乳腺癌根治术后适形和调强混合放疗计划与单纯调强放疗计划的剂量学比较
阮长利，宋启斌，胡钦勇，付敬国，张钧
武汉大学人民医院 肿瘤中心，湖北武汉 430060
[摘 要]目的 比较乳腺癌根治术后适形（3-Dimensional Conformal Radiation Therapy，3D-CRT）和调强（Intensity Modulated Radiotherapy，IMRT）混合放疗与单纯IMRT的剂量学分布，为乳腺癌根治术后放疗方法的选择和应用提供依据。方法 选取20例左乳腺癌根治术后患者，针对每个患者分别设计CRT和IMRT混合放疗计划与单纯IMRT计划，处方剂量均为50 Gy/25 次，比较两种计划的靶区和危及器官的剂量学差异。结果 两种计划中95%等剂量曲线包绕计划靶区的体积相似，分别为（99.18±0.32）%和（99.43±0.47）%，无显著差异（P＞0.05）；混合计划计划靶区的V105%、V110%值分 别与单纯IMRT计划的对应值接近（P＞0.05）；混合计划的剂量适形度指数（Conformity Index，CI）、剂量均匀性指数（Homogeneity Index，HI）均优于单纯IMRT计划（P＜0.05）。与单纯IMRT计划相比，混合计划患侧肺V30、V20、V5分别降低了2.68%、3.25%和27.38%，同时肺平均剂量（Mean Lung Dose，MLD）由10.21 Gy下降至8.35 Gy(P＜0.05)；混合放疗计划心脏V30、V40和V50分别降低了3.18%、2.27%和1.52%（P＜0.05）。结论 与单纯IMRT计划相比，CRT和IMRT混合放疗计划在剂量分布及适形度方面效果更好，且降低了肺、心脏等重要器官的照射剂量，具有更好的应用效果。
[关键词]乳腺癌；适形放射治疗；调强放射治疗；适形度指数；均匀性指数
引言
乳腺癌是当今社会妇女的高发恶性肿瘤，近年来女性乳腺癌发病率 明显增加，严重危害女性健康[1]。目前在我国乳腺癌根治术仍然是乳腺癌的主要手术方式之一，乳腺癌根治术后的放疗能明显降低复发率，提高患者生存年限，这种综合治疗方法无论在长期生存率方面还是局控率方面，都取得相当不错的效果[2]。三维适形放疗（3-Dimensional Conformal Radiother apy，3D-CRT）、调强放疗（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）等新技术具有较高的肿瘤控制概率等优点，因此逐渐取代了原始的常规两野切线野照射。但采用这些新的放疗技术的同时，放射性肺损伤也呈现了新的剂量体积特点[3]。
本研究对本院行改良根治术后，采取二切线对穿CRT和三野IMRT混合治疗计划与单纯五野IMRT对肿瘤靶区、肺、心脏等重要器官剂量分布情况进行研究分析，探讨与放射性肺损伤相关的剂量学因素，为乳腺癌根治术后的放疗提供新的理论依据。
1 材料与方法
1.1 资料
选取2013年6月～2014年9月我院肿瘤中心收治的女性患者20例，年龄25～57岁，中位年龄41岁，临床分期大于T3或转移淋巴结超过4个。
1.2 方法
1.2.1 定位方法
患者仰卧于真空垫固定板上，上肢抓住固定柱，头上扬，稍偏腱侧正卧。采用GE大孔径16排放疗专用CT定位机进行CT扫描，嘱患者平静呼吸，扫描范围上至下颌骨，下至横膈下缘2 cm，扫描层厚为5 mm。扫描后将图像传至瓦里安Eclipse三维治疗计划系统。
1.2.2 靶区勾画
临床靶区（Clinical Tumor Volume，CTV）定义为：前界到体表，后界为肋骨前缘，内界为胸骨旁，外界为腋中线，上界为环甲膜，下界为乳房沟下1～2 cm。计划靶区（Plan Tumor Volume，PTV）:CTV外放得到，头脚、左右（胸骨、腋窝）方向外各放0.6 cm，胸壁内侧（向肺方向）外放0.5 cm（但不包括肺），皮肤方向外放至体表，为了增加体表剂量做计划之前在PTV相应的体表处加1 cm补偿膜。危及器官（Organs At Risks，OARs）:双肺、心脏、脊髓、轮廓。
1.2.3 计划设计
（1）IMRT与CRT混合放疗技术。3D-CRT计划采用切线野加楔形板照射技术，放疗等中心放于锁骨附近，锁骨以下靶区用两切线野适形对穿野照射（锁骨以上靶区不包在内）。调整内、外切线野入射角度，使PTV在射野方向观上投射最小，PTV外界在乳头外放1.5 cm，其他方向在相应靶区外扩0.8 cm，为使射野中心层面的剂量分布尽量均匀，添加适当的楔形板。三野IMRT计划放疗等中心跟两切线野等中心相同，根据瓦里安Eclipse基于两个切线野计划剂量基础上对整个靶区PTV和正常组织剂量体积限制条件进行逆向调强优化，设定野内最大剂量＜105%处方剂量，计划靶区100%体积接受的剂量不小于95%处方剂量；患侧肺V20＜25%，双肺V5＜50%，双肺V20＜20%，双肺V30＜15%，肺平均剂量＜15 Gy；心脏V40＜30%。处方剂量为:总剂量50 Gy/25 次，1 次/d，5 次/周。
（2）单纯IMRT计划。采用动态IMRT技术，总共设置五野:两个照射野设置与常规内、外切线野大致相同，与内、外切线野间隔相同角度再设置三个照射野；设定野内最大剂量＜105%处方剂量，计划靶区100%体积接受的剂量不小于95%处方剂量；患侧肺V20＜30%，双肺V5＜70%，双肺V20＜20%，双肺V30＜15%，肺平均剂量＜15 Gy；心脏V40＜30%。处方剂量为：总剂量50 Gy/25 次，1 次/d，5 次/周。
1.2.4 评价指标
比较两种计划的PTV、OARs剂量体积直方图（Dose Volume Histogram，DVH）等物理剂量参数的差别。
（1）PTV的体积参数：95%、105%和110%的处方剂量等剂量曲线包绕PTV的体积百分数。
（2）PTV剂量适形度指数（Conformity Index，CI）[4]
其中，VT,ref为参考等剂量线（95%）所覆盖的所有PTV体积；VT为PTV体积；Vref为参考等剂量线（95%）所包围的所有体积。CI值范围为0～l，CI值越大，表示适形度越好。
（3）PTV剂量均匀性指数（Homogeneity Index，HI）[5]
HI值越低(即越接近1)，表示靶区剂量均匀性越好。
（4）OARs受量：患侧肺接受30、20、5 Gy的体积V30、V20、V5和肺平均剂量（Mean Lung Dose，MLD）；乳腺癌患者心脏接受50、40、30 Gy的体积V50、V40、V30。
1.2.5 统计学分析
采用SPSS 13.0统计软件，计量资料用（
±s）表示，组间比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组计划靶区剂量学比较
两组计划靶区V95%、V105%、V110%的比较，见表1。两组计划中95%等剂量曲线均能很好的覆盖PTV（P＞0.05），IMRT和CRT混合放疗计划的V105%、V110%的平均值分别为14.55%和3.63%，与单纯IMRT计划的12.01%和2.08%相当(P＞0.05)，这说明IMRT和CRT混合放疗与单纯IMRT放疗计划的PTV体积参数无显著差异。
表1 两组放疗计划靶区V95%、V105%、V110%的比较[(±s)，%]
两组放疗计划靶区CI与HI比较，见表2。两组计划的，剂量分布都很均匀，无明显冷点和热点。其中，IMRT和CRT混合放疗的CI与HI指数优于单纯IMRT放疗（P＜0.05）。
表2 两组放疗计划靶区CI与HI的比较 (±s)
2.2 OARs剂量学比较
两组放疗计划肺部受照体积比较，见表3。其中，CRT和IMRT混合放疗计划中患侧肺V30、V20、V5较单纯IMRT计划都有所降低（P＜0.05)。
表3 两组放疗计划肺部受照体积的比较 [(±s)，%]
两组放疗计划心脏受照体积比较，见表4。患者CRT和IMRT混合计划的心脏V50、V40、V30分别明显低于单纯IMRT计划（P＜0.05)。
表4 两组放疗计划心脏受照体积比较 [(±s)，%]
以上结果说明，相比单纯IMRT计划，CRT和IMRT混合计划能很好的降低OARs的受照射剂量,在治疗的同时更好的保护心、肺等周围正常组织。
3 讨论
乳腺癌根治术后再放疗已成为乳腺癌患者的主要治疗手段，由于患者局控率较好，长期生存率较高，因此治疗后远期并发症的发生直接影响患者的生存质量，术后放疗技术的改进也日益受到人们的关注[6-7]。
本文通过对比分析20例左乳腺癌根治术后患者CRT和IMRT混合放疗计划与单纯IMRT放疗计划的V95%、V105%、V110%，剂量学无明显差异，证实CRT和IMRT混合放疗计划在乳腺癌根治术后放疗中具有与单纯IMRT放疗同样的治疗优势。此外，本研究中CRT和IMRT混合放疗计划的CI及HI指数均优于单纯IMRT放疗，说明CRT和IMRT混合放疗计划的剂量分布及适形度更好。
单纯IMRT放疗不可避免的将一定体积的心脏和肺组织包含入照射野，心、肺受到照射的剂量越高，体积越大，放射性肺炎发生的程度就越重，心肌损伤也越明显[8]。CRT和IMRT混合放疗计划主要通过两个几乎对穿的适形照射野照射锁骨以下区域，再在两野对穿照射剂量的基础上对锁骨以上区域实行三野调强，同时还对锁骨以下区域剂量不足的地方进行射线强度微调，这种放疗方法可提高乳腺靶区内的剂量，对心脏和肺组织进行遮挡，减少心、肺组织接受到的照射[9]。本研究结果显示,与单纯IMRT放疗计划相比，CRT和IMRT混合放疗计划的肺V30、V20、和V5分别降低了2.68%、3.25%和27.38%，同时MLD降低了1.86 Gy（P＜0.05）；患者心脏V30、V40和V50分别降低了3.18%、2.27%和1.52%（P＜0.05）。这表明CRT和IMRT混合放疗能更好地保护肺、心脏等周围正常组织。
4 总结
本研究对比了乳腺癌根治术后CRT和IMRT混合放疗计划与单纯IMRT放疗计划的剂量学差异，证明了混合放疗计划在靶区剂量分布以及保护重要器官上的剂量学优势。理论上，应用CRT和IMRT混合放疗可使乳腺癌根治术患者得到更好的治疗，但仍需要大规模的临床观察以进行验证。
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Dosimetry Comparison of IMRT with 3D-CRT and Simple IMRT for Breast Cancer after Rad ical Surgery
RUAN Chan g-li, SONG Qi-bin, HU Qin-yong, FU Jing-guo, ZAHNG Jun
Oncology Centre, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China
Abstract：Objective To compare the dosimetric distribution of Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) together with 3-Dimensional Conformal Radiation Therapy (3D-CRT) and simple IMRT for breast cancer after radical surgery in order to provide the basis for breast cancer radio therapy. Metho d s Altogether 20 breast can cer patients were collected. F or each patient, the combination of IMRT and CRT as well as simple IMRT were designed with the prescription dose of 50 Gy /25 times so as to compare the dosimetric differences in Planning Target Volume (PTV) and Organs at Risk (OAR) of two plans. Results The PTV V95%of two plans were similar [(99.18±0.32)% and (99.43±0.47)% respectively] without statistically significant difference (P＞0.05); V105%and V110%of IMRT together with 3D-CRT and simple IMRT were similar without statistically significant difference (P＞0.05). Conformity Index (CI) and Homogeneity Index (HI) of combined plans were superior than those of simple IMRT, (P＜0.05). In contrast with simple IMRT, ipsilateral lung V30, V20, V5of combined plans were reduced by 2.68%, 3.25% and 27.38% respectively (P＜0.05); cardiac V30, V40and V50were reduced by 3.18%, 2.27% and 1.52% respectively (P＜0.05).Conclusion Compared with simple IMRT, combination of IMRT and 3D-CRT achieved better effects in dose distribution and CI and reduced the irradiation dose of lung, heart and other vital organs, which showed better application effects.
Key words：breast cancer; conformal radiotherapy; intensity modulated radiation therapy; conformal index; evenness index
[中图分类号]R737.9；TH774
[文献标识码]B
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.11.033
[文章编号]1674-1633(2016)11-0116-03
收稿日期：2015-05-21
修回日期：2015-05-30
通讯作者：宋启斌，主任医师，主要研究方向为肿瘤放疗。