乳腺癌保乳术后摆位误差对放疗计划剂量的影响

钟思瑶，孙斌，徐程，李海亮，高玉艳

首都医科大学附属北京潞河医院 放疗科，北京 101100

引言

乳腺癌发病率在癌症发病率中排名第一[1-2]。放疗可以降低乳腺癌保乳术后复发风险和提高患者生存率，同时兼顾乳房美观，使患者生命质量得以显著提高，是早期乳腺癌保乳术后的重要治疗手段。乳腺癌保乳术后合并放疗，可获得与根治术相当的长期局部控制率与生存率[3-4]。乳腺癌的放射治疗已经广泛采用图像引导的调强放射治疗技术（Intensity Modulated Raditherapy，IMRT）[5-9]，摆位误差是影响IMRT 计划精准实施的重要因素。不同放疗中心的放疗设备、质控及治疗师的摆位水平不同，所以各中心的摆位误差也有所差距[10-13]。本文模拟不同方向摆位误差对乳腺癌保乳术放疗计划剂量的影响，结合本中心的摆位数据，验证计划实施的精准性。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究使用瓦里安Eclipse15.5 计划系统，AcurosXB算法。选取左右保乳术后患者各15 例为研究对象，患者均为女性，患者年龄范围30～80 岁，平均年龄54 岁，中位年龄56 岁。患者靶区均不包含锁上区域，且无淋巴结加量区域，各自勾画临床靶区（Clinical Target Volume，CTV）及瘤床推量区CTV-boost，均匀外放5 mm，并收至皮下2 mm 得到计划靶区（Planning Target Volume，PTV）及PTV-boost，靠近皮肤一侧，CTV 与PTV 共线（图1）。处方剂量为PTV 50 Gy/25f、PTV-boost 60 Gy/25f。本研究已经本院伦理委员会审批通过（批准文号：2023-LHKY-075-01）。

图1 CTV外扩至PTV、CTV-boost外扩至PTV-boost相对关系图

1.2 研究方法

1.2.1 锥形束CT图像引导

利用 Varian Clinac iX 加速器 进行锥形束CT（Cone Beam CT，CBCT）扫描，获取患者影像，与计划 CT 进行配准。采用自动算法配准，自动配准后根据骨性标志和靶区的形状位置进行手动微调，直至结果满意为止。记录患者左右（X）、头脚（Y）、腹背（Z）方向的摆位误差，移动加速器治疗床修正摆位误差后进行治疗。

1.2.2 模拟摆位误差

将治疗原计划命名为plan-1，不改变治疗原计划的射野参数，将计划的治疗中心点分别往偏患侧、健侧、头、脚、腹、背方向移动0.3 cm 和0.5 cm，模拟治疗摆位时治疗中心在各个方向上偏离计划中心的情况。模拟摆位误差后的计划按治疗中心偏离的方向分别命名为plan-患、plan-健、plan-头、plan-脚、plan-腹、plan-背。

1.3 剂量评估

计划均采用4 野调强，其中两切线野照PTV，两野照射PTV-boost 推量区域（图2），优化结束后，使用Skin flash 工具将通量往外刷2 cm 以减小摆位时治疗中心偏皮肤侧以及呼吸运动对剂量的影响（图3）。比较plan-1与plan-患、plan-健、plan-头、plan-脚、plan-腹、plan-背的靶区与危及器官的剂量差异。对于乳腺癌患者，主要涉及的危及器官有肺、健侧乳腺以及心脏。主要统计的剂量参数有：CTV 和CTV-boost 95%体积的受量D95，即CTV-D95和CTV-boost-D95；患侧肺分别受到5 Gy、20 Gy 的体积占比V5、V20；健侧乳腺平均剂量（Dmean）；对于左侧乳腺癌患者，统计其心脏的平均受量（Dmean）。

图2 射野方向及剂量分布，

图3 各射野的射束方向观及skin flash后效果

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0 统计学软件对实验数据进行分析，配对样本采用t检验，统计结果用±s描述，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 模拟各方向偏差0.3 cm和0.5 cm

所有治疗原计划plan-1 的靶区覆盖率及危及器官受量均满足临床要求。将治疗中心点分别往患侧、健侧、头、脚、腹、背方向移动0.3 cm 和0.5 cm 后统计其剂量参数。根据乳腺癌放射治疗指南以及本中心的放疗标准[14]，要求乳腺癌保乳术后放疗CTV 及CTVboost 的95% 体积实际受量要超过处方剂量的95%（CTV-D95＞4750 cGy，CTV-boost-D95＞5700 cGy），且肺V5＜50%、肺V20＜20%、健侧乳腺Dmean＜5 Gy、左乳患者心脏Dmean＜8 Gy。

2.1.1 CTV及CTV-boost剂量误差

如表1 所示，模拟摆位误差后生成的新计划靶区剂量与原计划对比，在偏患侧（plan-患）、头（plan-头）、腹（plan-腹）3 个方向上，各个方向位移0.3 cm 或0.5 cm 时，CTV-D95、CTV-boost-D95的受量均满足临床要求，且除治疗中心偏头方向0.5 cm 时，CTV-D95显著增加外（P＜0.05），其他靶区受量与原计划相比均无统计学差异（P＞0.05）。

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶区的剂量变化（±s，cGy）

表1 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm靶区的剂量变化（±s，cGy）

靶区plan-1分组plan-患plan-健plan-头plan-脚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

在偏健侧（plan-健）、脚（plan-脚）、背（plan-背）3 个方向上，各个方向位移0.3 cm 或0.5 cm 时，CTV-D95、CTV-boost-D95与原计划plan-1 相比均具有显著性差异（P＜0.05），靶区受量均小于原计划，但均处于临床可接受范围。位置偏差越大，靶区剂量降低越明显，且剂量降低程度plan-背＞plan-健＞plan-脚。

2.1.2 危及器官剂量误差

模拟摆位误差后生成的新计划危及器官受量与原计划对比发现（表2）。各个方向上产生摆位误差后危及器官的受量与原计划（plan-1）相比均具有统计学差异（P＜0.05）。在治疗中心偏患侧（plan-患）、头（plan-头）、腹（plan-腹）3 个方向上肺、健侧乳腺、左乳患者心脏的受量均显著降低，且摆位误差越大，肺、乳腺、左乳患者心脏的受量越小。反之，在偏健侧（plan-健）、脚（plan-脚）、背（plan-背）3 个方向上肺V5、肺V20、健侧乳腺Dmean、左乳患者心脏Dmean的受量均显著增加，且摆位误差越大，肺、健侧乳腺、左乳患者心脏的受量越大，且受量增加程度plan-背＞plan-健＞plan-脚。单向摆位误差小于0.5 cm 时，治疗中心偏背方向对危及器官受量的影响最大，但均在临床可接受范围。

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的剂量变化（±s）

表2 各方向偏差0.3 cm和0.5 cm危及器官的剂量变化（±s）

危及器官plan-1分组plan-患plan-健plan-头plan-脚plan-腹plan-背患侧肺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患侧肺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健侧乳腺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左乳心脏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 模拟3个方向同时偏差0.3 cm和0.5 cm

根据各个方向模拟位置偏差的结果，可见治疗中心偏向患侧、头、腹3 个方向相对于健侧、脚、背3 个方向，其靶区的剂量变化较小，且危及器官受量降低。模拟治疗中心同时向患侧、头、腹3 个方向及健侧、脚、背、3 个方向位移，分别命名为plan-A、plan-B。模拟摆位误差后生成的新计划与原计划对比结果如表3 所示：对于plan-A，治疗中心同时向偏患侧、头、腹方向0.3 cm 时，CTV-D95与原计划无统计学差异，CTV-boost-D95显著降低0.3%；位移0.5 cm 时，CTV-D95及CTV-boost-D95的平均值显著降低3.1%和4.3%，均在临床可接受范围，且危及器官的受量均显著降低。对于plan-B，治疗中心同时偏向健侧、脚、背方向时，CTV-D95、CTVboost-D95均显著降低，危及器官受量显著增加。偏差0.3 cm 时，CTV-D95、CTV-boost-D95分别降低2.0%和3.0%，靶区95%体积的受量均大于处方剂量的95%，且危及器官的受量均在临床可接受范围。偏差0.5 cm 时，CTV-D95、CTV-boost-D95分别降低5.5%、8.1%，超出临床可接受范围。肺V5、V20原计划受量平均为24.2%、13.0%，分别增加7.9%、7.1%；健侧乳腺Dmean原计划受量平均53.1 cGy，增加20.9 cGy；左乳患者心脏Dmean原计划受量平均367.9 cGy，增加263.3 cGy；其中肺V20受量平均值超出了要求的剂量限制，其余危及器官的受量均低于要求的剂量限制。综上，实际临床工作中，治疗中心同时偏向患侧、头、腹3 个方向0.5 cm 范围内，认为其剂量变化可以接受，满足临床要求；治疗中心同时偏向健侧、脚、背3 个方向0.3 cm 范围内，认为其剂量变化可以接受，当这3 个方向上的偏差同时达到0.5 cm 时，剂量变化不满足临床要求。

表3 模拟3个方向同时偏差0.3 cm和0.5 cm的剂量偏差（±s）

表3 模拟3个方向同时偏差0.3 cm和0.5 cm的剂量偏差（±s）

靶区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患侧肺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患侧肺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健侧乳腺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左乳心脏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 实际摆位误差

分别统计30 例患者共273 组CBCT 数据，X、Y、Z 方向的实际摆位误差均符合高斯分布，见图4。X、Y、Z 方向摆位误差绝对值的平均值分别为（0.260±0.201）、（0.220±0.164）、（0.220±0.191） cm，均小于0.3 cm。

图4 不同方向摆位误差柱状统计图

3 讨论

放疗患者治疗中的摆位误差是影响放疗计划精确实施的关键因素。摆位误差导致靶区受量不足，影响治疗效果，同时可能增加周边危及器官的受量，产生放疗副反应。对于乳腺癌保乳术后的患者，本中心采用乳腺托架进行定位，患者治疗途中处于自由呼吸的状态，此类患者的器官运动及摆位误差更加难以控制。CBCT 图像引导技术可以很好地矫正摆位误差，但是过量的CBCT照射，会增加危及器官的受量[15-17]。通过对摆位误差导致剂量偏差的定量分析，可以更直观地体现放疗的精确性，从而指导摆位。而患者实际接受的剂量无法进行实时测量，目前针对摆位误差对剂量影响的研究有两种常见方式：① 通过CBCT 采集的数据，取其平均值代入计划系统重新计算分析，这种方式能够体现平均摆位误差导致的剂量偏差，但是误差的平均值在一定程度上忽略了误差的方向性，且不能体现摆位误差偏离均值的情况[18-19]；② 通过将CBCT 数据回传至计划系统，与定位CT 进行配准后，将计划移至CBCT 图像进行剂量计算及分析，这种方式要求CBCT 的图像质量足够好，而实际上大部分放疗中心的CBCT 图像质量达不到定位CT 的水平[20]。本研究分别模拟计划治疗中心偏患侧、健侧、头、脚、腹、背方向上0.3 cm 及0.5 cm 摆位误差后靶区及危及器官的受量变化情况。结果表明，治疗中心偏患侧、头、腹方向靶区剂量与原计划无显著性差异，且肺、健侧乳腺、左乳患者的心脏受量减少。治疗中心偏健侧、脚、背方向会导致靶区剂量降低，且肺、健侧乳腺、左乳患者的心脏受量增加。但单向0.5 cm 以内的摆位误差产生的剂量偏差均在临床可接受范围。在此基础上，模拟治疗中心同时偏向患侧、头、腹3 个方向及健侧、脚、背、3 个方向的情况，以体现3 个方向同时产生摆位误差对治疗剂量影响最小及最大的情况。结果表明治疗中心同时向偏患侧、头、腹方向0.5 cm 内时，靶区受量均在临床可接受范围，且危及器官的受量均显著降低。治疗中心同时偏向健侧、脚、背3 个方向0.3 cm 范围内，其剂量变化可以接受，当这3 个方向上的偏差同时达到0.5 cm 时，靶区受量不满足临床要求，且肺V20超出临床可接受范围。经统计分析本中心30 例保乳术后患者放疗过程中共273 组CBCT 数据，发现X、Y、Z 方向摆位误差绝对值的平均值均小于0.3 cm，本中心的乳腺癌保乳患者的摆位误差导致的剂量偏差基本在临床可接受范围。

4 结论

乳腺癌保乳患者放疗发生摆位误差时，治疗中心偏背侧引起的剂量偏差最大。单向误差在0.5 cm 范围内，靶区及危及器官的剂量误差均在临床可接受范围。治疗中心同时偏向健侧、脚、背方向达到0.5 cm 时，靶区剂量低于临床要求，且肺的受量超出临床可接受范围，实际临床工作中，应引起治疗师高度重视，可适当增加CBCT 次数。