劉婷婷 劉銳鋒 歐陽水根 魏璽儀 劉志強 張 明 陶 娜 牛瑞軍 郭 晴 陶發(fā)利 楊文翠

（甘肅省腫瘤醫(yī)院放療科 蘭州730000）

近年來，乳腺癌發(fā)病率不斷升高且呈年輕化趨勢，嚴重威脅女性生命健康和生活質(zhì)量。局部復(fù)發(fā)通常是乳腺癌治療失敗的第一征象，而胸壁區(qū)域是乳腺癌復(fù)發(fā)最常見的部位［1-2］。乳腺癌根治術(shù)后胸壁復(fù)發(fā)比例高達94%［3］。在乳腺癌術(shù)后患者放射治療時，常采用硅膠填充物（Bolus），這在劑量學(xué)上具有提高皮膚表面劑量的優(yōu)勢［4］。胸壁輪廓不平整需要避免Bolus與皮膚之間空腔，有研究表明空腔大小會影響靶區(qū)劑量分布，造成劑量不確定性［5-6］。理想狀態(tài)下，添加的Bolus 是貼服在皮膚表面上的。而實際情況中，Bolus 越厚，在胸壁曲面上產(chǎn)生的空腔越大。本文在計劃系統(tǒng)上模擬乳腺癌根治術(shù)后患者使用Bolus時產(chǎn)生的空腔對劑量學(xué)的差異，探討最優(yōu)方案，提高Bolus使用的可靠性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

隨機入組甘肅省腫瘤醫(yī)院放療科2018 年4 月至2019 年6 月收治的乳腺癌行根治術(shù)及腋窩淋巴結(jié)清掃術(shù)后且胸壁彎曲程度較大的女性患者20例，卡氏體力狀態(tài)評分＞90 分，年齡28～60 歲，中位年齡54 歲。本研究獲得患者及家屬知情同意，符合我院倫理委員會要求。

1.2 CT掃描與感興趣器官勾畫

患者仰臥于碳纖維板上，上肢上舉交叉握手柄，熱塑體膜固定體位。平靜呼吸狀態(tài)下東芝Asteion4 CT（Computed tomography）進行掃描。掃描條件：層厚0.5 cm，層間距0.5 cm，電壓120 kV，電流250 mA。在定位CT影像上勾畫臨床靶區(qū)（Clinical target volume， CTV）范圍，計劃靶區(qū)（Planning target volume，PTV）在CTV 基礎(chǔ)上外擴0.5 cm形成［7］。勾畫食管、氣管、肱骨頭、甲狀腺、患側(cè)肺等危及器官，以及輔助結(jié)構(gòu)環(huán)形區(qū)域（Ring），Ring離靶區(qū)3 mm，寬度為5 mm。

1.3 獲取空腔大小

取病人胸壁曲面輪廓。分別將厚度為10 mm、5 mm、3 mm 疊加在2 mm 上（（2+3）mm）的Bolus置于輪廓上。Bolus化學(xué)成分為聚苯乙烯的組織補償膠體凝膠。硅膠與輪廓置于固體水，并CT下行掃描，獲取不同厚度Bolus與曲面形成的空腔大小。

1.4 治療計劃

依據(jù)20 例病人輪廓在不同Bolus 設(shè)置下行CT掃描的空腔大小，Oncentra 系統(tǒng)（版本4.1，醫(yī)科達，瑞典）上設(shè)計4套IMRT計劃方案：Plan1為模擬實際治療下10 mm Bolus 與皮膚之間存在的空腔；Plan2為模擬實際治療下5 mm Bolus與皮膚之間存在的空腔；Plan3 為模擬實際治療下2 mm 和3 mm Bolus 依次疊放與皮膚之間存在的空腔；Plan4為理想狀態(tài)下10 mm Bolus帖服在皮膚表面。處方劑量50 Gy，覆蓋90%的靶區(qū)體積。

1.5 治療計劃評價指標(biāo)

PTV 和危及器官的評價指標(biāo)：PTV 接受≥105%、110% 和115% 處方劑量百分體積V105%、V110%、V115%以及靶區(qū)最大劑量Dmax，以及對靶區(qū)劑量分布、適形指數(shù)（Conformal index， CI）和均勻性指數(shù)（Uniformity index， HI）進行比較；患側(cè)肺接受≥5 Gy、10 Gy、20 Gy 和30 Gy 照射的體積百分比V5、V10、V20、V30、以及平均劑量Dmean；肱骨頭接受≥45 Gy 照射體積百分比V45以及平均劑量Dmean；食管接受≥45 Gy 照射體積百分比V45以及平均劑量Dmean；氣管接受≥45 Gy 照射體積百分比V45以及平均劑量Dmean；甲狀腺接受≥45 Gy 照射體積百分比V45以及平均劑量Dmean；輔助結(jié)構(gòu)Ring 接受≥40 Gy、45 Gy照射體積百分V40、V45。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析方法

采用SPSS 19.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。定量測定數(shù)據(jù)以xˉ± s表示，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行ShapiroWilk正態(tài)性檢驗。存在不服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，故統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用樣本非參數(shù)Friedman M 檢驗，檢驗水準(zhǔn)a=0.05。若有差異，采用配對樣本W(wǎng)ilcoxon 符號秩檢驗，檢驗水準(zhǔn)a=0.05（雙尾）。

2 結(jié)果

2.1 CT掃描下Bolus與空腔大小的關(guān)系

一例患者輪廓在CT 掃描下不同厚度Bolus 與輪廓形成的空腔如圖1所示。由圖1可見，固體水上的曲面輪廓與Bolus易在曲面彎曲程度較大的地方形成空腔。Bolus越厚與曲面形成的空腔越大。10 mm Bolus 最大達16 mm，5 mm Bolus 最大達8 mm，3 mm Bolus最大達4 mm；(3+2)mm Bolus可測量Bolus疊加之間空隙最大達2 mm。

圖1 患者10 mm(a)、5 mm(b)、(2+3)mm(c)Bolus與輪廓之間空腔大小(固體水與Bolus在CT影像上表現(xiàn)為白色區(qū)，Bolus與輪廓以及輪廓與固體水之間空隙表現(xiàn)為黑色區(qū)域，示意圖均選取CT影像中空腔最大的層面)Fig.1 Cavity size between the 10 mm(a),5 mm(b),(2+3)mm(c)bolus with the outline,respectively(solid water and bolus appear as white areas on CT images,the gap between Bolus and outline with outline and solid water appears as black area.The schematic diagram selects the obvious layer of cavity in CT image)

2.2 4種治療計劃對靶區(qū)的劑量學(xué)分析

4種計劃靶區(qū)指標(biāo)值相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（p＞0.05），結(jié)果如表1 所示。4 種計劃劑量分布比較如圖2 所示。由圖2 可見，從上至下依次為Plan1、Plan2、Plan3、Plan4 的靶區(qū)劑量包繞線，綠線包繞劑量50 Gy 靶區(qū)體積，紅線包繞劑量55 Gy靶區(qū)體積。Plan1靶區(qū)橫斷面、矢狀面和冠狀面空腔附近存在較大范圍的熱點，從矢狀面和冠狀面可見靶區(qū)近皮膚有劑量不足區(qū)域；Plan2 相比較Plan1 靶區(qū)的熱點范圍和冷點范圍有所減少，但依然存在較大的范圍。Plan3與Plan4能夠較好避免這種問題。計劃靶區(qū)V90%均滿足處方劑量50 Gy。

表1 4種計劃靶區(qū)劑量學(xué)對比Table 1 Comparison of dosimetry in four planned target areas

圖2 一例患者的4種計劃靶區(qū)云圖劑量學(xué)對比（彩色見網(wǎng)絡(luò)版；（a）、（b）、（c）、（d）依次為Plan1、Plan2、Plan3和Plan4）Fig.2 Comparison of the dosimetry of the four planned target areas in one case(color online;(a),(b),(c),(d)represent for Plan1,Plan2,Plan3,and Plan4)

2.3 4種治療計劃對危及器官的劑量學(xué)分析

Plan1、Plan2、Plan3、Plan4 的危及器官比較

結(jié)果見圖3，劑量比較見表2。

圖3 4種計劃存在統(tǒng)計學(xué)差異的危及器官兩兩進一步分層分析（彩色見網(wǎng)絡(luò)版；縱坐標(biāo)0.05代表檢驗水準(zhǔn)，低于此線的對比有統(tǒng)計學(xué)差異）Fig.3 Further stratification analysis of organs at risk which exist statistical differences in four plans（color online；the ordinate of 0.05 represents the test level，and the comparison below this line is statistically different）

對于肱骨頭以及甲狀腺組織，4種計劃方案均無統(tǒng)計學(xué)差異（p＞0.05）；肺組織除了V30存在統(tǒng)計學(xué)差異（Z=9.533，p=0.023），其余指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)差異（p＞0.05）；食管與氣管的Dmean存在統(tǒng)計學(xué)差異（Z=17.34，p=0.001；Z=10.960，p=0.012），且Ring V40、V45均存在統(tǒng)計學(xué)差異（Z=49.740，p=0.000；Z=49.080，p=0.000）。為了分析4種方案對劑量影響的詳細信息，我們對存在差異的危及器官劑量進一步分層分析，將4種方案兩兩比較，縱坐標(biāo)的紅色線代表檢驗水準(zhǔn)p=0.05，低于此線則代表有統(tǒng)計學(xué)差異，高于此線代表無統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)果表明Plan3與Plan4優(yōu)于其他兩個方案。

表2 4種治療計劃危及器官劑量學(xué)對比Table 2 Comparison of dosimetry in four planned crisis organs

3 討論

ICRU 62報告建議將目標(biāo)體積納入接受放射治療時至少接受95%處方劑量的區(qū)域［8］。然而，由于高能輻射束的皮膚建成效應(yīng)，不能將足夠劑量遞送到表面。盡管Bolus的出現(xiàn)和臨床設(shè)備的現(xiàn)代化，仍然存在準(zhǔn)備和使用上的不確定性。實際上，Bolus 與患者不規(guī)則皮膚的表面不易形成完美接觸，由此產(chǎn)生的空腔影響皮膚次級建成效果且減少最大和表面劑量。在計劃設(shè)計中，TPS添加預(yù)定的Bolus 是以Body 輪廓為基準(zhǔn)服帖的方式，因此在治療計劃步驟中不能預(yù)測并考慮空隙的深度，導(dǎo)致計劃和遞送劑量之間的差異［9-11］。

Moliner 等［12］提 出 了 虛 擬Bolus （Virtual bolus， VB）。在皮膚上添加選定密度和厚度的Bolus，然后將其移除，進行治療。對于乳腺癌患者，VB實現(xiàn)皮膚區(qū)域的劑量覆蓋，同時不引入熱點。Kim 等［13］提出一種Bolus 改進方式，由3D 打印機生成的定制Bolus，可增加日常擺位的再現(xiàn)性且有助于克服塊狀Bolus 不帖服造成空腔的缺點。侯彥杰等［14］也做了相關(guān)研究，證實定制的Bolus能夠減少空隙，提高皮膚表面劑量。BENOIT等［15］提供了濕紗布Bolus，能夠減少空氣Bolus 和表面之間的間隙。

我們研究表明空隙的存在及大小對靶區(qū)的影響主要表現(xiàn)在靶區(qū)的熱點與冷點，對靶區(qū)的劑量值并無顯著影響。從三維劑量分布圖可看出Plan1與Plan2空腔附近靶區(qū)聚集不等范圍的高量區(qū)，且近皮膚區(qū)域卻出現(xiàn)劑量不足現(xiàn)象。這可以解釋為：X射線進入組織后，其后方氣腔無法達到充分的反向散射條件，從而產(chǎn)生跌落效應(yīng)；射線離開氣腔后因次級電子的累積而產(chǎn)生建成效應(yīng)。兩種效應(yīng)的結(jié)果均使空氣組織界面的劑量下降，且次級電子離開空腔，電子射程達到空腔后組織引起電子污染，導(dǎo)致空腔后的組織出現(xiàn)熱點［16］。且空腔越大冷點和熱點越大，這與Stroka 等［17］研究結(jié)果一致。Bolus 越薄與曲面形成的空腔越小，靶區(qū)熱點與冷點均有減少。

莫威等［18］提出，在胸部放療中，為了更好地預(yù)防放射性肺炎發(fā)生需重視V5、V10等低劑量區(qū)肺體積比的限制情況。AKIN 等［19］報道了乳腺癌放療后對甲狀腺功能的影響。放射性食管炎、氣管炎是胸部腫瘤患者放射治療的主要不良反應(yīng)之一，亦是影響放射治療療效的主要劑量限制性因素［20-21］。肱骨頭的受損影響著患者生存質(zhì)量。IMRT 計劃靶區(qū)每個點位的輸出劑量按照需求調(diào)整［22］。在權(quán)衡靶區(qū)與危及器官之間時，優(yōu)先考慮靶區(qū)的權(quán)重，再考慮危及器官的受量，因此在保證靶區(qū)不受影響的條件下，部分危及器官出現(xiàn)了統(tǒng)計學(xué)差異。由于甲狀腺、肱骨頭位于頸部上區(qū)，離胸壁區(qū)域較遠，因此空腔的存在對其無影響；食管、氣管與肺均屬于胸壁野路徑上，空腔對劑量的影響與路徑有關(guān)，故食管、氣管與肺劑量會有統(tǒng)計學(xué)差異，這種差異主要體現(xiàn)在食管、氣管的平均劑量Dmean，以及肺V30。Ring 作為靶區(qū)與危及器官博弈的緩沖地帶，在V40的劑量上同樣表現(xiàn)出較為明顯差異。Bolus 與皮膚形成的大空隙（大于10 mm）與小空隙（大于5 mm 且小于10 mm）對食管、氣管、肺存在影響，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，空隙減小明顯降低食管、氣管、肺的劑量。Plan4是一種理想狀態(tài)下的計劃，在實際工作中往往不能達到。而Plan3的設(shè)計相比其他設(shè)計，能夠減少靶區(qū)內(nèi)的冷點與熱點，降低危及器官受量，研究表明，空腔過小，帶來的劑量影響可以忽略［23］，故可將3 mm的硅膠疊放在2 mm上代替其他方式，將大空腔減小至可以忽略的小空腔。

另外本研究存在一定的局限性：因倫理問題，我們空腔獲取方式是在病人拓取的輪廓上進行多次CT 掃描，因此在Bolus 覆蓋上采取的固定方式在病人實際治療中未必完全達到，尤其是Bolus（2+3）mm中更應(yīng)該注意到固定問題。因此建議根據(jù)模型設(shè)計更加精細的固定方式，進一步提高Bolus可靠性和準(zhǔn)確度。

綜上所述，本研究對20 例胸壁彎曲程度較大的乳腺癌根治術(shù)后患者進行了大量的硅膠與皮膚貼合情況實驗，結(jié)果顯示硅膠越薄空腔越小。故推薦Bolus（2+3）mm對乳腺癌胸壁彎曲程度較大的患者進行皮膚劑量補償。