断层径照技术在乳腺癌保乳术后患者放射治疗中的应用*

陈高翔 曲宝林* 杜乐辉 徐寿平 解传滨 葛瑞刚 马 娜 戴相昆

断层径照技术在乳腺癌保乳术后患者放射治疗中的应用*

陈高翔①曲宝林①*杜乐辉①徐寿平①解传滨①葛瑞刚①马 娜①戴相昆①

目的：探讨断层径照(TD)技术在乳腺癌保乳术后放射治疗中的应用，为临床治疗提供参考。方法：选取30例乳腺癌保乳术后患者，对其分别设计TD适形放射治疗(TD-CRT)、TD调强放射治疗(TD-IMRT)及常规调强放射治疗(IMRT)三组计划，计划靶区(PTV)处方剂量为50 Gy/25次。根据剂量体积直方图(DVH)评估靶区和危及器官(OAR)受量，并根据三种技术的治疗时长评估执行效率。结果：TD-IMRT组计划PTV的Dmean、D2、D98及适形度指数(CI)均优于IMRT及TD-CRT，且差异有统计学意义(F=8.847，F=4.837，F=5.175，F=9.622；P＜0.05)，靶区均匀性指数(HI)无统计学意义；对于OAR，TD-IMRT所受辐射剂量均低于IMRT及TD-CRT，且差异有统计学意义；TD-IMRT治疗时间长于TD-CRT，但是较IMRT治疗时间明显缩短。结论：三种技术均能达到乳腺癌保乳术后放射治疗临床要求，TD-IMRT技术具有更好的靶区剂量分布，同时危及器官受量明显降低，且治疗时间合理，因此，TDIMRT可作为乳腺癌保乳术后放射治疗的优选技术。

乳腺癌；保乳术后；放射治疗；断层径照技术

专栏 - 放射治疗

编者按：肿瘤放射治疗是利用放射线电离辐射所产生的生物学效应来“杀死”肿瘤细胞的一种局部肿瘤治疗方法，约为70%的癌症患者在治疗过程中需接受放射治疗，其中约40%可通过放射治疗根治。近年来，随着影像技术和计算机技术的发展，放射治疗已从早期的二维放射治疗发展到三维适形放射治疗以及调强放射治疗等精确放射治疗。随着技术的不断进步，放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。螺旋断层放射治疗(helical tomotherapy)系统采用360°聚焦断层照射的方式，在得到更好靶区剂量分布的同时，最大限度地保护周围正常组织及器官，是目前最先进的放射治疗技术之一。解放军总医院放射治疗科于2007年引入国内第一台螺旋断层放射治疗系统，并于2015年引入国内首台Tomo HD新机型，历经10年磨砺，治疗患者近5000例，积累了丰富的临床经验。

栏目主编：曲宝林

曲宝林，博士，主任医师，解放军总医院放射治疗科主任。现担任中央保健委员会专家、中华医学会放射肿瘤专业委员会青委会秘书长，中国生物医学工程学会精确放疗委员会副主任委员，全军放射肿瘤专业副秘书长，中国研究型医院学会放射肿瘤学专业委员会副主任委员，北京乳腺病防治学会肿瘤免疫治疗专业委员会副主任委员，北京医学会放射肿瘤专业委员会常委 ，中国抗癌协会放射肿瘤专业委员会常委委员，中国医师协会放射肿瘤专业委员会常委，中国老年医学学会肿瘤姑息与康复分委会常委。从事放射治疗临床工作20余年，近年来主持863课题、十三五科技部重大专项、首都临床特色基金、吴阶平课题和解放军总医院基金等多项课题研究，参加国家及军队课题10余项；5年内以第一或通讯作者发表SCI及核心论文30余篇；主编或参编专著8部。

目前，女性人群乳腺癌发病率正逐年上升，并且有愈来愈年轻化的趋势[1]。乳腺癌保乳术后放射治疗已成为早期乳腺癌的一种标准治疗，而放射治疗在减少早期乳腺癌复发，改善并提高生存率方面正扮演越来越重要的角色[2]。断层径照(tomo direct，TD)技术是螺旋断层放射治疗计划系统(Tomotherapy HI-Art，Tomo HT Art)一种无旋转的治疗理念，即可实现适形放射治疗(conformal radiation therapy，CRT)，也能实施调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)[4]。当治疗床向前移动时治疗机机头固定在某一角度出射束，同时多叶准直器的叶片可对靶区进行适形，并通过叶片开合对照射靶区的射线进行调制。TD技术相比于螺旋断层技术可以减少低剂量范围，具有独到的剂量学优势及特点[5-6]。虽然传统的螺旋断层放射治疗亦可以实现早期乳腺癌放射治疗，但是由于其避让正常组织，造成机器空转时间较长，射线利用率低，患者治疗时间较长。而TD技术恰恰解决了这一问题，使得乳腺癌患者能够在理想的条件下，获得较佳的治疗效果[7]。然而，目前国内对此方面尚无相关研究，为此，本研究通过靶区及危机器官(organ at risk，OAR)的剂量比对，为早期乳腺癌放射治疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年12月至2016年12月间在解放军总医院就诊的30例早期乳腺癌患者，所有患者经明确诊断为原位癌且无淋巴结转移。患者已接受患侧乳腺肿瘤切除术，无既往放射治疗史。其中左侧乳腺癌15例，右侧乳腺癌15例，患者的中位年龄为50岁(33～65岁)。对30例入组患者均分别设计TD-CRT、TD-IMRT及常规IMRT三组放射治疗计划。

1.2 仪器设备

所有患者定位扫描均采用大孔径螺旋CT(德国SIEMENS)，靶区勾画计划设计采用Pinnacle8.0计划系统工作站(荷兰Philips)，计划设计采用Hi.ART4.3计划系统(美国Accuray)。

1.3 体位固定及定位扫描

患者采用乳腺托架平躺方式进行体位固定，要求双手上举并根据患者体型特点，采用合理的臂托卡口。在SIEMENS大孔径螺旋CT上行定位扫描，扫描层厚为3 mm，扫描范围为颈部至中腹部。

1.4 靶区勾画及计划设计

(1)靶区勾画。将定位所得图像传输至Pinnacle 8.0计划系统工作站进行靶区及正常器官勾画，计划靶区(planning target volume，PTV)包括肉眼可见的乳腺组织及瘤床，靶区外侧方向外扩1 cm。勾画心脏、脊髓以及对侧乳腺等正常器官。

(2)计划设计。所有TD计划均采用5 cm的Jaw，Pitch=0.500，MF=2.0，优化及计算最终剂量均采用Fine模式。TD-CRT采用2个切线野，布野角度尽可能避开健侧乳腺，2个照射野均在靠近乳腺外侧缘外扩2个叶片。TD-IMRT组计划采用4个照射野，采用交叉对穿的方式，两组对穿野的夹角为5～10°，同样均在靠近乳腺外侧缘外扩2个叶片(宽度为1.25 cm)。IMRT组计划采用五野照射，布野以内外切线为主，布野间隔在30°左右[8]。

设计的三组计划(TD-CRT、TD-IMRT、IMRT)均给予相同处方剂量与限制条件，PTV处方剂量为50 Gy/25 F，要求至少95%的PTV接受处方剂量照射，＞105%处方剂量的体积要求＜10%，＞110%处方剂量的体积要＜5%，肺的平均剂量Dmean＜10 Gy、肺的V20＜20%、健侧乳腺最大剂量Dmax＜5 Gy。

1.5 剂量参数指标

靶区剂量参数包括靶区剂量参数D2、D98，其中D2表示靶区最大剂量，D98表示靶区最小剂量，D95表示靶区覆盖率。靶区均匀性指数(homogeneity index，HI)计算为公式1：

式中D2，D98分别为2%和98%的靶区体积所受照剂量，DT为处方剂量。

靶区适形度指数(conformity index，CI)计算为公式2：

式中TVpv为处方剂量所覆盖的靶区体积，TV为靶区体积，PV为处方剂量所覆盖的总体积，CI值越接近1表示适形度越好[14]。

OAR包括患侧肺、健侧肺、对侧乳腺和心脏等。根据剂量体积直方图(dose volume histogram，DVH)，分别评估三组计划患侧肺、健侧肺V5、V10、V20、V30以及V40和平均剂量Dmean，心脏评估Dmax，同时统计并分析三组治疗计划治疗时间。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0统计学软件对多组数据进行统计学处理，对三组数据行单因素方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 靶区剂量学比较

TD-3DCRT和TD-IMRT组计划均能满足靶区剂量覆盖要求，TD-IMRT组计划PTV平均剂量要高于IMRT和TD-CRT组计划且IMRT优于TD-CRT，差异有统计学意义(F=8.847，P＜0.05)；TD-IMRT组计划靶区D2高于IMRT和TD-CRT，差异有统计学意义(F=4.837，P＜0.05)，TD-IMRT的D98低于IMRT和TD-CRT，差异有统计学意义(F=5.175，P＜0.05)；TD-IMRT组计划靶区适形度明显优于IMRT和TDCRT组且IMRT优于TD-CRT，差异有统计学意义(F=9.622，P＜0.01)。在靶区均匀性指数方面，三组计划无统计学差异(F=2.782，P＞0.05)，见表1。

2.2 危及器官剂量学比较

(1)TD-IMRT组计划的患侧肺平均剂量低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差异有统计学意义(F=9.588，P＜0.05)，患侧肺的V5、V10、V20及V30也明显较低，TD-IMRT计划健侧肺的最大剂量V40低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差异有统计学意义(F=5.516，P＜0.05)。见表2。

(2)左侧乳腺癌心脏的平均剂量TD-IMRT低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差异有统计学意义(F＝7.268，P＜0.05)，TD-IMRT组心脏V5、V10、V20、V30及V40均低于IMRT且IMRT低于TD-CRT。右侧乳腺癌心脏最大剂量TD-IMRT低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，TD-IMRT计划健侧肺的最大剂量V40低于IMRT且IMRT低于TD-CRT，其差异有统计学意义(F=5.167，P＜0.05)。见表3和表4。

表3 健侧肺、健侧乳腺及右侧乳腺癌心脏剂量学比较(±s)

表3 健侧肺、健侧乳腺及右侧乳腺癌心脏剂量学比较(±s)

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表1 靶区剂量学参数比较±s)

表1 靶区剂量学参数比较±s)

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表2 患侧肺的剂量学参数比较±s)

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表4 左侧乳腺癌心脏剂量学比较±s)

表4 左侧乳腺癌心脏剂量学比较±s)

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2.3 计划实施效率

三组计划(TD-CRT、TD-IMRT、IMRT)平均治疗时间分别为(182.3±7.2)s、(243.9±8.1)s、(355.7±13.9)s，TD-IMRT治疗时间长于TD-CRT，但是较IMRT治疗时间明显缩短，其差异有统计学意义(F=9.41，P＜0.01)。

3 讨论

放射性心肌炎和放射性肺炎是乳腺癌保乳术后放射治疗的主要并发症，所以降低心脏及肺部受照射体积与剂量是乳腺癌保乳术后放射治疗主要研究方向。李益坤等[8]研究证实，放射治疗可能引起乳腺癌患者局限性放射性肺炎，导致早期炎症损伤及局部纤维化。对于左侧乳腺癌患者放射治疗还会损伤冠状动脉及心肌，并可能显著提高严重心肌梗死的发生率[9-10]。曹远东等[1]研究表明，IMRT技术治疗乳腺癌在提高PTV覆盖度的同时可降低肺、心脏及腋窝淋巴结等危及器官的受量。戴相昆等[11]指出，TD技术是在螺旋断层加速器上实现的一种新型调强照射方式。实施治疗时加速器机头固定于某个角度，通过床的移动来对整个靶区实施照射，其照射野的多叶可完全打开，也可设置调制因子，通过多叶的开闭来对射野内射线强度进行调制，因此TD技术兼具常规调强和螺旋断层调强的特点。

本研究对TD-IMRT、TD-CRT及IMRT三组技术进行剂量学比较，探讨TD技术治疗乳腺癌保乳术患者放射治疗的可行性。分析结果表明，三组技术均能较好满足乳腺癌术后靶区剂量要求，其中TD-IMRT、IMRT及TD-CRT组的均匀性指数逐渐增高，而适形指数逐渐降低。相对于TD-CRT组计划，TD-IMRT及IMRT组计划中患侧肺Dmean及V5、V10、V20、V30和V40均有不同程度的降低，并且TDIMRT放射治疗计划相比常规IMRT能更好的降低患侧肺照射剂量，该结果与文献报道一致[12-13]。该结果表明了TD-IMRT技术相对于常规IMRT技术可能具备更好的剂量调制能力，但该结论仍需更多、更复杂的临床病例验证。

由于心脏解剖位置的特殊性，乳腺癌患者病变发生部位对心脏受量具有明显影响。本研究将左侧乳腺癌与右侧乳腺癌样本的心脏受量进行分别统计与分析，左侧乳腺癌样本分别统计心脏V5、V10、V20、V30、V40与Dmean，而右侧乳腺癌因其距离靶区较远，所受剂量较低，所以仅统计心脏Dmax。统计结果表明，左侧乳腺癌患者心脏受量明显高于右侧乳腺癌患者。对于左侧乳腺癌患者分别比较三组计划心脏照射剂量，发现TD-IMRT组相比IMRT与TD-CRT组辐射剂量有明显降低，IMRT组与TD-CRT组相比，IMRT组亦低于TD-CRT组的辐射剂量。

在治疗时间方面，TD-IMRT相比常规调强放射治疗有所减少，虽没有三维适形放射治疗的时间短，但对临床中患者治疗效率同样起到一定提升作用。

目前，对于乳腺癌术后放射治疗患者临床中多采取三维适形放射治疗方式或常规调强放射治疗方式，但效果并不理想，两种方法均无法有效降低放射治疗过程中对危及器官的照射损伤，严重影响患者的生活质量与放射治疗疗效[15]。TD技术通过机架的倾斜与气动光栅的调制形成一种新型螺旋断层调强模式。本研究显示，TD-IMRT技术具有更好的靶区覆盖度、适形度，并且能明显降低肺和心脏等危及器官受量，同时具有较为合理的治疗时间。因此，TD-IMRT是乳腺癌保乳术后放射治疗的首选方式。

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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.

陈高翔,男,(1985- ),本科学历，物理师。解放军总医院放射治疗科，研究方向：医学物理和肿瘤精确放射治疗的相关研究。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.001

2017-04-27

1672-8270(2017)07-0001-05

R815.2

A

国家重点研发计划(2016YFC0904600)“以生物组学特征与多模态功能影像为基础的多线束精准放疗方案研究”

①解放军总医院放射治疗科 北京 100853

*通讯作者：qubl6212@sina.com