左侧乳腺癌根治术后调强放射治疗射野布置方式

卢换平(第一作者)，黄江华(第一作者)，石俊田，马玉家，吴秀秀(通信作者)

1 广东省恶性肿瘤表现遗传与基因调控重点实验室 (广东广州 510120)；2 中山大学孙逸仙纪念医院肿瘤放射治疗科 (广东广州 510120)

放射治疗不仅可降低乳腺癌保乳术和根治术患者的复发和转移风险，提高总生存率，而且是不可手术局部晚期和转移性乳腺癌患者的重要姑息治疗手段[1]。有研究表明，与传统三维适形放射治疗技术比较，调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy，IMRT)应用于乳腺癌患者，能在满足靶区适形度和均匀性要求的前提下，降低危及器官如心脏、肺和健侧乳腺等的受照剂量[2-4]。乳腺癌根治术后行放射治疗的患者主要照射靶区为胸壁和锁骨上淋巴引流区，由于胸壁与心脏、肺等器官距离较近，加大了放射治疗计划设计难度，左侧乳腺癌患者的情况则更为复杂。本研究通过比较10例左侧乳腺癌患者根治术后3种不同的IMRT计划的剂量学参数，旨在寻找一种靶区覆盖率高、适形性好、均匀性好且正常组织受照剂量低的布野方式，为临床提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选择2018年8月8日至2019年5月30日于我院行左侧乳腺癌根治术后IMRT的10例患者作为研究对象(因左侧病例更为复杂，本研究全部纳入左侧病例)，术后病理类型均为浸润性导管癌，年龄31～66岁，中位年龄53岁，根据美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer，AJCC)分期，肿块直径>5 cm，腋下淋巴结转移个数均≥4个，卡氏功能状态(Karnofsky performance status，KPS)评分≥80分。

1.2 体位固定及扫描

所有患者均取仰卧位，双侧上肢外展上举，头偏健侧，采用发泡胶固定体位；嘱患者平静呼吸，选用西门子大孔径CT行常规扫描，扫描层厚设置为5 mm，扫描范围从第二颈椎体下缘到第二腰椎体下缘，包括双侧肺、乳房和锁骨上淋巴区，将获得的CT图像传输至瓦里安Eclipse13.5计划系统。

1.3 靶区勾画

由同一名经验丰富的放疗科医师勾画胸壁、锁骨上靶区及肺、心脏、冠脉控制区、健侧乳腺、甲状腺、肱骨头、中低位腋窝等危及器官，其中，胸壁临床靶区(clinical target volume，CTV)包括左侧胸壁临床靶区(CTV-cw)及锁骨上下淋巴结临床靶区(CTV-ln)，当满足腋窝淋巴结清扫术后淋巴结转移≥4个、原发肿瘤位于内象限、年龄<35岁且伴有腋窝淋巴结转移、初诊时通过影像或病理证实内乳淋巴结转移但未行内乳淋巴结清扫时，还需勾画内乳淋巴结。此时，将内乳靶区和胸壁靶区合并称为CTV-cw；计划靶区(planning target volume，PTV)PTV-cw和PTV-ln分别由CTV-cw及CTV-ln外扩0.5 cm而得，两者相加得到PTV-sum，后界不超过肺，前界缩回皮下。

10例患者靶区和危及器官体积参数分别为PTV-sum(467.69±109.77)cm3、左侧肺(1 069.28±245.15)cm3、心脏(528.60±70.52)cm3、冠脉控制区(63.60±9.20)cm3、甲状腺(16.53±8.60)cm3、肱骨头(35.22±7.63)cm3。处方剂量为50 Gy，单次剂量2 Gy，治疗25次，要求处方剂量至少覆盖95%以上的靶区，靶区最大剂量Dmax<107%。危及器官要求：患侧肺V5<70%、V20<30%、V30<20%(Vx为照射x Gy剂量的组织体积)，心脏Dmean<6 Gy，冠脉控制区Dmean<25 Gy、V40<33%，健侧乳腺Dmax<10 Gy、Dmean<3 Gy，甲状腺Dmean<34 Gy、V30<30%，肱骨头Dmean<15 Gy，脊髓Dmax<45 Gy。

1.4 计划设计

所有计划均由同一名经验丰富的物理师通过Eclipse13.5计划系统完成，使用各向异性分析算法(nisotropic analytical algorithm，AAA)，剂量率为600 MU/min，配备120片多叶光栅(multi-leaf collimator，MLC)的瓦里安Trilogy机型，分别为每例患者设计5野IMRT(5F-IMRT)、6野IMRT(6F-IMRT)和7野IMRT(7F-IMRT)的一体化IMRT计划。

5F-IMRT计划：射野中心位于PTV-sum的几何中心；胸壁靶区添加0.5 cm的补偿膜，在适当避开健侧乳腺的前提下选择内切野作为第一个射野，顺时针间隔6°～10°确定第二个内侧野，以尽量少穿患侧肺为原则确定外切野，顺时针间隔6°～10°设置第二个外侧野，准直器角度平行于靶区长轴方向，为减少肺、心脏等危及器官的受照，外侧野通过固定铅门技术只照射近端靶区，另加0°射野照射PTV-ln，射野下界和PTV-cw重叠2 cm，准直器角度为0°，5个角度大致为295°、302°、0°、125°、132°；图1a、1d分别为布野三维示意图和其中一个外侧野示意图；4个切线野铅门在靶区外缘基础上外放1.0～1.5 cm，铅门锁定后再进行计划优化，剂量计算结束后采用刷通量的方式将MLC外放到靶区外1.0～1.5 cm[5]。

注：(a)、(d)分别为5F-IMRT计划的布野三维示意图和其中一个外侧野示意图，(b)、(e)分别为6F-IMRT计划的布野三维示意图和其中一个外侧野示意图，(c)、(f)分别为7F-IMRT计划的布野三维示意图和其中一个内侧野示意图；红色结构为PTV-cw，黄色结构为PTV-ln，棕色结构为肱骨头，绿色结构为甲状腺，青绿色结构为心脏

6F-IMRT计划：为减少肱骨头受照剂量，在5F-IMRT计划基础上添加30°射野照射锁上靶区；中心位于PTV-sum的几何中心，胸壁靶区添加0.5 cm的补偿膜，同样方法确定4个切线照射野角度，内侧野照射PTV-sum，准直器角度平行于PTV-sum长轴方向，外侧野准直器角度平行于胸壁靶区PTV-cw，主要照射PTV-cw的近端靶区，但为防止胸壁和锁上交接处出现冷点，其射野上界位于肱骨头下界，另加0°和30°射野照射锁上靶区PTV-ln，射野下界和PTV-cw重叠2 cm，准直器角度为0°，6个角度大致为295°、302°、0°、30°、125°、132°；图1b、1e分别为布野三维示意图和其中一个外侧野示意图；同样方法实现胸壁射野外放1.0～1.5 cm。

7F-IMRT计划：为进一步减少甲状腺受照剂量，在6F-IMRT计划基础上添加330°射野照射锁上靶区(准直器角度为0°)，中心位于PTV-sum的几何中心，胸壁靶区添加0.5 cm的补偿膜，两个内侧野准直器角度平行于PTV-cw，上界位于甲状腺以下，外侧野和锁上0°、30°野布置同6F-IMRT计划，7个角度大致为295°、302°、330°、0°、30°、125°、132°；图1c、1f分别为布野三维示意图和其中一个内侧野示意图；同样方法实现胸壁射野外放1.0～1.5 cm。

1.5 评价工具

参考国际辐射防护单位与测量委员会(International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)83号报告进行计划评估[6]，PTV-sum评估其Dmean、V100%和V105%(分别接受至少100%和105%处方剂量的体积)，适形指数(conformity index，CI)，均匀指数(homogeneity index，HI)。CI=(Vt，ref/Vt)×(Vt，ref/Vref)，式中Vt，ref为参考剂量所包绕的靶区体积，Vref为参考剂量所包绕的体积，Vt为靶区体积，CI的取值范围为0～1，其值越接近1，代表靶区适形度越好[7]，本研究中参考剂量取处方剂量的98%。HI=(D2%-D98%)/D处方，D2%和D98%分别为2%和98%靶区体积接受的剂量，HI越小代表靶区剂量越均匀[8]。为统一评价，所有计划归一到处方剂量覆盖PTV-sum 95%的体积。危及器官的剂量学参数包括患侧肺V5、V10、V20、V30和Dmean，心脏Dmean，冠脉控制区Dmean，健侧乳腺Dmean，甲状腺Dmean和V30<50%，肱骨头Dmean，脊髓Dmax；同时统计3种计划的机器跳数(monitor units，MUs)。

1.6 统计学处理

2 结果

2.1 靶区剂量学参数

3个PTV的Dmean、V105%(靶区接受至少105%处方剂量的体积)、CI及HI比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。其中7F-IMRT计划的Dmean较5F-IMRT计划和6F-IMRT计划分别高0.23%和0.28%，V105%分别高1.50%和16.40%，数据显示7F-IMRT计划的高量较高。而6F-IMRT计划相较另外两个计划获得稍优一些的适形度(CI值为0.710±0.037)和均匀性(HI值为0.056±0.007)。3个计划的靶区剂量学参数均满足临床要求。

表1 10例左侧乳腺癌患者不同计划方式下靶区剂量学参数及MU比较

2.2 剂量分布

由图2剂量分布可知，3个计划胸壁靶区剂量分布大致相似，锁上靶区相差较大。7F-IMRT计划锁上低剂量区覆盖面积较其余两者更小，如50%剂量线所示(5F-IMRT、6F-IMRT、7F-IMRT计划50%剂量线覆盖的体积分别为1 805.95±284.70、1 706.17±302.43、1 705.18±268.44 cm3)，高剂量区覆盖面积更大，如95%剂量线所示(5F-IMRT、6F-IMRT、7F-IMRT计划95%剂量线覆盖的体积分别为795.98±168.482、775.45±169.37、799.67±179.15 cm3)。

注：(a)、(d)5F-IMRT计划剂量分布图；(b)、(e)6F-IMRT计划

2.3 危及器官剂量学参数

3个计划的右肺Dmean、健侧乳腺Dmean、甲状腺Dmean和V30以及肱骨头Dmean比较，差异有统计学意义(P<0.05)，其余参数比较，差异无统计学意义(P>0.05)。3个计划的左肺Dmean、V30、V20以及V5数值差异不大。7F-IMRT计划的心脏Dmean相较5F-IMRT和6F-IMRT计划分别低10.32%和9.23%，但差异无统计学意义(P>0.05)。对于右肺Dmean，5F-IMRT、6F-IMRT和7F-IMRT计划的数值分别为45.67±12.08、97.11±19.69、92.61±32.18 cGy，5F-IMRT计划的数值显著小于6F-IMRT计划(P<0.001)和7F-IMRT计划(P<0.001)，后两者差异无统计学意义。对于健侧乳腺Dmean、甲状腺Dmean和V30以及肱骨头Dmean这4个参数，7F-IMRT计划的数值相较另外两个计划都有显著性差异(P值范围为0.000～0.005)，7F-IMRT计划获得最低数值。其中，5F-IMRT和6F-IMRT计划在健侧乳腺Dmean、甲状腺Dmean和V30这3个参数上差异无统计学意义(P>0.05)，但在肱骨头Dmean参数上存在显著性差异(P<0.001)，6F-IMRT计划较5F-IMRT计划低36.27%。

由表2数据可以看出，3个计划对于左肺和心脏都可以做到很好的保护，满足临床要求。但7F-IMRT计划在右侧乳腺、甲状腺以及肱骨头等危及器官的保护上占有很大优势，5F-IMRT计划相较另外两个计划对右肺有一定的保护。

表2 10例左侧乳腺癌患者危及器官剂量学参数比较

2.4 执行效率

如表1所示，5F-IMRT、6F-IMRT和7F-IMRT计划的MU分别为1 137.70±179.10、1 246.80±173.37和1 534.40±164.31。7F-IMRT计划的MU显著高于5F-IMRT计划(P<0.001)和6F-IMRT计划(P=0.003)，5F-IMRT和6F-IMRT计划之间差异无统计学意义。7F-IMRT计划布置7个射野相对增加了治疗时间。

3 讨论

临床对乳腺癌根治术后复发风险较高的患者进行放射治疗，可降低局部区域复发率及病死率。胸壁和锁骨上淋巴引流区是术后放射治疗的主要靶区，根据实际临床情况也可能还需包含内乳淋巴结。由于靶区范围大，计划复杂，如何降低肺、心脏等危及器官受照体积及剂量，是左侧乳腺癌根治术后放射治疗的研究重点及难点。大量国内外研究表明，对比传统3D-CRT技术，IMRT技术可以在保证靶区适形性及均匀性的前提下，更大程度地减小周围正常组织的受照剂量[9-10]。魏世鸿等[4]报道3D-CRT计划中锁骨上靶区和胸壁靶区交接处有较大范围冷点和热点出现，且腋窝剂量较高，同时在胸廓弯曲弧度较大的患者中，容易出现肺、心脏和冠状动脉保护区剂量超过临床限值，采用IMRT技术则可改善此现象。

Ma等[11]采用10个分割射野的IMRT技术实现乳腺癌根治术后IMRT。其中4个照射野照射锁上靶区，6个照射野照射胸壁靶区。赵洪利等[12]在此基础上进行了射野角度微调，即10个照射野，7～8个机架角度的一体化射野调强计划。锁上照射野角度大致为160°、30°和310°，射野下缘到锁骨下区，胸壁角度为290°、300°、310°、160°、145°和125°，射野上缘至锁骨下区，如有内乳靶区则添加30°射野照射内乳区域。本研究通过对比5F、6F和7F-IMRT计划发现，7F-IMRT计划在保证靶区适形性和均匀性的前提下，更能降低危及器官受量。锁上靶区由330°、0°和30°三个角度完成，胸壁及内乳靶区由295°、302°、125°和132°四个角度完成。当肺及心脏剂量较大时，可适当将外侧野角度往下，通过固定铅门技术[5，13-14]，让照射野仅照射近端靶区。内侧野也可适当偏向健侧乳腺。为控制健侧乳腺受量，其角度尽量不超过280°。

乳腺癌患者生存期较长，减轻其放射性肺炎、远期心脏疾病等毒副反应对提高患者生存质量具有重要意义。本研究胸壁照射野主要采用切线野方式布野，横向对比魏世鸿等[4]和赵洪利等[12]的实验结果发现，本研究中的3个计划都未增加患侧肺的受照剂量。Darby等[15]研究表明缺血性心脏病导致的冠状动脉事件与心脏的平均剂量相关，心脏平均剂量每增加1 Gy，主要冠状动脉事件风险增加7.4%。段松等[16]报道的左侧乳腺癌根治术后心脏平均剂量与射野包裹心脏体积正相关。本研究外侧照射野采用的照射近端靶区技术能显著减少心脏包裹到射野内的体积，从而减少心脏受照剂量。此外，由于本研究病例较少，其结果表明3种计划患侧肺和心脏受照剂量差异无统计学意义。但对比3种计划心脏平均剂量可知，7F-IMRT计划心脏剂量低于其余两个计划，尤其在锁上靶区和胸壁靶区长轴不平行，7F-IMRT计划的分野方式更能降低患侧肺和心脏的受照剂量，如图1a和1b所示。为进一步降低心脏剂量，临床可采用深吸气屏气(deep inspiration breath hold，DIBH)技术，Song等[17]报道DIBH技术能显著降低远端左冠状动脉前降支和左心室顶端受照剂量，这两者可能与放射诱导的心脏毒性相关。

殷蔚伯等[18]给出股骨头坏死的TD5/5的剂量限制为52 Gy，肱骨头和股骨头损伤机制类似，该值应有一定参考意义。Surmann[19]研究指出胸壁和锁上靶区采用同一个射野时，肱骨头受照剂量无法得到较好控制，本研究锁上靶区添加30°左右照射野，胸壁射野上界位于肱骨头以下，如6F-IMRT和7F-IMRT计划所示，可显著降低肱骨头受照剂量，其中7F-IMRT计划更优。

乳腺癌根治术后放射治疗时，甲状腺会收到一定的受照剂量，长期生存的患者有甲状腺功能减退的风险。甲状腺体积越小，放射治疗后出现甲减的概率越大，女性甲状腺体积较小，更易在放射治疗后出现甲状腺功能减退现象。Johansen等[20]和Tunio等[21]研究显示，V30>50%时，甲减风险明显增加。有研究表明，指出在精准放射治疗时代，放射治疗计划设计过程中应该尽量减少甲状腺受照剂量，监测乳腺癌患者放射治疗后的甲状腺功能，以提高患者的远期生活质量[22-23]。7F-IMRT计划通过锁上添加330°左右照射野，能显著降低甲状腺受照剂量，是3个计划中唯一满足V30<50%剂量限值的计划。

7F-IMRT计划MU虽然明显高于5F-IMRT和6F-IMRT计划，但随着直线加速器硬件的更新换代，其剂量率已经达到600 MU/min甚至1 000 MU/min，增加的MU可在几十秒内完成，对治疗时间影响并不明显。

综上所述，本研究提出的7F-IMRT技术，在保证靶区处方剂量覆盖率、适形度和均匀性的同时，可有效降低甲状腺、肱骨头和健侧乳腺等危及器官的受照剂量，且心脏和患侧肺的受照剂量较低。在一些复杂病例中，如患者胸廓曲率较大、靶区包含内乳淋巴结或定位体位不理想(胸壁和锁骨上靶区长轴呈夹角)时，通过上下靶区分野照射，调整准直器角度及固定铅门技术，能在一定程度上减少患侧肺和心脏的受照剂量。由于此技术具有通用性，其可以在乳腺癌根治术后IMRT上进行推广。