目前，乳腺癌（Breast cancer，BC）是女性最常见的恶性肿瘤之一，其发病率呈逐年上升趋势。随着对BC认识水平的不断提高以及早期诊断和治疗技术的不断发展，使得BC患者5年生存率最高可达98%^[1]。双侧乳腺癌（Bilateral breast cancer，BBC）是BC的一种稀少类型，此类型的发病率约占全部BC的2%～12%^[1]。但随着BC筛查影像学技术的发展和公众体检意识的提高，近年来女性患者被检出BBC的概率逐渐升高^[2]。放射治疗技术已成为乳腺癌保乳术和和根治术后的主要或者综合治疗手段之一，术后放疗可有效的降低局部复发率和提高BC患者的总生存率。乳腺癌保乳术及改良根治术后放射治疗技术从电子线、三维适形放疗（3D-CRT）发展到目前的动态调强放疗（dynamic Intensity-modulated Radiotherapy，dIMRT）和容积旋转调强（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）。其中VMAT技术主要特性为在较短的时间内可进行单弧或者多弧旋转照射，多叶准直器（MLC）运动速度和到位精度、剂量率等实现剂量的叠加和调整，属于一种兼有旋转照射优点的动态调强治疗方式。因其能提高靶区剂量分布的同时还可缩短治疗时间，减少治疗跳数，提高治疗效率，在BC放射治疗中也广泛应用^[3-5]。BBC是BC放射治疗中比较特殊的病例，因其肿瘤体积较大、分布范围广、心脏和肺等危及器官受到照射剂量较高等原因，增加了设计放疗计划的难度。本研究拟分析dIMRT和VMAT两种放疗技术在BBC放疗中的剂量学差异，并探索其在临床应用中的可行性和有效性。

1 材料与方法 1.1 一般资料

回顾性分析2018—2020年间双侧乳腺癌术后放射治疗患者18例，其中行双侧乳腺癌保乳术的患者4例，行双侧乳腺癌改良根治术的患者14例。患者均为女性，年龄在41～65岁之间，中位数年龄为52岁。

1.2 体位固定及CT扫描

18例患者均采取仰卧位，双手抱肘关节置于额顶并使用热塑膜固定。以直径0.1 cm的铅丝为标记，在胸壁皮肤上标出原乳房区的各边界及术后疤痕位，行双侧乳腺癌保乳术的患者用0.5 cm厚的等效组织补偿模覆盖于原乳房区，以提高皮肤浅表建成区的疗中实际吸收剂量。采用飞利浦公司Brilliance Big Bore 大孔径CT定位机进行0.5 cm层厚螺旋扫描。获得的CT图像传输至Varian Eclipse医生工作站靶区勾画系统进行靶区及危及器官（OrgansatRisk，OARs）勾画，并由主任医师进行审核确认。

1.3 靶区勾画及放疗计划设计 1.3.1 靶区和危及器官勾画

参照肿瘤放射治疗协作组织（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）的要求勾画靶区和OARs^[6]。其中临床靶区（Clinical Target Volume，CTV）范围：前界为皮肤表面下0.3 cm，后界为胸膜与肺交界（胸大肌筋膜、胸肌间淋巴结和乳房下的胸壁淋巴结引流区）；内界为胸骨旁线，外界为腋中线。上界为锁骨头上缘水平；下界为原乳房沟下2 cm。计划靶区（Planning Target Volume，PTV）在CTV基础上将内界、外界和后界各外放0.5 cm，但肺组织处外放0.1 cm，前界仍在皮肤表面下0.3 cm，上届和下届各放1 cm。同时定义危及器官，包括心脏、左肺、右肺和脊髓。

1.3.2 放疗计划设计

PTV的处方剂量为50 Gy/25次，常规分割照射，要求50 Gy处方剂量覆盖95%以上PTV体积。采用美国瓦里安公司Vitalbeam加速器进行治疗，射线能量选择6MV-X线。使用Eclipse13.5放射治疗计划系统（Treatment Planning System，TPS）为每例患者设计dIMRT和VMAT两种放疗计划，制作计划时，设置相同的目标函数和射野等中心点。其中dIMRT采用各向异性分析算法（anisotropic analytical algorithm，AAA），VMAT采用先进外照射光子剂量算法（acuros external beam algorithm，AXB），剂量率均为600 MU/min。dIMRT计划设计射野角度为250°、240°、230°、45°、30°、315°、330°、110°、120°、130°，根据靶区大小形状的不同，设定每个子野的角度可在5°～15°调整，调整部分射野的钨门范围仅照射相应的肿瘤靶区，防止射野重叠区域剂量过高，优化并适当调整参数达到理想的剂量线分布。VMAT计划:由200°～60°和300°～160°的两Arc双弧照射，射野角度存在5°～15°的波动，床角0°。在原有半弧的基础上增加2个转床，分别为340°～20°，转床340°和20°～340°，转床20°，转床角度也存在6°～11°的波动范围，根据实际情况调整。每个旋转弧设置一定的准直器角度，调整每个弧段的钨门范围。OARs剂量限定标准为：肺V₅ < 60%、V₁₀ < 45%、V₂₀ < 30%、V₃₀ < 20%、D_mean ≤ 15 Gy;心脏V₃₀ < 20%、D_mean ≤ 15 Gy；脊髓D_max ≤ 35 Gy。具体结果如图1所示。

1.4 计划评估

所有计划均采用剂量体积直方图（Dose Volume Histogram，DVH）评估。其中靶区评估采用适形度指数（Conformity Index，CI），均匀性指数（Homogeneity Index，HI）、剂量梯度指数（Gradient Index，GI）以及接受相应处方剂量水平照射体积百分百V_95%、V_110%、D_98%、D_95%、D_2%、D_50%与肿瘤控制概率（TCP）^[7]，其中V_x%表示接受x%处方剂量的靶区体积，V_x表示接受x Gy剂量的体积百分比，D_x%表示x% PTV所受到的照射剂量，TCP采用LQ-Poisson-TCP模型计算。D_2%表示靶区最大剂量，靶区最小剂量用D_98%表示，D_50%表示为靶区的中位剂量。CI = V_T.ref/V_T*V_T.ref/V_ref，其中V_T为靶区体积，V_T.ref为参考等剂量线面所包绕的靶区体积，V_ref为参考等剂量线面所包绕的所有区域体积，CI取值为0～1，且越接近1，靶区的适形度越高^[8]。HI = （D_2% − D_98%）/D_50%，HI的理想值为0，HI值越大说明超过处方剂量越大，PTV内剂量分布也越不均匀^[9]。GI = V_50%/V_100%，GI值越小，表面剂量下降梯度越大^[10]。OARs评价的剂量参数包括全肺V₅、V₁₀、V₂₀、V₃₀、D_mean和肺的放射性肺炎并发症概率（NTCP）^[11-12]；心脏的V₅、V₁₀、V₃₀和D_mean及放射性心脏病并发症概率（NTCP）^[13]；脊髓的D_max。其中放射性肺炎并发症控制概率采用NTCP-Lyman模型，放射性心脏病发生概率采用NTCP-RSM模型计算。此外，比较各计划的机器跳数和治疗时间。

1.5 统计学方法

采用IBA公司的SPSS 22.0统计软件处理各项对比参数，对所有数据资料采用均数 ± 标准差（ $\bar {{{{x}}}} \pm {{{{s}}}}$ ）表示，使用t检验方法分析数据正态分布性，并对两组间的数据进行比较分析，检验水准α = 0.05。

2 结　果 2.1 等剂量曲线分布和剂量体积直方图DVH比较

18例双侧乳腺癌术后行全乳放疗患者的dIMRT组和VMAT组计划的PTV均满足95%以上的靶区体积，达到处方剂量50 Gy。图1为其中一例患者两组放疗计划的等剂量曲线分布图，图2 为对应的剂量-体积直方图DVH。结果显示2组计划的靶区剂量曲线相似，但是其危及器官受量存在一定的差异。

2.2 dIMRT组和VMAT组的计划靶区剂量参数比较

VMAT组计划较dIMRT组计划在TCP上明显提高，其变化具有统计学意义(t = −102.878，P = 0)。VMAT组计划在PTV的HI上均明显优于dIMRT组计划（t = 4.204，P = 0.004），CI也明显优于dIMRT组计划（t = −3.935，P = 0.006）且VMAT组计划（0.98 ± 0.06）的GI略优于dIMRT组计划（1.24 ± 0.08)。VMAT组计划（3.79 ± 0.35）的V_110%明显低于dIMRT组计划（6.05 ± 0.68），详见表1。

2.3 dIMRT组和VMAT组计划的危及器官受照剂量比较

VMAT组计划双肺的V₁₀、V₂₀、V₃₀和D_mean明显高于dIMRT组计划（t= −2.384、−2.981、−11.303、–2.215，均P < 0.05），但VMAT组计划与dIMRT组计划在 V₅剂量学指标上的差异无统计学意义（P > 0.05）。VMAT组计划在心脏的 V₅、V₃₀和D_mean剂量学指标上明显低于dIMRT组计划（t = 6.639、2.78、3.536，均P < 0.05），而且VMAT组计划心脏的NTCP相较dIMRT组计划略低（ t = 16.771，P = 0），同时VMAT组计划（2150.42 ± 136.19）的脊髓最大剂量明显低于dIMRT组计划（3008.23 ± 304.15）。其他参数的差异无统计学意义（P > 0.05），详见 表2。

2.4 dIMRT组和VMAT组治疗计划的治疗时间和机器跳数比较

VMAT组计划治疗的时间是（119.63 ± 6.25） s，而dIMRT组计划治疗同一个病人使用的时间为（322.53 ± 49.87） s。VMAT组在治疗时间相较dIMRT组减少62.9%（t = 10.463，P = 0）。VMAT组执行一个照射计划的平均机器跳数为（792.61 ± 62.53）次，dIMRT组则为（3225.33 ± 498.66）次，VMAT组计划在机器跳数上较dIMRT组减少75.4%（t = 13.533，P = 0），具体参数见表2。

3 讨　论

与3D-CRT、dIMRT放疗技术相比，VMAT技术因其可以改善靶区剂量覆盖，具有更均匀的靶区剂量分布和较短的治疗时间，以及较高的机器使用效率而在BC放射治疗技术中广泛应用^[14]。BBC因肿瘤靶区沿着胸壁成半弧形，体积较大，分布较广且胸壁内侧即紧邻重要的危及器官心脏、双肺等原因，有可能增加危及器官的受照体积和放疗的毒副反应。因此在很多情况下，BC放射治疗中照射乳腺、胸壁时，心脏、肺等危及器官难以得到有效保护，其是降低乳腺癌术后10年、15年生存率的重要原因之一^[15]。同时，乳腺癌根治术后外形不规则且上下部位的宽度不同导致各部位的源皮距不同，往往造成肿瘤靶区的剂量分布难以达到理想的剂量目标，不均匀性的差异可高达20%^[15]。因此，在保证靶区体积分布满足处方剂量的前提下，如何提高靶区处方剂量覆盖和剂量均匀性以及降低双肺、心脏等正常组织受量和减少放射损伤成为乳腺癌术后放疗的研究重点之一。

本研究回顾性选取18例BBC患者，其中行双侧乳腺癌保乳术的患者4例，行双侧乳腺癌改良根治术的患者14例。对18例患者分别设计10野固定钨门dIMRT计划和固定钨门的VMAT计划并进行比较，分析两组计划剂量学参数的差异以及方案可行性和有效性。设计VMAT和dIMRT计划时考虑加入固定钨门技术的思路源自柴林燕^[16]、张磊等^[2]报道，固定钨门技术可以使靶区剂量均匀性更好且危及器官的受量降低。Varian Vitalbeam加速器MLC的钨门范围是40 cm × 40 cm，其中上10 cm和下10 cm范围内是1 cm的叶片宽度，中间20 cm范围是0.5 cm的叶片宽度，因此利用中间更加精细的叶片运动形成的靶区剂量优化结果相对更加精确。

本研究结果表明，两种计划靶区满足处方剂量时VMAT组计划的CI、HI和GI参数明显优于dIMRT组计划，表示VMAT组计划的靶区拥有更少的高剂量区域且剂量曲线分布更加均匀且靶区包绕性好，这与大多数研究报道一致^[15，17]，说明VMAT技术可以增加靶区剂量分布的适形度，使等剂量曲线与靶区贴合更紧密。同时，VMAT组计划得出PTV 的TCP值较dIMRT组计划提高5.6%，V_110%降低了36.9%。表明VMAT组计划不仅在靶区的物理剂量学上明显优于dIMRT计划，而且在生物剂量学上也要优于dIMRT组计划。说明在BBC放射治疗中应用VMAT技术具有提高肿瘤控制率和降低肿瘤复发风险的优势。有研究表明，肺癌或者BC在放射治疗后可能出现放射性肺炎（Radiation pneumonitis，RP）风险与D_mean、V₂₀和V₃₀密切相关，V₅和V₁₀也是评估RP发生的重要预测性指标^[18]。本研究发现两组计划的双肺V₂₀均小于27%，从肺损伤方面考虑，所接受剂量百分体积均在正常组织的耐受范围内，对肺的保护也满足临床要求。但VMAT组计划双肺的V₁₀、V₂₀、V₃₀和D_mean均略高于dIMRT组计划，相应的双肺NTCP也略高。有研究表明，CI的值较好时往往使周围的危及器官和正常组织受到的低剂量照射明显增加^[19-20]。这可能是因为VMAT计划为了达到理想的剂量分布使用两对双弧和非共面弧段，增加了双肺的低剂量照射体积。本研究中V₅的值偏高，dIMRT组和VMAT组分别为（58.01 ± 7.17）和（63.36 ± 9.02），但差异无统计学意义（P > 0.05）。这与Sung Jin Kim ^[20]，Eeva Bomana^[21]，Karen Lang^[22]，Suresh Tamilarasul^[23]等文章结果相似。有研究表明，当肺的V₅ > 59%时，发生≥2级症状性RP的概率将提高 ^[24]。本研究回顾性分析发现，与dIMRT相比，为了达到相同的处方剂量要求，VMAT在降低危及器官高剂量区和改善靶区剂量分布方面有优势，但缺点在于扩大了低剂量区的范围，表现为肺的V₅和V₁₀更高，发生≥2级症状性RP的风险增加。

心脏是BBC放射治疗中另一个比较关心的危及器官。本研究中的18例BBC病例心脏的平均受量为dIMRT组(1036.96 ± 151.46)，VMAT组（885.89 ± 59.84），且VMAT组计划的V₅、V₃₀和D_mean分别低于dIMRT组计划32.6%、27.6%和14.7%，相应的VMAT组计划心脏的NTCP相较dIMRT组计划也降低了18.6%，VMAT组的V₁₀也低于dIMRT组计划，但2者的差异不具有统计学意义（P = 0.083）。这可能是因为VMAT技术较dIMRT技术输出剂量更加分散以及非共面弧的引入，因此心脏受照的剂量实际也较低。

本研究中，与dIMRT组计划相比，VMAT组计划的机器跳数减少75.4%，治疗时间约为dIMRT组计划的1/3，这表明VMAT技术连续旋转出束的特点可以提高治疗效率和设备的使用率，可以减少患者因为治疗时间过长而增加的分次内误差。

综上，在靶区剂量分布方面，对于靶区的CI、HI和GI，VMAT组优于dIMRT组且拥有更少的高剂量区域（V_110%）。在OARs受量方面，VMAT组心脏和脊髓受量明显低于dIMRT组，但VMAT组双肺的受照剂量高于dIMRT组。在临床应用中，更关注于双肺的平均受量或者期望尽可能减小双肺低剂量区V₅受照体积，选择dIMRT技术更为合适，可以降低发生≥2级症状性RP的风险。