引用本文： 姜慶豐, 柏森, 李賢富, 李光俊, 譚榜憲. 擺位系統誤差對乳腺癌調強放射治療劑量分布的影響. 華西醫學, 2014, 29(5): 937-939. doi: 10.7507/1002-0179.20140285 復制
乳腺癌術后輔助放射治療（放療）能提高局部控制率，降低復發和病死率，在乳腺癌術后綜合治療中有著重要地位，國內行乳腺癌改良根治術的患者仍占絕大多數[1]。根治術后的放療靶區包括胸壁區及鎖骨上區域，治療技術多采用加楔形板的兩切線對穿照射和鎖骨上前切野的經典三維適形技術，此種治療方法沿用了數十年，并且有很好的循證醫學支持[2, 3]。但切線野適形治療最主要的缺點在于將患側肺包入照射區及靶區劑量不均勻，即靶區有較高冷熱點的同時有一定體積的患者肺受到了腫瘤劑量的照射。隨著現代放射治療技術的發展，特別是調強放射治療技術的成熟與普及，腫瘤靶區的劑量均勻與正常組織低照射劑量成為現實[4, 5]。姜慶豐等[6]對乳腺癌根治術后不同放療技術比較研究表明了靜態調強、旋轉調強技術應用于乳腺癌根治術后是可行的。由于乳腺癌根治術后放療靶區的形狀及位置的特殊性（呈弧段狀、位于胸廓表面），治療的擺位系統誤差可能會造成較大的靶區劑量變化。基于此，我們進行不同治療技術的不同程度、不同方向的系統誤差試驗，驗證系統誤差對采用不同的治療技術特別是兩種調強治療技術的靶區及主要危及器官的影響，為計劃設計提供依據，確保調強技術應用于乳腺癌放射治療的適用、準確。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選擇川北醫學院附屬醫院腫瘤科2012年10月收治的1例典型行左側乳腺癌改良根治術后女性患者。患者診斷為乳腺癌，臨床分期為T3N2M0，乳腺癌改良根治術后擬行放療。患者雙手上舉仰臥于乳腺固定體架，根據患者情況個體化確定體架固定參數并記錄，使整個治療過程保持一致，在平靜呼吸狀態下行CT掃描，層厚3 mm，掃描范圍從下頜角到劍突位置。部分患者在胸壁放置5 mm組織補償膜，以提高皮膚下組織受照射劑量。
1.2 計劃設計
ADAC Pinnacle? 9.0基于Smartarc的計劃系統，在計劃CT圖像上進行切線野（CRT）、多野靜態調強（s-IMRT）和旋轉調強（VMAT）計劃設計。
1.2.1 切線野計劃設計
在鎖骨上淋巴引流區與胸壁交界處采用兩切線半野以使包入射野中的肺組織盡可能少，并且能與采用單前后方向照射的鎖骨上野保持較好的銜接，若鎖骨上靶區深度較大，則另設一后前野。切線半野每野2個子野以代替楔形板，其中一子野在皮膚邊界外放2 cm，另一子野手動調節多葉光柵的位置，以達到靶區最大劑量均勻。
靜態調強計劃以左側靶區300 ～170°機架角度內均分7野照射，子野最大數量35，每野最小機器跳數（MU）值5，子野最小面積4 cm2。VMAT計劃每4度采樣，機架角度300～30°和90～180°雙90度弧（45 segment）設計。VMAT每一治療弧角度要求最低跨度90°。
1.2.2 系統誤差的模擬
在計劃系統中，通過移動治療中心的方式將治療靶區分別向患者頭、腳、背、腹、左、右方向移動3、6 mm，并重新進行計劃計算。在3種不同技術的3個原計劃基礎上，生成36個不同方向，不同移動距離、不同治療技術，共計39個治療計劃。
1.2.3 劑量學參數比較
計劃劑量學主要評估靶區低劑量D95%（95%靶區體積所受照射劑量）和高劑量D1 cm3（1 cm3靶區體積受照射的最大劑量，代表治療計劃的熱點）及基于劑量-體積直方圖的肺、心臟受照射情況。
2 結果
2.1 靶區的受照射劑量變化
調強放療技術中，治療的系統誤差會降低靶區劑量，而對三維適形CRT影響小。調強放射治療技術中靶區向背側及向右側（患病對側方向）的誤差較其他方向對劑量影響更明顯。
2.1.1 靶區D95%
3 mm系統誤差：D95%變化較大的有s-IMRT向背側（-4.0%），s-IMRT向對側（-3.0%），VMAT向背側（-3.5%），VMAT向對側（-2.8%），其余方向及CRT組變化均＜1.6%。其中CRT平均變化-0.4%，s-IMRT平均變化-1.4%，VMAT平均變化-1.4%。6 mm系統誤差：D95%變化較大的有s-IMRT向背側（-11.8%），s-IMRT向對側（-9.1%），VMAT向背側（-10.0%），VMAT向對側（-8.3%），其余方向及CRT組變化均＜4.8%。其中CRT變化中位值為-1.2%，s-IMRT平均變化-3.9%，VMAT平均變化-4.4%。
2.1.2 靶區D1 cm3
3 mm誤差D1 cm3變化均≤2%；6 mm誤差D1 cm3變化除s-IMRT向腹側增加3%，其余方向變化均＜1%。
2.2 主要危及器官患側肺、心臟受照射劑量變化
系統誤差對s-IMRT技術的患側肺V20影響大，對VMAT的V10影響大，對主要危及器官患側肺以及其他劑量參數影響均小（3 mm＜3%，6 mm＜6%）。系統誤差對CRT技術的影響小（3 mm＜3%；6 mm＜6%）。6 mm的系統誤差對靶區及危及器官的影響與3 mm趨勢一致，僅變化程度更大。
2.2.1 s-IMRT技術的影響
3 mm誤差：s-IMRT各方向上的系統誤差對患側肺V20影響最大，V20的絕對劑量體積百分數增加范圍7%（背側）～13%（腹側）。V10、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜3%。6 mm誤差：s-IMRT各方向上的誤差對患側肺V20影響最大，V20的絕對劑量體積百分數均增加，3%（背側）～26%（腹側）。V10、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜6%。
2.2.2 VMAT技術的影響
3 mm誤差：VMAT各方向上的誤差對患側肺V10影響最大，V10的絕對劑量體積百分數增加范圍11%（背側）～16%（腹側）。V20、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜3%；6 mm誤差：VMAT各方向上的誤差對患側肺V10影響最大，V10的絕對劑量體積百分數變化范圍8%（背側）～19%（腹側）。V20、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜6%。
2.2.3 CRT技術的影響
3 mm誤差：CRT各方向上的系統誤差對患側肺V10、V20、V30及心臟V10的影響均＜2.5%。6 mm誤差：CRT各方向上的系統誤差對患側肺V10、V20、V30及心臟V10的影響均＜5%。
3 討論
對改良根治術后乳腺癌放療，s-IMRT和VMAT方式的調強治療技術對治療系統誤差的影響程度較CRT技術更敏感。特殊形狀及位置的腫瘤靶區對各方向系統誤差敏感性不同。患者的擺位誤差分為系統誤差和隨機誤差[7]，因系統誤差對患者的受照射劑量分布較隨機誤差影響大，所以本文僅通過對治療中心點的三維共6 個方向的平移，研究3種治療技術模擬單方向系統擺位誤差對靶區及主要危及器官的劑量分布影響。系統誤差導致腫瘤及正常組織受照射劑量變化主要因素是治療靶區移出和正常組織移入照射野引起，次要因素是射線束透過路徑變化（射線束穿過的組織厚度及組織密度的變化）引起。
本研究IMRT計劃在向背側3 mm誤差造成靶區D95%降低4%，6 mm誤差靶區D95%降低11.8%，對臨床治療效果產生一定的影響。臨床研究顯示，5%劑量變化將降低腫瘤放療效果及增加正常組織的并發癥發生率[8]。鄭茁等[9]對頭頸部腫瘤的治療前擺位誤差進行計劃模擬，結果顯示靶區的D95%變化＜2.5%，在可以接受的范圍內。而胸腹部的擺位重復性普遍差于頭頸部，特別是無固定膜覆蓋的前胸壁，擺位及呼吸運動造成腹、背側位置的偏差，在實際治療中需要注意。系統誤差對計劃熱點（D1 cm3）影響較小，本研究3 mm誤差計劃熱點變化＜2%。
Bahadur等[10]研究顯示，通過皮膚表面的標記進行擺位，需要設置高達15 mm的邊界。由于根治術后乳腺靶區形狀及位置的特殊性，使計劃靶區設置有一定的難度。本研究結果顯示，根治術后的乳腺癌系統誤差對三維適形計劃劑量分布影響較靜態調強計劃劑量分布影響小，與王鑫等[11]對系統誤差對鼻咽癌放療靶區系統誤差研究結果一致。經典的CRT技術通常都會將胸壁外的射野外放2～3 cm，以減小向患者腹側擺位誤差對靶區劑量的影響。但多野的逆向調強計劃不能自動開放胸壁外界，增加了誤差對靶區劑量的影響，對此考慮在患者胸壁放置0.5 cm厚度的組織等效補償物，可以減小擺位誤差對靶區劑量的影響，提高胸壁皮下照射劑量。
隨著系統誤差的增大，靶區及危及器官的劑量分布變化幅度亦增加。當系統誤差為3 mm時，各種治療技術的靶區D95%變化中位數（最大值～最小值）分別為CRT -0.3%（-1.6%～0.4%），s-IMRT -0.8%（-4.0%～0.1%），VMAT -0.9%（-3.5%～0.1%）。當系統誤差為6 mm時，CRT -1.2%（0～3.3%），s-IMRT -3.9%（-1.9%～11.8%），VMAT -4.4%（-1.9%～10.0%）。若要對根治術后乳腺癌患者實施調強放療，選擇舒適的患者體位，配合適當的固定方式是基礎。可以選擇輔助的呼吸控制技術降低胸壁的運動幅度[12]，配合治療時施行電子射野成像、錐形束CT方式的圖像引導技術提高擺位精度[10]，減小擺位誤差對調強治療技術帶來的劑量變化，從而保證放療的效果。
本研究僅選用1例病例研究不同系統誤差對不同治療技術的劑量分布影響有一定的局限性，但通過典型病例的39 個治療計劃比較結果可以反映出一種趨勢，提示在對偏人體中心或極不規整的靶區進行放療計劃時，特別是進行調強治療計劃時，需要有更好的擺位精確度作保證，方具有一定的實用價值。
對乳腺癌改良根治術后的呈弧段狀、位于胸廓表面的放療靶區，s-IMRT和VMAT方式的調強治療技術對治療擺位系統誤差的影響程度相當，但較CRT技術更敏感，其中以患者向背側、健側方向偏移影響最大。改良根治術后乳腺癌調強治療計劃的實施需要更高的擺位精度保證。
乳腺癌術后輔助放射治療（放療）能提高局部控制率，降低復發和病死率，在乳腺癌術后綜合治療中有著重要地位，國內行乳腺癌改良根治術的患者仍占絕大多數[1]。根治術后的放療靶區包括胸壁區及鎖骨上區域，治療技術多采用加楔形板的兩切線對穿照射和鎖骨上前切野的經典三維適形技術，此種治療方法沿用了數十年，并且有很好的循證醫學支持[2, 3]。但切線野適形治療最主要的缺點在于將患側肺包入照射區及靶區劑量不均勻，即靶區有較高冷熱點的同時有一定體積的患者肺受到了腫瘤劑量的照射。隨著現代放射治療技術的發展，特別是調強放射治療技術的成熟與普及，腫瘤靶區的劑量均勻與正常組織低照射劑量成為現實[4, 5]。姜慶豐等[6]對乳腺癌根治術后不同放療技術比較研究表明了靜態調強、旋轉調強技術應用于乳腺癌根治術后是可行的。由于乳腺癌根治術后放療靶區的形狀及位置的特殊性（呈弧段狀、位于胸廓表面），治療的擺位系統誤差可能會造成較大的靶區劑量變化。基于此，我們進行不同治療技術的不同程度、不同方向的系統誤差試驗，驗證系統誤差對采用不同的治療技術特別是兩種調強治療技術的靶區及主要危及器官的影響，為計劃設計提供依據，確保調強技術應用于乳腺癌放射治療的適用、準確。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選擇川北醫學院附屬醫院腫瘤科2012年10月收治的1例典型行左側乳腺癌改良根治術后女性患者。患者診斷為乳腺癌，臨床分期為T3N2M0，乳腺癌改良根治術后擬行放療。患者雙手上舉仰臥于乳腺固定體架，根據患者情況個體化確定體架固定參數并記錄，使整個治療過程保持一致，在平靜呼吸狀態下行CT掃描，層厚3 mm，掃描范圍從下頜角到劍突位置。部分患者在胸壁放置5 mm組織補償膜，以提高皮膚下組織受照射劑量。
1.2 計劃設計
ADAC Pinnacle? 9.0基于Smartarc的計劃系統，在計劃CT圖像上進行切線野（CRT）、多野靜態調強（s-IMRT）和旋轉調強（VMAT）計劃設計。
1.2.1 切線野計劃設計
在鎖骨上淋巴引流區與胸壁交界處采用兩切線半野以使包入射野中的肺組織盡可能少，并且能與采用單前后方向照射的鎖骨上野保持較好的銜接，若鎖骨上靶區深度較大，則另設一后前野。切線半野每野2個子野以代替楔形板，其中一子野在皮膚邊界外放2 cm，另一子野手動調節多葉光柵的位置，以達到靶區最大劑量均勻。
靜態調強計劃以左側靶區300 ～170°機架角度內均分7野照射，子野最大數量35，每野最小機器跳數（MU）值5，子野最小面積4 cm2。VMAT計劃每4度采樣，機架角度300～30°和90～180°雙90度弧（45 segment）設計。VMAT每一治療弧角度要求最低跨度90°。
1.2.2 系統誤差的模擬
在計劃系統中，通過移動治療中心的方式將治療靶區分別向患者頭、腳、背、腹、左、右方向移動3、6 mm，并重新進行計劃計算。在3種不同技術的3個原計劃基礎上，生成36個不同方向，不同移動距離、不同治療技術，共計39個治療計劃。
1.2.3 劑量學參數比較
計劃劑量學主要評估靶區低劑量D95%（95%靶區體積所受照射劑量）和高劑量D1 cm3（1 cm3靶區體積受照射的最大劑量，代表治療計劃的熱點）及基于劑量-體積直方圖的肺、心臟受照射情況。
2 結果
2.1 靶區的受照射劑量變化
調強放療技術中，治療的系統誤差會降低靶區劑量，而對三維適形CRT影響小。調強放射治療技術中靶區向背側及向右側（患病對側方向）的誤差較其他方向對劑量影響更明顯。
2.1.1 靶區D95%
3 mm系統誤差：D95%變化較大的有s-IMRT向背側（-4.0%），s-IMRT向對側（-3.0%），VMAT向背側（-3.5%），VMAT向對側（-2.8%），其余方向及CRT組變化均＜1.6%。其中CRT平均變化-0.4%，s-IMRT平均變化-1.4%，VMAT平均變化-1.4%。6 mm系統誤差：D95%變化較大的有s-IMRT向背側（-11.8%），s-IMRT向對側（-9.1%），VMAT向背側（-10.0%），VMAT向對側（-8.3%），其余方向及CRT組變化均＜4.8%。其中CRT變化中位值為-1.2%，s-IMRT平均變化-3.9%，VMAT平均變化-4.4%。
2.1.2 靶區D1 cm3
3 mm誤差D1 cm3變化均≤2%；6 mm誤差D1 cm3變化除s-IMRT向腹側增加3%，其余方向變化均＜1%。
2.2 主要危及器官患側肺、心臟受照射劑量變化
系統誤差對s-IMRT技術的患側肺V20影響大，對VMAT的V10影響大，對主要危及器官患側肺以及其他劑量參數影響均小（3 mm＜3%，6 mm＜6%）。系統誤差對CRT技術的影響小（3 mm＜3%；6 mm＜6%）。6 mm的系統誤差對靶區及危及器官的影響與3 mm趨勢一致，僅變化程度更大。
2.2.1 s-IMRT技術的影響
3 mm誤差：s-IMRT各方向上的系統誤差對患側肺V20影響最大，V20的絕對劑量體積百分數增加范圍7%（背側）～13%（腹側）。V10、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜3%。6 mm誤差：s-IMRT各方向上的誤差對患側肺V20影響最大，V20的絕對劑量體積百分數均增加，3%（背側）～26%（腹側）。V10、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜6%。
2.2.2 VMAT技術的影響
3 mm誤差：VMAT各方向上的誤差對患側肺V10影響最大，V10的絕對劑量體積百分數增加范圍11%（背側）～16%（腹側）。V20、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜3%；6 mm誤差：VMAT各方向上的誤差對患側肺V10影響最大，V10的絕對劑量體積百分數變化范圍8%（背側）～19%（腹側）。V20、V30以及心臟V30絕對劑量體積百分數變化均＜6%。
2.2.3 CRT技術的影響
3 mm誤差：CRT各方向上的系統誤差對患側肺V10、V20、V30及心臟V10的影響均＜2.5%。6 mm誤差：CRT各方向上的系統誤差對患側肺V10、V20、V30及心臟V10的影響均＜5%。
3 討論
對改良根治術后乳腺癌放療，s-IMRT和VMAT方式的調強治療技術對治療系統誤差的影響程度較CRT技術更敏感。特殊形狀及位置的腫瘤靶區對各方向系統誤差敏感性不同。患者的擺位誤差分為系統誤差和隨機誤差[7]，因系統誤差對患者的受照射劑量分布較隨機誤差影響大，所以本文僅通過對治療中心點的三維共6 個方向的平移，研究3種治療技術模擬單方向系統擺位誤差對靶區及主要危及器官的劑量分布影響。系統誤差導致腫瘤及正常組織受照射劑量變化主要因素是治療靶區移出和正常組織移入照射野引起，次要因素是射線束透過路徑變化（射線束穿過的組織厚度及組織密度的變化）引起。
本研究IMRT計劃在向背側3 mm誤差造成靶區D95%降低4%，6 mm誤差靶區D95%降低11.8%，對臨床治療效果產生一定的影響。臨床研究顯示，5%劑量變化將降低腫瘤放療效果及增加正常組織的并發癥發生率[8]。鄭茁等[9]對頭頸部腫瘤的治療前擺位誤差進行計劃模擬，結果顯示靶區的D95%變化＜2.5%，在可以接受的范圍內。而胸腹部的擺位重復性普遍差于頭頸部，特別是無固定膜覆蓋的前胸壁，擺位及呼吸運動造成腹、背側位置的偏差，在實際治療中需要注意。系統誤差對計劃熱點（D1 cm3）影響較小，本研究3 mm誤差計劃熱點變化＜2%。
Bahadur等[10]研究顯示，通過皮膚表面的標記進行擺位，需要設置高達15 mm的邊界。由于根治術后乳腺靶區形狀及位置的特殊性，使計劃靶區設置有一定的難度。本研究結果顯示，根治術后的乳腺癌系統誤差對三維適形計劃劑量分布影響較靜態調強計劃劑量分布影響小，與王鑫等[11]對系統誤差對鼻咽癌放療靶區系統誤差研究結果一致。經典的CRT技術通常都會將胸壁外的射野外放2～3 cm，以減小向患者腹側擺位誤差對靶區劑量的影響。但多野的逆向調強計劃不能自動開放胸壁外界，增加了誤差對靶區劑量的影響，對此考慮在患者胸壁放置0.5 cm厚度的組織等效補償物，可以減小擺位誤差對靶區劑量的影響，提高胸壁皮下照射劑量。
隨著系統誤差的增大，靶區及危及器官的劑量分布變化幅度亦增加。當系統誤差為3 mm時，各種治療技術的靶區D95%變化中位數（最大值～最小值）分別為CRT -0.3%（-1.6%～0.4%），s-IMRT -0.8%（-4.0%～0.1%），VMAT -0.9%（-3.5%～0.1%）。當系統誤差為6 mm時，CRT -1.2%（0～3.3%），s-IMRT -3.9%（-1.9%～11.8%），VMAT -4.4%（-1.9%～10.0%）。若要對根治術后乳腺癌患者實施調強放療，選擇舒適的患者體位，配合適當的固定方式是基礎。可以選擇輔助的呼吸控制技術降低胸壁的運動幅度[12]，配合治療時施行電子射野成像、錐形束CT方式的圖像引導技術提高擺位精度[10]，減小擺位誤差對調強治療技術帶來的劑量變化，從而保證放療的效果。
本研究僅選用1例病例研究不同系統誤差對不同治療技術的劑量分布影響有一定的局限性，但通過典型病例的39 個治療計劃比較結果可以反映出一種趨勢，提示在對偏人體中心或極不規整的靶區進行放療計劃時，特別是進行調強治療計劃時，需要有更好的擺位精確度作保證，方具有一定的實用價值。
對乳腺癌改良根治術后的呈弧段狀、位于胸廓表面的放療靶區，s-IMRT和VMAT方式的調強治療技術對治療擺位系統誤差的影響程度相當，但較CRT技術更敏感，其中以患者向背側、健側方向偏移影響最大。改良根治術后乳腺癌調強治療計劃的實施需要更高的擺位精度保證。