引用本文
任晔, 徐锋超, 单改仙, 戴卓捷, 崔迪, 苏晓明, 王宗烨. 容积旋转调强放疗和常规调强放疗技术在乳腺癌保乳术后同步推量中的剂量学比较[J]. 武警医学, 2017,28(4): 352-354
REN Ye, XU Fengchao, SHAN Gaixian, DAI Zhuojie, CUI Di, SU Xiaoming, WANG Zongye. Dosimetric comparison between VMAT ang IMRT for breast-conserving therapy for breast cancer[J]. Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces, 2017,28(4): 352-354  

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容积旋转调强放疗和常规调强放疗技术在乳腺癌保乳术后同步推量中的剂量学比较
任晔, 徐锋超, 单改仙, 戴卓捷, 崔迪, 苏晓明, 王宗烨
100101 北京,解放军306医院放疗科
通讯作者:王宗烨,E-mail:wangzye@163.com

作者简介:任 晔,硕士,主治医师。

收稿日期: 2016-11-15
摘要

目的 比较容积旋转调强放疗(VMAT)和常规调强放疗(IMRT)两种技术在乳腺癌保乳术后同步推量放疗中剂量学差异。方法 随机选择10例左侧乳腺癌保乳术后患者,使用MONACO 5.1计划系统,分别设计VMAT和IMRT计划,处方剂量均为PTV50Gy/25 f、PGTVtb60 Gy/25 f,评估两种计划靶区剂量适形指数(CI)、均匀性指数(HI),以及正常器官受照剂量(Gy)、机器跳数(MU)及治疗时间。结果 VMAT计划中靶区剂量的适形度明显优于IMRT( P<0.05),而患侧肺V5、V10、V20及健侧肺V5稍高于IMRT组( P<0.05)。结论 对于乳腺癌保乳术后同步推量放疗,VMAT和IMRT计划都可以满足临床剂量学的要求,VMAT在适形度方面对于IMRT计划有优势,并缩短了治疗时间。

关键词: 容积旋转调强放疗; 适形调强放疗; 剂量学; 乳腺癌
中图分类号:R730.55
Dosimetric comparison between VMAT ang IMRT for breast-conserving therapy for breast cancer
REN Ye, XU Fengchao, SHAN Gaixian, DAI Zhuojie, CUI Di, SU Xiaoming, WANG Zongye
Department of Radiation Oncology, Hospital 306 of PLA, Beijing 100101, China
Abstract

Objective To analyze the difference in dosimetric characteristics and protection of organs at risk(OAR)between volumetric modulated arc therapy(VMAT)and intensity modulated radiation therapy(IMRT) for breast cancer patients after breast-conserving therapy.Methods Ten patients with breast cancer (in the left breast)were planned in different ways.The prescribed dose for PTV was 50Gy/25f,while the dose for PGTVtb was boosted to 60 Gy/25 f.The dosimetric parameters of the two different plans, including the dose conformity index(CI)and homogeneity index(HI) of PTV,dose volume histogram(DVH)of normal tissue coverage,MU and delivery time were also analyzed.Results The dose distribution CI of the VMAT plan were better than that of IMRT( P<0.05).Compared with IMRT,VMAT increased the volume of the ipsilateral lung at 5,10,20Gy and the volume of the contrlateral lung at 5 Gy( P<0.05).Conclusion The two treatment modalities can satisfy clinical requirements. The dose distribution CI of the VMAT plan is better than that of IMRT.Also,the VMAT technology can shorten the duration of treatment.

Keyword: volumetric modulated arc therapy; intensity modulated radiation therapy; dosimetry; breast cancer

乳腺癌是女性最常见的癌症, 在全球范围内, 中国占据新诊断乳腺癌病例的12.2%, 占据乳腺癌死亡的9.6%[1]。70%~80%的乳腺癌患者需要术后放疗[2]。乳腺癌放疗技术主要包括常规切线楔形野(FWF)、野中野(FIF)、三维适形(3D-CRT)、切线野逆向调强(T-IMRT)、多野调强(M-IMRT)、非常规表面补偿(ISC), 以及容积旋转调强(VMAT, RapidArc)。切线野计划靶区剂量分布不均; 并且由于建成效应, 皮肤侧形成低剂量区, 增加组织补偿后, 皮下高剂量区直接影响保乳术后美容效果。三维适形放疗由于对心脏和肺产生过多的照射剂量, 不适于保乳术后患者, 但对穿调强放疗会使心脏和肺得到更好的保护[3]。由于保乳术后乳腺外形轮廓复杂, 靶区剂量分布要求均匀以满足乳腺美容效果, 同时尽可能减少对周围正常组织的照射。现行的IMRT技术有效提高了靶区剂量覆盖, 降低周围正常组织受量; VMAT是在IMRT基础上的容积动态旋转调强技术。本研究比较了保乳癌术后全乳照射VMAT和IMRT剂量分布特点, 评估VMAT技术在乳腺癌保乳术后放疗的剂量学特点和应用能力。

1 对象与方法
1.1 对象

随机选取10例我科2015-1至2015-12左侧乳腺癌保乳术后患者, 病理均为浸润性导管癌, 其中位年龄42岁。以上患者均采用乳腺托架固定, 使用飞利浦大孔径CT模拟机定位, 扫描层厚5 mm。乳腺CTV的勾画包括定位CT图像上可见的腺体组织, 并参考CT定位时所做的临床标记。瘤床定义为GTVtb, 是术后高危区域, 参考瘢痕标记, 应包括定位CT图像上可见的血清肿及术中放置的钛夹; GTVtb外放1~1.5 cm为瘤床CTV。乳腺CTV外放5 mm为PTV; 瘤床CTV外放5 mm为PGTVtb, 均限制不超过皮下3 mm。危及器官包括肺、心脏及健侧乳腺组织。

1.2 计划设计

VMAT和IMRT计划分别在Monaco5.1计划系统上完成, 给以6 MV能量X线照射。IMRT计划4野照射, 以内外侧切线野和各向内偏差30° 。VMAT计划的射野起始角度为140° , 终止角度为320° , 弧长180° 。计划系统算法为蒙卡算法。其他条件两者设计参数相同(射野等中心点, 优化目标条件), 采用同步推量照射。两组处方剂量均为PTV50 Gy/25 f、PGTVtb 60 Gy/25 f, 所有计划剂量均归一至95%靶区体积达到处方剂量要求。

1.3 计划评估

采用VMAT和IMRT技术分别对这10例患者制定放疗计划, 比较两种放疗技术的靶区和危及器官剂量体积直方图DVH、均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)。按照ICRU83号报告要求[4]:HI=(D2%-D98%)/D50%, HI越小靶区内剂量分布越均匀。CI=V50Gy/PTV, CI越接近1, 靶区适形度越好。并比较左侧肺V5、V10、V20、V30、V40及右侧肺V5、V10, 心脏V5、V10、V30、V40的评估指标。另外对比两组计划的MU与治疗时间。

1.4 剂量验证

两种计划分别由 IBA公司的验证系统实际验证, γ 分析(3 mm, 3%)通过率均达到95%以上。

1.5 统计学处理

采用SPSS13.0软件进行处理, 参数间比较采用配对t检验。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果
2.1 靶区及危及器官DVH图比较

乳腺癌保乳术后放疗, VMAT和IMRT计划均能满足靶区要求, 但危及器官的照射剂量, 两者存在差异, VMAT和IMRT计划靶区及危及器官DVH图比较见图1。

图1 乳腺癌保乳术后放疗IMRT与VMAT技术靶区及危及器官DVH图比较

2.2 靶区剂量曲线的比较

乳腺癌保乳术后放疗VMAT技术靶区的适形度优于IMRT技术, 但健侧肺组织受低剂量照射区域明显增大, 剂量曲线的比较见图2。

图2 乳腺癌保乳术后放疗IMRT与VMAT技术靶区剂量曲线的比较
A.IMRT; B.VMAT

2.3 靶区剂量学的比较

VMAT组的PGTVtb和PTV靶区CI分别为0.84± 0.31和0.778± 0.06, 显著高于IMRT组的0.58± 0.14和0.693± 0.082(P< 0.05), 其他指标如平均剂量(Dmean)也表现出相对的优越性(表1)。

表1 乳腺癌保乳术后放疗VMAT与IMRT技术的PGTVtb和PTV靶区剂量学比较( x̅± s)
2.4 肺、心脏、健侧乳腺组织剂量分布比较

肺组织剂量VMAT和IMRT组比较:前者显著降低了患侧肺组织V30的高剂量区, 而V5、V10、V20及健侧肺V5稍高于IMRT组, 差异有统计学意义(P< 0.05)。VMAT组心脏V10、 Dmean及健侧乳腺V5、V10稍高于IMRT组, 差异有统计学意义(表2)。

表2 乳腺癌保乳术后放疗VMAT与IMRT技术肺、心脏、健侧乳腺组织剂量分布比较( x̅± s)
2.5 计划实施的比较

VMAT组的平均机器跳数为1057 MU, 平均出束时间为2.5 min; IMRT组的平均机器跳数为766 MU, 平均出束时间为7.9 min。两者均不含摆位时间。

3 讨 论

根据国家癌症中心2015年数据, 乳腺癌占全部女性恶性肿瘤发病率第一位, 发病率呈明显上升趋势, 发病趋势年轻化。放疗在乳腺癌的治疗中发挥了重要作用, 研究人员对1987-1999年纳入1046例术后放疗的患者行随访观察20年证实, 放射治疗降低导管原位癌局部复发绝对风险12%(原位病变10%和浸润性乳腺癌2%, 95%置信区间, 6.5~17.7)[5]。很多随机分组研究显示, 对于早期乳腺癌患者, 在保乳术后加用放疗能够达到与乳腺癌改良根治术相同的疗效[6]。同时患者完整的乳腺也得以保留, 具有很好的美容效果。

在乳腺癌术后放疗的研究中, 国内外的学者通过不同的研究得到了一些结果。如Petra和Pohl[7]对比VMAT和IMRT技术在乳腺癌术后放疗患侧肺的剂量明显减少, V20分别为19.3%和26.1%。王佳浩等[8]对28例乳腺癌根治术后放疗患者进行比较, VMAT计划的HI值0.15, 较IMRT的0.22均匀性显著提高; 而两者适形性无明显差异。本研究结果中VMAT组PTV及PGTVtb靶区CI为0.84± 0.31和0.778± 0.06, 显著优于IMRT组, 由于VMAT技术为全动态出束, 根据靶区形状在任意方位上给予不同剂量率、不同强度的射线; 而IMRT技术则是在固定方向上给予不同强度的射线, 尤其在形状不规则及靶区与危机器官交接部位, VMAT技术可以更好地均衡剂量补偿。

在本组10例VMAT计划中, 患侧肺V5、V10、V20, 健侧肺V5, 心脏V10、 Dmean及健侧乳腺V5、V10稍高于IMRT组, 考虑计划是采取左侧乳腺切线方向15° 入射角度, 弧长为180° , 由于射野角度的增加, 增加了周围器官的放射剂量。而在王佳浩等[8]对28例乳腺癌根治术后放疗患者VMAT和IMRT计划比较中, 由于VMAT采用部分弧的双弧照射, 心脏平均剂量较VMAT降低45.4%, 差异有统计学意义。

对于乳腺癌保乳术后同步推量放疗, VMAT和IMRT计划各具优势。IMRT计划对于正常组织的保护有明显优势。而VMAT计划在剂量适形度上优势突出, VMAT技术在患者体位重复性与治疗精准上也是有益的。VMAT的平均治疗时间缩短了68%, 减少了患者由于治疗时间过长而引起的分次内摆位误差, 有效地提高工作效率。同时缩短了治疗时间, 在乳腺癌保乳术后的放疗中值得推荐。VMAT技术开展以来, 在乳腺癌保乳术后放疗突显特色, 本研究例数有限, 今后有待增加研究数目并改进计划参数, 充分体现VMAT治疗的优越性。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Fan L, Strasser-Weippl K, Li J J. Breast cancer in China[J]. Lancet Oncol, 2014, 15(7): e279-e289. [本文引用:1]
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[3] Rongsriyam K, Rojpornpradit P, Lertbutsayanukul C, et al. Dosimetric study of inverse-planned intensity modulated forward- planned intensity modulated and conventional tangential techniques in breast conserving radiotherapy[J]. J Med Assoc Thai, 2008, 91(10): 1571-1582. [本文引用:1]
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[8] 王佳浩, 李夏东, 邓清华, 等. 乳腺癌根治术后双弧VMAT与IMRT计划的剂量学比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2014, 34(12): 942-945. [本文引用:2]