左乳患者的心臟受量減少。治療中心偏健側(cè)、腳、背方向會導(dǎo)致靶區(qū)劑量降低，且肺、健側(cè)乳腺、左乳患者的心臟受量增加。但單向0.5 cm 以內(nèi)的擺位誤差產(chǎn)生的劑量偏差均在臨床可接受范圍。在此基礎(chǔ)上，模擬治療中心同時偏向患側(cè)、頭、腹3 個方向及健側(cè)、腳、背、3 個方向的情況，以體現(xiàn)3 個方向同時產(chǎn)生擺位誤差對治療劑量影響最小及最大的情況。結(jié)果表明治療中心同時向偏患側(cè)、頭、腹方向0.5 cm 內(nèi)時，靶區(qū)受量均在臨床可接受范圍，且危及器官的受量均顯著降低。治療中心同時偏向健側(cè)、腳、背3 個方向0.3 cm 范圍內(nèi)，其劑量變化可以接受，當(dāng)這3 個方向上的偏差同時達(dá)到0.5 cm 時，靶區(qū)受量不滿足臨床要求，且肺V20超出臨床可接受范圍。經(jīng)統(tǒng)計分析本中心30 例保乳術(shù)后患者放療過程中共273 組CBCT 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)X、Y、Z 方向擺位誤差絕對值的平均值均小于0.3 cm，本中心的乳腺癌保乳患者的擺位誤差導(dǎo)致的劑量偏差基本在臨床可接受范圍。

4 結(jié)論

乳腺癌保乳患者放療發(fā)生擺位誤差時，治療中心偏背側(cè)引起的劑量偏差最大。單向誤差在0.5 cm 范圍內(nèi)，靶區(qū)及危及器官的劑量誤差均在臨床可接受范圍。治療中心同時偏向健側(cè)、腳、背方向達(dá)到0.5 cm 時，靶區(qū)劑量低于臨床要求，且肺的受量超出臨床可接受范圍，實際臨床工作中，應(yīng)引起治療師高度重視，可適當(dāng)增加CBCT 次數(shù)。