引用本文： 姜庆丰, 柏森, 李贤富, 李光俊, 谭榜宪. 摆位系统误差对乳腺癌调强放射治疗剂量分布的影响. 华西医学, 2014, 29(5): 937-939. doi: 10.7507/1002-0179.20140285 复制
乳腺癌术后辅助放射治疗（放疗）能提高局部控制率，降低复发和病死率，在乳腺癌术后综合治疗中有着重要地位，国内行乳腺癌改良根治术的患者仍占绝大多数[1]。根治术后的放疗靶区包括胸壁区及锁骨上区域，治疗技术多采用加楔形板的两切线对穿照射和锁骨上前切野的经典三维适形技术，此种治疗方法沿用了数十年，并且有很好的循证医学支持[2, 3]。但切线野适形治疗最主要的缺点在于将患侧肺包入照射区及靶区剂量不均匀，即靶区有较高冷热点的同时有一定体积的患者肺受到了肿瘤剂量的照射。随着现代放射治疗技术的发展，特别是调强放射治疗技术的成熟与普及，肿瘤靶区的剂量均匀与正常组织低照射剂量成为现实[4, 5]。姜庆丰等[6]对乳腺癌根治术后不同放疗技术比较研究表明了静态调强、旋转调强技术应用于乳腺癌根治术后是可行的。由于乳腺癌根治术后放疗靶区的形状及位置的特殊性（呈弧段状、位于胸廓表面），治疗的摆位系统误差可能会造成较大的靶区剂量变化。基于此，我们进行不同治疗技术的不同程度、不同方向的系统误差试验，验证系统误差对采用不同的治疗技术特别是两种调强治疗技术的靶区及主要危及器官的影响，为计划设计提供依据，确保调强技术应用于乳腺癌放射治疗的适用、准确。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择川北医学院附属医院肿瘤科2012年10月收治的1例典型行左侧乳腺癌改良根治术后女性患者。患者诊断为乳腺癌，临床分期为T3N2M0，乳腺癌改良根治术后拟行放疗。患者双手上举仰卧于乳腺固定体架，根据患者情况个体化确定体架固定参数并记录，使整个治疗过程保持一致，在平静呼吸状态下行CT扫描，层厚3 mm，扫描范围从下颌角到剑突位置。部分患者在胸壁放置5 mm组织补偿膜，以提高皮肤下组织受照射剂量。
1.2 计划设计
ADAC Pinnacle® 9.0基于Smartarc的计划系统，在计划CT图像上进行切线野（CRT）、多野静态调强（s-IMRT）和旋转调强（VMAT）计划设计。
1.2.1 切线野计划设计
在锁骨上淋巴引流区与胸壁交界处采用两切线半野以使包入射野中的肺组织尽可能少，并且能与采用单前后方向照射的锁骨上野保持较好的衔接，若锁骨上靶区深度较大，则另设一后前野。切线半野每野2个子野以代替楔形板，其中一子野在皮肤边界外放2 cm，另一子野手动调节多叶光栅的位置，以达到靶区最大剂量均匀。
静态调强计划以左侧靶区300 ～170°机架角度内均分7野照射，子野最大数量35，每野最小机器跳数（MU）值5，子野最小面积4 cm2。VMAT计划每4度采样，机架角度300～30°和90～180°双90度弧（45 segment）设计。VMAT每一治疗弧角度要求最低跨度90°。
1.2.2 系统误差的模拟
在计划系统中，通过移动治疗中心的方式将治疗靶区分别向患者头、脚、背、腹、左、右方向移动3、6 mm，并重新进行计划计算。在3种不同技术的3个原计划基础上，生成36个不同方向，不同移动距离、不同治疗技术，共计39个治疗计划。
1.2.3 剂量学参数比较
计划剂量学主要评估靶区低剂量D95%（95%靶区体积所受照射剂量）和高剂量D1 cm3（1 cm3靶区体积受照射的最大剂量，代表治疗计划的热点）及基于剂量-体积直方图的肺、心脏受照射情况。
2 结果
2.1 靶区的受照射剂量变化
调强放疗技术中，治疗的系统误差会降低靶区剂量，而对三维适形CRT影响小。调强放射治疗技术中靶区向背侧及向右侧（患病对侧方向）的误差较其他方向对剂量影响更明显。
2.1.1 靶区D95%
3 mm系统误差：D95%变化较大的有s-IMRT向背侧（-4.0%），s-IMRT向对侧（-3.0%），VMAT向背侧（-3.5%），VMAT向对侧（-2.8%），其余方向及CRT组变化均＜1.6%。其中CRT平均变化-0.4%，s-IMRT平均变化-1.4%，VMAT平均变化-1.4%。6 mm系统误差：D95%变化较大的有s-IMRT向背侧（-11.8%），s-IMRT向对侧（-9.1%），VMAT向背侧（-10.0%），VMAT向对侧（-8.3%），其余方向及CRT组变化均＜4.8%。其中CRT变化中位值为-1.2%，s-IMRT平均变化-3.9%，VMAT平均变化-4.4%。
2.1.2 靶区D1 cm3
3 mm误差D1 cm3变化均≤2%；6 mm误差D1 cm3变化除s-IMRT向腹侧增加3%，其余方向变化均＜1%。
2.2 主要危及器官患侧肺、心脏受照射剂量变化
系统误差对s-IMRT技术的患侧肺V20影响大，对VMAT的V10影响大，对主要危及器官患侧肺以及其他剂量参数影响均小（3 mm＜3%，6 mm＜6%）。系统误差对CRT技术的影响小（3 mm＜3%；6 mm＜6%）。6 mm的系统误差对靶区及危及器官的影响与3 mm趋势一致，仅变化程度更大。
2.2.1 s-IMRT技术的影响
3 mm误差：s-IMRT各方向上的系统误差对患侧肺V20影响最大，V20的绝对剂量体积百分数增加范围7%（背侧）～13%（腹侧）。V10、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜3%。6 mm误差：s-IMRT各方向上的误差对患侧肺V20影响最大，V20的绝对剂量体积百分数均增加，3%（背侧）～26%（腹侧）。V10、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜6%。
2.2.2 VMAT技术的影响
3 mm误差：VMAT各方向上的误差对患侧肺V10影响最大，V10的绝对剂量体积百分数增加范围11%（背侧）～16%（腹侧）。V20、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜3%；6 mm误差：VMAT各方向上的误差对患侧肺V10影响最大，V10的绝对剂量体积百分数变化范围8%（背侧）～19%（腹侧）。V20、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜6%。
2.2.3 CRT技术的影响
3 mm误差：CRT各方向上的系统误差对患侧肺V10、V20、V30及心脏V10的影响均＜2.5%。6 mm误差：CRT各方向上的系统误差对患侧肺V10、V20、V30及心脏V10的影响均＜5%。
3 讨论
对改良根治术后乳腺癌放疗，s-IMRT和VMAT方式的调强治疗技术对治疗系统误差的影响程度较CRT技术更敏感。特殊形状及位置的肿瘤靶区对各方向系统误差敏感性不同。患者的摆位误差分为系统误差和随机误差[7]，因系统误差对患者的受照射剂量分布较随机误差影响大，所以本文仅通过对治疗中心点的三维共6 个方向的平移，研究3种治疗技术模拟单方向系统摆位误差对靶区及主要危及器官的剂量分布影响。系统误差导致肿瘤及正常组织受照射剂量变化主要因素是治疗靶区移出和正常组织移入照射野引起，次要因素是射线束透过路径变化（射线束穿过的组织厚度及组织密度的变化）引起。
本研究IMRT计划在向背侧3 mm误差造成靶区D95%降低4%，6 mm误差靶区D95%降低11.8%，对临床治疗效果产生一定的影响。临床研究显示，5%剂量变化将降低肿瘤放疗效果及增加正常组织的并发症发生率[8]。郑茁等[9]对头颈部肿瘤的治疗前摆位误差进行计划模拟，结果显示靶区的D95%变化＜2.5%，在可以接受的范围内。而胸腹部的摆位重复性普遍差于头颈部，特别是无固定膜覆盖的前胸壁，摆位及呼吸运动造成腹、背侧位置的偏差，在实际治疗中需要注意。系统误差对计划热点（D1 cm3）影响较小，本研究3 mm误差计划热点变化＜2%。
Bahadur等[10]研究显示，通过皮肤表面的标记进行摆位，需要设置高达15 mm的边界。由于根治术后乳腺靶区形状及位置的特殊性，使计划靶区设置有一定的难度。本研究结果显示，根治术后的乳腺癌系统误差对三维适形计划剂量分布影响较静态调强计划剂量分布影响小，与王鑫等[11]对系统误差对鼻咽癌放疗靶区系统误差研究结果一致。经典的CRT技术通常都会将胸壁外的射野外放2～3 cm，以减小向患者腹侧摆位误差对靶区剂量的影响。但多野的逆向调强计划不能自动开放胸壁外界，增加了误差对靶区剂量的影响，对此考虑在患者胸壁放置0.5 cm厚度的组织等效补偿物，可以减小摆位误差对靶区剂量的影响，提高胸壁皮下照射剂量。
随着系统误差的增大，靶区及危及器官的剂量分布变化幅度亦增加。当系统误差为3 mm时，各种治疗技术的靶区D95%变化中位数（最大值～最小值）分别为CRT -0.3%（-1.6%～0.4%），s-IMRT -0.8%（-4.0%～0.1%），VMAT -0.9%（-3.5%～0.1%）。当系统误差为6 mm时，CRT -1.2%（0～3.3%），s-IMRT -3.9%（-1.9%～11.8%），VMAT -4.4%（-1.9%～10.0%）。若要对根治术后乳腺癌患者实施调强放疗，选择舒适的患者体位，配合适当的固定方式是基础。可以选择辅助的呼吸控制技术降低胸壁的运动幅度[12]，配合治疗时施行电子射野成像、锥形束CT方式的图像引导技术提高摆位精度[10]，减小摆位误差对调强治疗技术带来的剂量变化，从而保证放疗的效果。
本研究仅选用1例病例研究不同系统误差对不同治疗技术的剂量分布影响有一定的局限性，但通过典型病例的39 个治疗计划比较结果可以反映出一种趋势，提示在对偏人体中心或极不规整的靶区进行放疗计划时，特别是进行调强治疗计划时，需要有更好的摆位精确度作保证，方具有一定的实用价值。
对乳腺癌改良根治术后的呈弧段状、位于胸廓表面的放疗靶区，s-IMRT和VMAT方式的调强治疗技术对治疗摆位系统误差的影响程度相当，但较CRT技术更敏感，其中以患者向背侧、健侧方向偏移影响最大。改良根治术后乳腺癌调强治疗计划的实施需要更高的摆位精度保证。
乳腺癌术后辅助放射治疗（放疗）能提高局部控制率，降低复发和病死率，在乳腺癌术后综合治疗中有着重要地位，国内行乳腺癌改良根治术的患者仍占绝大多数[1]。根治术后的放疗靶区包括胸壁区及锁骨上区域，治疗技术多采用加楔形板的两切线对穿照射和锁骨上前切野的经典三维适形技术，此种治疗方法沿用了数十年，并且有很好的循证医学支持[2, 3]。但切线野适形治疗最主要的缺点在于将患侧肺包入照射区及靶区剂量不均匀，即靶区有较高冷热点的同时有一定体积的患者肺受到了肿瘤剂量的照射。随着现代放射治疗技术的发展，特别是调强放射治疗技术的成熟与普及，肿瘤靶区的剂量均匀与正常组织低照射剂量成为现实[4, 5]。姜庆丰等[6]对乳腺癌根治术后不同放疗技术比较研究表明了静态调强、旋转调强技术应用于乳腺癌根治术后是可行的。由于乳腺癌根治术后放疗靶区的形状及位置的特殊性（呈弧段状、位于胸廓表面），治疗的摆位系统误差可能会造成较大的靶区剂量变化。基于此，我们进行不同治疗技术的不同程度、不同方向的系统误差试验，验证系统误差对采用不同的治疗技术特别是两种调强治疗技术的靶区及主要危及器官的影响，为计划设计提供依据，确保调强技术应用于乳腺癌放射治疗的适用、准确。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择川北医学院附属医院肿瘤科2012年10月收治的1例典型行左侧乳腺癌改良根治术后女性患者。患者诊断为乳腺癌，临床分期为T3N2M0，乳腺癌改良根治术后拟行放疗。患者双手上举仰卧于乳腺固定体架，根据患者情况个体化确定体架固定参数并记录，使整个治疗过程保持一致，在平静呼吸状态下行CT扫描，层厚3 mm，扫描范围从下颌角到剑突位置。部分患者在胸壁放置5 mm组织补偿膜，以提高皮肤下组织受照射剂量。
1.2 计划设计
ADAC Pinnacle® 9.0基于Smartarc的计划系统，在计划CT图像上进行切线野（CRT）、多野静态调强（s-IMRT）和旋转调强（VMAT）计划设计。
1.2.1 切线野计划设计
在锁骨上淋巴引流区与胸壁交界处采用两切线半野以使包入射野中的肺组织尽可能少，并且能与采用单前后方向照射的锁骨上野保持较好的衔接，若锁骨上靶区深度较大，则另设一后前野。切线半野每野2个子野以代替楔形板，其中一子野在皮肤边界外放2 cm，另一子野手动调节多叶光栅的位置，以达到靶区最大剂量均匀。
静态调强计划以左侧靶区300 ～170°机架角度内均分7野照射，子野最大数量35，每野最小机器跳数（MU）值5，子野最小面积4 cm2。VMAT计划每4度采样，机架角度300～30°和90～180°双90度弧（45 segment）设计。VMAT每一治疗弧角度要求最低跨度90°。
1.2.2 系统误差的模拟
在计划系统中，通过移动治疗中心的方式将治疗靶区分别向患者头、脚、背、腹、左、右方向移动3、6 mm，并重新进行计划计算。在3种不同技术的3个原计划基础上，生成36个不同方向，不同移动距离、不同治疗技术，共计39个治疗计划。
1.2.3 剂量学参数比较
计划剂量学主要评估靶区低剂量D95%（95%靶区体积所受照射剂量）和高剂量D1 cm3（1 cm3靶区体积受照射的最大剂量，代表治疗计划的热点）及基于剂量-体积直方图的肺、心脏受照射情况。
2 结果
2.1 靶区的受照射剂量变化
调强放疗技术中，治疗的系统误差会降低靶区剂量，而对三维适形CRT影响小。调强放射治疗技术中靶区向背侧及向右侧（患病对侧方向）的误差较其他方向对剂量影响更明显。
2.1.1 靶区D95%
3 mm系统误差：D95%变化较大的有s-IMRT向背侧（-4.0%），s-IMRT向对侧（-3.0%），VMAT向背侧（-3.5%），VMAT向对侧（-2.8%），其余方向及CRT组变化均＜1.6%。其中CRT平均变化-0.4%，s-IMRT平均变化-1.4%，VMAT平均变化-1.4%。6 mm系统误差：D95%变化较大的有s-IMRT向背侧（-11.8%），s-IMRT向对侧（-9.1%），VMAT向背侧（-10.0%），VMAT向对侧（-8.3%），其余方向及CRT组变化均＜4.8%。其中CRT变化中位值为-1.2%，s-IMRT平均变化-3.9%，VMAT平均变化-4.4%。
2.1.2 靶区D1 cm3
3 mm误差D1 cm3变化均≤2%；6 mm误差D1 cm3变化除s-IMRT向腹侧增加3%，其余方向变化均＜1%。
2.2 主要危及器官患侧肺、心脏受照射剂量变化
系统误差对s-IMRT技术的患侧肺V20影响大，对VMAT的V10影响大，对主要危及器官患侧肺以及其他剂量参数影响均小（3 mm＜3%，6 mm＜6%）。系统误差对CRT技术的影响小（3 mm＜3%；6 mm＜6%）。6 mm的系统误差对靶区及危及器官的影响与3 mm趋势一致，仅变化程度更大。
2.2.1 s-IMRT技术的影响
3 mm误差：s-IMRT各方向上的系统误差对患侧肺V20影响最大，V20的绝对剂量体积百分数增加范围7%（背侧）～13%（腹侧）。V10、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜3%。6 mm误差：s-IMRT各方向上的误差对患侧肺V20影响最大，V20的绝对剂量体积百分数均增加，3%（背侧）～26%（腹侧）。V10、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜6%。
2.2.2 VMAT技术的影响
3 mm误差：VMAT各方向上的误差对患侧肺V10影响最大，V10的绝对剂量体积百分数增加范围11%（背侧）～16%（腹侧）。V20、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜3%；6 mm误差：VMAT各方向上的误差对患侧肺V10影响最大，V10的绝对剂量体积百分数变化范围8%（背侧）～19%（腹侧）。V20、V30以及心脏V30绝对剂量体积百分数变化均＜6%。
2.2.3 CRT技术的影响
3 mm误差：CRT各方向上的系统误差对患侧肺V10、V20、V30及心脏V10的影响均＜2.5%。6 mm误差：CRT各方向上的系统误差对患侧肺V10、V20、V30及心脏V10的影响均＜5%。
3 讨论
对改良根治术后乳腺癌放疗，s-IMRT和VMAT方式的调强治疗技术对治疗系统误差的影响程度较CRT技术更敏感。特殊形状及位置的肿瘤靶区对各方向系统误差敏感性不同。患者的摆位误差分为系统误差和随机误差[7]，因系统误差对患者的受照射剂量分布较随机误差影响大，所以本文仅通过对治疗中心点的三维共6 个方向的平移，研究3种治疗技术模拟单方向系统摆位误差对靶区及主要危及器官的剂量分布影响。系统误差导致肿瘤及正常组织受照射剂量变化主要因素是治疗靶区移出和正常组织移入照射野引起，次要因素是射线束透过路径变化（射线束穿过的组织厚度及组织密度的变化）引起。
本研究IMRT计划在向背侧3 mm误差造成靶区D95%降低4%，6 mm误差靶区D95%降低11.8%，对临床治疗效果产生一定的影响。临床研究显示，5%剂量变化将降低肿瘤放疗效果及增加正常组织的并发症发生率[8]。郑茁等[9]对头颈部肿瘤的治疗前摆位误差进行计划模拟，结果显示靶区的D95%变化＜2.5%，在可以接受的范围内。而胸腹部的摆位重复性普遍差于头颈部，特别是无固定膜覆盖的前胸壁，摆位及呼吸运动造成腹、背侧位置的偏差，在实际治疗中需要注意。系统误差对计划热点（D1 cm3）影响较小，本研究3 mm误差计划热点变化＜2%。
Bahadur等[10]研究显示，通过皮肤表面的标记进行摆位，需要设置高达15 mm的边界。由于根治术后乳腺靶区形状及位置的特殊性，使计划靶区设置有一定的难度。本研究结果显示，根治术后的乳腺癌系统误差对三维适形计划剂量分布影响较静态调强计划剂量分布影响小，与王鑫等[11]对系统误差对鼻咽癌放疗靶区系统误差研究结果一致。经典的CRT技术通常都会将胸壁外的射野外放2～3 cm，以减小向患者腹侧摆位误差对靶区剂量的影响。但多野的逆向调强计划不能自动开放胸壁外界，增加了误差对靶区剂量的影响，对此考虑在患者胸壁放置0.5 cm厚度的组织等效补偿物，可以减小摆位误差对靶区剂量的影响，提高胸壁皮下照射剂量。
随着系统误差的增大，靶区及危及器官的剂量分布变化幅度亦增加。当系统误差为3 mm时，各种治疗技术的靶区D95%变化中位数（最大值～最小值）分别为CRT -0.3%（-1.6%～0.4%），s-IMRT -0.8%（-4.0%～0.1%），VMAT -0.9%（-3.5%～0.1%）。当系统误差为6 mm时，CRT -1.2%（0～3.3%），s-IMRT -3.9%（-1.9%～11.8%），VMAT -4.4%（-1.9%～10.0%）。若要对根治术后乳腺癌患者实施调强放疗，选择舒适的患者体位，配合适当的固定方式是基础。可以选择辅助的呼吸控制技术降低胸壁的运动幅度[12]，配合治疗时施行电子射野成像、锥形束CT方式的图像引导技术提高摆位精度[10]，减小摆位误差对调强治疗技术带来的剂量变化，从而保证放疗的效果。
本研究仅选用1例病例研究不同系统误差对不同治疗技术的剂量分布影响有一定的局限性，但通过典型病例的39 个治疗计划比较结果可以反映出一种趋势，提示在对偏人体中心或极不规整的靶区进行放疗计划时，特别是进行调强治疗计划时，需要有更好的摆位精确度作保证，方具有一定的实用价值。
对乳腺癌改良根治术后的呈弧段状、位于胸廓表面的放疗靶区，s-IMRT和VMAT方式的调强治疗技术对治疗摆位系统误差的影响程度相当，但较CRT技术更敏感，其中以患者向背侧、健侧方向偏移影响最大。改良根治术后乳腺癌调强治疗计划的实施需要更高的摆位精度保证。