乳腺癌在中国女性恶性肿瘤中非常常见[1]。放射治疗可降低改良根治术后乳腺癌患者胸壁及区域淋巴结的局部复发率，提高患者无病生存率，一些乳腺癌患者甚至可存活20年以上。但是根治术后进行放疗在一定程度上增加了放射性肺炎和放射性心脏损伤的风险[2]，部分乳腺癌患者并不是死于原发肿瘤，而是死于放射性心脏损伤和放射性肺炎[3-4]。因此，在放疗计划设计中特别是对左侧改良根治术后乳腺癌患者针对性地减少心脏及肺的照射是非常有必要的。部分研究认为[5]，乳腺癌调强放疗射野角度分布差异越大，患侧肺和心脏受到的照射越多，会引起更大的肺和心脏损伤，因此通常的根治术后放疗计划对胸壁靶区用几对角度差异不大的切线野进行布野。但该方法并不能很好地利用调强放疗的优势，而且当胸壁曲度较大时，胸壁呈弧形包绕肺和心脏，切线野会将更多的肺和心脏包裹在射野内。因此本研究中采用了一种针对胸壁靶区对每个角度的射野依据射束方向视图（BEV）独立避危及器官只照射部分胸壁以尽量少的包裹肺和心脏的方法（B-IMRT）进行布野并固定二级准直器，与切线野为主的计划（T-IMRT）在靶区和危及器官的剂量学差异方面进行比较，以期找到一种更加保护心肺的改良根治术后乳腺癌放疗计划设计方法。
1 材料与方法 1.1 临床资料选取2020年5月—2020年11月在聊城市人民医院进行放疗的左侧乳腺癌改良根治术后患者13例，均具备改良根治术后胸壁及锁骨区域放疗指征，其中接受内乳淋巴结照射的有7例。对每位患者的靶区均进行BEV方向独立避危及器官布野方式的B-IMRT（A组）及常规6组切线野 T-IMRT（B组）这2种方法进行计划设计。由于A组计划的各项性能均显著优于B组，实际治疗中均采用的A组计划进行放射治疗。
1.2 放疗技术 1.2.1 CT模拟定位患者仰卧，双手上举外展抓住一体式碳纤维固定板的固定杆，头偏向健侧，用铅点标记手术瘢痕及引流口，胸壁加1 cm硅胶组织补偿物并使其紧密贴合，用热塑型颈胸膜固定患者头颈部和胸部，三维激光灯下在颈胸膜上标记中心点，平静呼吸状态下，以3 mm层间距采用大孔径定位CT（Discovery 590RT，美国GE公司）进行扫描，扫描范围包括环甲膜上3 cm至纵膈下5 cm。
1.2.2 靶区、危及器官定义及处方由放疗科医师在定位CT图像上勾画出临床靶区（CTV）和患侧肺、健侧肺、心脏、食管、脊髓等危及器官并由上级医师进行审核。CTV包括乳腺组织、胸壁以及同侧区域淋巴结和淋巴结引流途径，以及可能包含亚临床病灶的皮肤、胸壁和肌肉骨骼。处方剂量为50 Gy/25次·5周。结合本单位的系统误差、摆位误差和患者的呼吸运动，对锁骨上下的临床靶区均匀外扩0.5 cm，胸壁靶区均匀外扩0.8 cm，在Body（无硅胶区皮肤表面，有硅胶区硅胶表面）内缩0.3 cm并与CTV取或（确保PTV完全包含CTV）后作为计划靶区（PTV）。PTV大小范围为（1078.546 ± 206.170） cm3。
1.2.3 治疗计划设计计划系统采用的是PINNACLE V9.10，加速器采用VARIAN TRILOGY（中间20 cm叶片厚度为0.5 cm，上下10 cm为1 cm）。为了对锁骨上和胸壁采用各自最适合的机架角和机头角，尽可能地保护危及器官，对锁骨上和胸壁区域进行分开布野。锁骨上4野和胸壁6野在胸壁起始位置有一定的重叠，所有靶区的合集为计划靶区PTV，以PTV作为处方条件对10个射野在同一条件下优化，从而保证了锁骨上区和胸壁区剂量的衔接。锁骨上区域靶区均采用适合靶区形状的布野方式进行4野布野（315°、0°、30°、165°左右，根据实际靶区形状和手臂位置略有调整）。针对胸壁靶区A组在310°、295°、300°（为了保护健侧乳腺，角度不宜分得太开），120°～170°内10°～15°布3野（根据实际靶区形状适当调整角度）。每个射野只包括BEV方向能够直接投照到的部分胸壁靶区，调节小机头角度使每个射野切肺的体积最小，固定二级准直器，如图1a，为该图中该角度靶区凸形两侧重叠区域。对靠近健侧乳腺和穿过最多正常组织的两野在确定好小机头角度及二级准直器位置后取其切线野，具体布野方式如图2a（黄色和橙色两野）。B组采用传统切线野的方式进行6野布野（在BEV上确定切肺最小的角度作为主切线野，上下调整5°构成3组6野切线野），每个射野包含整个胸壁靶区，调节小机头角度使每个射野切肺的体积最小，固定二级准直器，如图1b。切线野布野角度如图2b。
对每个患者的2个计划采用相同的优化限制条件。危及器官以患侧肺采用V5Gy ≤ 52%，V10Gy ≤ 35%，V20Gy ≤ 24%，V30Gy ≤ 18%；心脏采用V30Gy ≤ 8%作为限制条件。为了对2组计划进行统一的对比，针对乳腺癌计划平均剂量比较高的特点，对其剂量统一在处方剂量包含94%的靶区体积进行归一。
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图 1 BEV方向射野设计图 Figure 1 Design of the field on BEV |
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图 2 射野布野角度图 Figure 2 Design of the field angel |
对2组调强计划的计划靶区PTV和危及器官的各项剂量体积参数进行比较。计划靶区采用均匀性指数（Homogeneity index，HI）、适形度指数（Conformity index，CI）和靶区平均剂量Dmean进行比较。其中均匀性指数的计算公式为：
| $HI = \frac{{{D_{2\% }} - {D_{98\% }}}}{{{D_{50\% }}}} \times 100\% $ |
D2%、D98%、D50%分别为DVH图上2%、98%、50%的靶区体积时所对应的剂量。HI值越小，表明计划靶区的剂量均匀性越好。
适形度指数的计算公式为：
| $CI = \frac{{{V_{{\rm{Tref}}}}}}{{{V_{\rm{T}}}}} \times \frac{{{V_{{\rm{Tref}}}}}}{{{V_{{\rm{ref}}}}}}$ |
VTref为处方剂量面所包绕的PTV体积大小，VT为PTV体积大小，Vref为处方剂量面所包绕的体积大小。CI值介于0～1，CI值越是接近于1，表明计划靶区的适形度越好。
危及器官对患侧肺和心脏的剂量体积参数进行比较。比较剂量体积参数为患侧肺的 V5、V10、V20、V30、Dmean和心 脏 的 V5、V10、V30、Dmean以及脊髓受量。
1.3 统计学分析采用SPSS 26.0软件对B-IMRT 计划方法（A组）和T-IMRT计划方法（B组）的各项靶区和危及器官剂量体积参数进行统计学分析采用配对样本t检验，检验水准α = 0.05。
2 结 果 2.1 2组计划的靶区剂量学分析如表1，B-IMRT计划较T-IMRT计划在靶区剂量的适形度CI、均匀性HI上均有较好的剂量学优势（P < 0.05）。可能是B-IMRT计划较T-IMRT计划针对胸壁采用了更大的射野角度范围，增加了射野入射角度的自由度，更符合调强计划的设计理念，因而其适形度和均匀性均得到了改善，具有统计学意义（ P< 0.05）。而两组计划计划靶区的平均剂量差异不明显，无统计学意义（P > 0.05）。
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表 1 2种放疗计划的靶区剂量比较 Table 1 Dosimetry comparison of the two methods for PTV |
B-IMRT计划较T-IMRT计划在患侧肺的V5上减少了T-IMRT计划的9.23%，V10上减少了13.29%，V20上减少了9.54%，V30上减少了8.28%，Dmean上减少了10.35%；在心脏的V5上减少了T-IMRT计划27.62%，V10上减少了29.72%，V30上减少了21.45%，Dmean上减少了24.88%。如表2、3所示，B-IMRT计划较T-IMRT计划在患侧肺的V5、V10、V20、V30、Dmean，心脏的V5、V10、V30、Dmean剂量学参数上均有所改进，均具有统计学意义（P < 0.05）。脊髓受量无统计学差异（ P > 0.05）。B-IMRT计划较T-IMRT计划在心肺受量的各项参数上均有所改善。B-IMRT计划和T-IMRT计划相比，对心脏在各项剂量体积参数上的改善更为显著。
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表 2 患侧肺和心脏受量比较 Table 2 Dosimetry comparison of the two methods for left lungs and hearts |
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表 3 脊髓受量比较 Table 3 Dosimetry comparison of the two methods for spinal cords |
目前，乳腺癌患者行改良根治术并在术后对胸壁和区域淋巴结进行放疗是主流的治疗手段。由于乳腺癌患者的存活时间比较长，采用可以接受较少的由放疗引起的急性和迟发性毒性的放射治疗技术对于患者来说非常重要。和3D-CRT计划相比，IMRT计划具有更好的靶区均匀性和适形性[6]；和VMAT计划相比，IMRT计划在危及器官的低剂量辐照体积方面具备优势。IMRT常规放疗计划设计认为采用切线野照射可以尽可能地减小心肺的受量，但是该方法对胸壁曲度较大及需要照射内乳区域的患者会包含较多的心肺组织。为了达到心肺剂量限值，实际放疗计划设计中有些可能需要舍掉部分临床靶区区域、计划靶区的D98%往往较小、剂量均匀性较差；即使是对一些满足心肺限值指标的计划由于采用的是几对切线野，处方剂量的剂量线通常为弧形靶区的两端相连，该弧形区域内所包含的心肺都接受了处方剂量的照射、计划靶区的适形性较差。而在本研究中采用的射野角度排得比较开，相对于切线野增加了射野角度计划设计的自由度，更好地利用了调强计划设计的优势使处方剂量的等剂量线可以贴合靶区形状，改善了计划靶区的均匀性和适形度；并且对每一个射野在BEV方向上根据实际靶区与危及器官的位置关系确定小机头的角度及二级准直器的位置，在降低危及器官受量的同时降低了对计划靶区达到优化条件的限制，可以完全包括临床靶区并使计划靶区的D98%增大，均匀性进一步改善。
放射性肺炎及纤维化是针对胸部的恶性肿瘤放疗后的主要并发症，常见于乳腺癌放疗患者之中，对患者的恢复和生活质量影响很大。影响放射性肺炎的因素很多，包括放疗、化疗和患者本身的肺组织功能等。放射治疗对肺的辐射剂量和各剂量下的体积是产生放射性肺炎及纤维化最主要的因素。王澜等[7]的研究发现，肺在低剂量5 Gy下的辐射体积V5 Gy有可能对是否发生放射性肺炎的预测最有价值。Chung等[8]的研究发现，肺的平均剂量Dmean和20 Gy剂量下的辐射体积V20 Gy是乳腺癌患者发生放射性肺炎的主要影响因素。Willner等[9]的研究发现，10 Gy下肺的辐照体积V10 Gy每增加10%，患者放射性肺炎的发生率也会增加10%。传统的切线野计划设计大多能够实现临床对肺的各项剂量体积参数的限制，但是对一些计划靶区体积较大、胸壁弧形较大且需要照射内乳区域的患者，患侧肺的V20 Gy、V30 Gy和Dmean会难以实现，而本研究中的方法对各种类型的靶区均能达到满意的优化结果。B-IMRT计划在患侧肺的V5 Gy、V10 Gy、V20 Gy、V30 Gy、Dmean各项剂量参数上都有较T-IMRT计划受量10%左右的降低且具有统计学意义，可以降低根治术乳腺癌患者放疗后放射性肺损伤的发生。
放射性心脏损伤是放疗引起的一系列心血管并发症的统称，其临床表现包括：治疗期间急性心包炎、晚发急性心包炎、心包积液、缩窄性心包炎、心肌病、心瓣膜损伤、传导异常、冠状动脉缺血性疾病等[10-11]。乳腺癌患者因接受放疗而引起的心脏不良反应作为主要的放疗相关晚期副反应随治疗后时间的推移而增加，主要临床表现以心肌梗死和冠状动脉狭窄最为常见。乳腺癌患者接受放疗而引起的心血管毒性副反应，与放疗时心脏接受的辐射剂量和辐射体积直接相关。在相关研究的随访记录中表明，对于乳腺癌患者心血管放疗后副反应是除肿瘤本身外的第二大死亡原因，对于一些自身本就有心脏病史的患者来说心脏副反应致死率甚至超过了肿瘤本身[10]。Gyenes等[12]的研究发现，心脏30 Gy下辐照体积V30 Gy越小，局部缺血性心脏病的发生率越低。有文献报道左心室在低剂量5 Gy下的照射体积V5 Gy比心脏的平均剂量Dmean能够更好地预测放疗后急性冠脉副反应件的发生可能性[13]。Darby 等[3]的研究发现，在乳腺癌放疗过程中心脏的平均剂量Dmean每增加1 Gy，心肌缺血性疾病的发生率平均就增加了7.4%。本研究中采用的B-IMRT计划在心脏的V5 Gy、V10 Gy、V30 Gy和 Dmean 各项剂量参数上都有较T-IMRT计划受量25%左右的降低且均具有统计学意义。B-IMRT计划在心脏的各项剂量参数上较肺部有更好的保护优势，可以降低根治术乳腺癌患者放疗后发生放射性心脏损伤的发生。
综上，本研究中采用的针对胸壁靶区对每个角度的射野依据BEV图独立避危及器官以尽量少的包裹肺和心脏的方法（B-IMRT）较传统的切线野调强方法（T-IMRT）不仅改善了计划靶区的均匀性和适形性，也降低了对肺和心脏在各剂量参数的照射，显著降低了对肺和心脏的放射毒性，改善了可能发生的急性和慢性放疗不良反应。但是每一种方法都有利有弊，当靶区和心肺的剂量都改善的同时，其他正常肌肉骨骼等组织就接受了相对较多的放射剂量，今后还需对其是否会给患者带来较大的皮肤反应以及是否会增加对侧乳腺的平均剂量进行研究。另外，目前有很多心血管放疗毒性与冠状动脉受量的相关研究，今后的研究中可以对冠脉进行单独勾画，研究该方法对冠脉放射剂量的影响。理论上讲，采用更多的射野可以增加计划优化的自由度，从而进一步增强靶区的适形度和均匀性；另外，在更多的角度都最优化地控制其对危及器官地照射也可以进一步降低其对心肺的照射。但是，增加射野数会增加计划执行的总跳数和总时间，从而降低了治疗的效率[14]，当计划执行时间增加时，病人的呼吸体位变化可能性也会增加，今后的研究中还需对增加射野数目所带来的剂量学优势和其效率时间劣势进行综合考量判断是否需要增加射野数目。
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