左乳癌保乳术后放疗患者应用A-DIBH方法降低心脏剂量的研究

韩英　　陈科　　李强　　陈俊

[摘要] 目的 本研究目的是在左側乳腺癌保乳术后辅助放疗的患者中应用腹式呼吸深吸气屏气方法降低放疗时的心脏剂量，从而减少心脏远期不良事件的发生。方法 纳入2019年2月至2020年5月宁波大学附属人民医院左侧乳腺癌术后辅助调强放疗的患者30例，每位患者分别进行自由呼吸和腹式呼吸深吸气屏气，在两种不同呼吸模式下进行CT扫描，每位患者共生成两种治疗计划：自由呼吸和腹式呼吸深吸气屏气下的调强放疗计划。使用t检验和Wilcoxon秩和检验对计划靶区、心脏、左前降支冠状动脉和左肺的剂量进行评估和比较。

结果 两种呼吸模式下的计划靶区平均剂量分别为（49.43±0.23）Gy和（49.39±0.46）Gy，差异无统计学意义（P>0.05）。心脏平均剂量为（5.44±1.00）Gy和（2.02±0.66）Gy（P<0.001）;左前降支冠状动脉的平均剂量为（16.07±3.49）Gy和（8.59±2.22）Gy，差异有统计学意义（P<0.001），左肺的平均剂量为（5.91±1.17）Gy和（5.65±1.28）Gy，差异无统计学意义（P>0.05）。结论 左侧乳腺癌保乳术后辅助调强放疗的患者中，使用腹式呼吸深吸气屏气计划相对于自由呼吸的计划能降低患者心脏和左前降支冠状动脉剂量。腹式呼吸深吸气屏气模式的调强放疗计划可以作为左侧乳腺癌保乳术后辅助放疗患者的常规治疗模式，值得推广应用。

[关键词] 左乳癌;腹式呼吸深吸气屏气;调强放射治疗;心脏剂量;数模

[中图分类号] R737.9          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2022）09-0084-04

Study on the application of A-DIBH method to reduce the cardiac dose in patients undergoing radiotherapy after breast-conserving surgery for left-sided breast cancer

HAN Ying1   CHEN Ke1   LI Qiang2   CHEN Jun1

1.Center of Radiotherapy and Chemotherapy， the Affiliated People′s Hospital of Ningbo University， Ningbo   315100， China; 2.Department of Radiology， the Affiliated People′s Hospital of Ningbo University， Ningbo   315100， China

[Abstract] Objective To apply abdominal-deep inspiration breath hold （A-DIBH） to reduce the cardiac dose during radiotherapy in patients undergoing adjuvant radiotherapy after breast-conserving surgery for left-sided breast cancer， so as to reduce the occurrence of long-term adverse cardiac events. Methods Thirty patients undergoing adjuvant intensity-modulated radiotherapy after left-sided breast cancer surgery from February 2019 to May 2020 in the Affiliated People′s Hospital of Ningbo University were enrolled. Each patient was treated with free breathing and A-DIBH， and computed tomography （CT） scan was conducted in such two different breathing modes. Each patient received two treatment plans：
intensity-modulated radiotherapy with free breathing and with A-DIBH. The doses to the planned target area， heart， left anterior descending （LAD） coronary artery and left lung were evaluated and compared using T test and signed rank test. Results The average doses to the planned target area under the two breathing modes were （49.43±0.23）Gy and （49.39±0.46） Gy， without statistically significant difference（P>0.05）. The average doses to the heart were （5.44±1.00）Gy and （2.02±0.66） Gy （P<0.001）. The average doses to LAD coronary artery were （16.07±3.49）Gy and （8.59± 2.22） Gy， with statistically significant difference（P<0.001）. The average doses to the left lung were （5.91±1.17）Gy and （5.65±1.28） Gy， without statistically significant difference（P>0.05）. Conclusion According to this study， for patients undergoing adjuvant intensity-modulated radiotherapy after breast-conserving surgery for left-sided breast cancer， the A-DIBH plan can reduce the doses to heart and LAD coronary artery for patients compared with free breathing plan. The intensity-modulated radiotherapy with A-DIBH plan can be used as a conventional treatment mode for patients undergoing adjuvant radiotherapy after breast-conserving surgery for left-sided breast cancer， and it is worthy of promotion and application.

[Key words] Left-sided breast cancer; Abdominal-deep inspiration breath hold; Intensity-modulated radiotherapy; Cardiac dose; Digital simulation

目前早期乳腺癌患者保乳手术联合术后辅助放疗已成为主流的治疗手段，保乳手术后全乳辅助放疗可以改善患者的局部控制率和总体生存率[1-2]。在接受术后辅助放射治疗的左侧乳腺癌患者中，由于胸壁与心脏的前部结构如左前降支冠状动脉（left anterior descending coronary artery，LADCA）非常接近，在放射治疗时这些结构经常被包含在照射区域中导致心脏灌注减少，导致远期放射诱发的心脏病发病率和死亡率增加[3]。放射线诱发的心脏疾病如缺血性心脏病的发病率与心脏平均剂量呈正比[2，4]。

深吸气屏气（deep inspiration breath-hold，DIBH）是一种呼吸模式[5]，DIBH技术增加心脏和照射靶区之间的空间距离，并减小照射野内心脏的体积，从而在不损害目标覆盖范围的情况下减少心脏剂量。目前有研究对左乳癌术后放疗的女性患者应用这种技术来降低患者晚期心脏毒性风险[6-8]。腹式呼吸深吸气屏气（abdominal moderate deep inspiration breath-hold，A-DIBH）是在吸气过程中以腹式呼吸动作为主，使心脏与照射靶区之间的空间距离更大，从而使心脏接受更少的照射剂量。为进一步研究A-DIBH技术在左乳癌患者中对心脏、LADCA和左肺的保护作用，本研究前瞻性入组宁波大学附属人民医院保乳手术后左侧全乳照放疗的采用A-DIBH模式进行放疗计划患者30例，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本研究获得医院伦理审查委员会的批准，获得所有入组患者的知情同意。2019年2月至2020年5月宁波大学附属人民医院A-DIBH方案招募30例左侧乳腺癌保乳术后接受辅助放疗的患者，患者年龄28～69岁，平均45.2岁，中位年龄46岁。

1.2 方法

1.2.1 呼吸练习和监测  在CT模拟扫描之前，所有患者均接受专业医生指导的A-DIBH训练，并进行至少1周的练习。A-DIBH具体训练方式：患者使用腹肌进行腹式呼吸，吸气后屏住呼吸。在A-DIBH期间，胸廓相对静止。患者需要重复腹式呼吸的模式以提高重现性，且让患者必须屏住呼吸15～20 s。为了监测A-DIBH，将红外反射标记分别放置在患者的胸壁（剑突下方）或患者的腹部（脐带和肋骨之间）。

1.2.2 CT模拟  将患者置于没有固定装置的CT模拟位置。每位患者均使用Siemens Sensation Open 24-slice扫描仪（Siemens，Forchheim，德国）进行2次CT模拟扫描：第1次使用FB，第2次使用A-DIBH。所有患者均在仰卧的胸板上进行扫描，手臂伸出头顶，并放于头顶上方。在本研究中，FB扫描作为治疗设置和比较的参考。

1.2.3 体积描绘  通过两个CT系列绘制所有靶区和危及器官（organ at risk，OAR）的轮廓。靶区和OAR的轮廓勾画由经验丰富的放射肿瘤科主任医师进行，然后由第2位资深放射肿瘤科主任医师进行审查来确保质量。CT扫描显示，残留乳房的临床靶区（clinical target volume，CTV）包括所有乳腺组织。计划靶区（planning target volume，PTV）为CTV基础上外扩5 mm（限于皮肤下3 mm）。OAR为心臟、LADCA和左肺。心脏由心肌限定，包括从左肺动脉下部到心尖的完整心包。LADCA的轮廓为5 mm的直径。左肺依轮廓勾画，不包括主要气道。

1.3 观察指标

采用IMRT技术计划，使用相同的机架角度和射束能量。所有治疗计划均必须满足以下标准：至少95%的等剂量物质（且<108%的等剂量物质）覆盖97%的PTV。在所有情况下，处方剂量为95%PTV 50 Gy/25次，瘤床量10 Gy/25次。为每个患者生成2个虚拟治疗计划：FB_IMRT和A-DIBH_IMRT。计算PTV的剂量均一性，平均剂量（mean dose，Dmean）、最大剂量（max dose，Dmax），与接受105%处方剂量的靶区体积百分比（V105%）。此外，使用标准定义的参数比较心脏、LADCA和同侧肺的剂量分布，具体为Dmean、Dmax、接受至少5 Gy（V5）、10 Gy（V10）、20 Gy（V20）和30 Gy（V30）的器官体积百分比。

1.4 统计学方法

使用SPSS 17.0统计学软件进行统计评估，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，配对资料正态分布时采用配对t检验，非正态分布时采用Wilcoxon秩和检验以评估心脏、LADCA、左肺和乳腺PTV的剂量指标。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组心脏和乳房距离的比较

在IMRT计划时，与FB期间相比，A-DIBH技术增加心脏和乳房CTV之间的距离。见封三图5。

2.2 两组放疗剂量的比较

本研究共30个患者保乳术后的IMRT计划可供分析，每位患者在FB和A-DIBH模式下生成IMRT计划，统计各患者的Dmean、Dmax、V5、V10、V20、V30等平均值或中位数。在IMRT计划中，计划靶区（PTV）、心脏、左前降支冠状动脉（LADCA）和左肺在FB和A-DIBH不同呼吸模式下的剂量学结果。从PTV剂量方面对比，在FB模式和A-DIBH模式下PTV的照射剂量差异无统计学意义（P>0.05）。

在心脏剂量方面，与FB相比A-DIBH期间左肺体积增加，A-DIBH与FB相比获得最佳的剂量学益处，在A-DIBH期间心脏体积显著下降，A-DIBH时心脏的Dmean、Dmax、V5、V10、V20和V30分别为（2.02.±0.66）Gy、（8.13±1.59）Gy、（2.87±0.53）%、（1.44±0.23）%、（0.29±0.03）%和（0.08±0.00）%，与FB模式比较均相对减少，差异有统计学意义（P<0.05）。在A-DIBH期间LADCA的Dmean、Dmax、V5、V10、V20和V30分别为（8.59±2.22）Gy、（15.11±4.33）Gy、（31.99±9.26）%、（29.45±9.59）%、（14.22±4.24）%和（3.52±0.81）%，与FB模式比较均相对减少，在LADCA的Dmean、Dmax、V5、V10、V20和V30中差异有统计学意义（P<0.05）。A-DIBH的IMRT计划对心脏、LADCA和左肺的平均剂量最低。在FB和A-DIBH的计划之间，左肺和PTV的Dmean差异无统计学意义（P>0.05）。在FB和A-DIBH模式下左肺的Dmax分别为（36.45±3.21）Gy和（39.12±3.01）Gy，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

3 讨论

目前，临床对于早期乳腺癌患者保乳术后进行全乳腺放疗是常规治疗手段。在既往的研究中已经发现，左侧乳腺癌保乳术后的患者心脏接受射线剂量的增加，会导致心脏远期并发症的增加[9-10]，几项大型研究也表明，左侧乳腺癌的心脏死亡率与放疗剂量相关[11-12]，心脏平均剂量每增加1 Gy，发生重大冠状动脉事件的风险增加7.4%[13]，若使用心脏毒性化疗可能进一步增加这种风险。所以降低心脏剂量进而保护患者心脏远期功能显得尤为重要，在左胸和胸壁放疗期间如何降低心脏和冠状动脉的剂量受到关注。

近年来，DIBH技术保护心脏受到关注，深吸气屏气（DIBH）技术增加心脏和胸壁之间的距离，从而减少乳房或胸壁放疗时心脏受照射剂量。针对左乳癌保乳术后的患者应用不同DIBH技术成为临床研究的热点[14-15]。2001年，Sixel等[8]首先报道，使用主动呼吸协调器（ABC）装置的DIBH技术有可能显著降低左侧乳房RT期间的照射心脏体积。之后随着相关研究的进展，提出许多在放射期间用于治疗左侧乳腺癌的DIBH技术以最小化心脏剂量，包括主动呼吸控制的不自主屏气和使用各种装置的自主呼吸[16-17]。

本研究显示，在IMRT计划时采用A-DIBH呼吸模式后，心脏的平均剂量和LADCA是（2.02±0.66）Gy和（8.59±2.22）Gy，明显低于FB模式的（5.44±1.00）Gy和（16.07±3.49）Gy。证实A-DIBH技术可以显著减少患者心脏和LADCA的平均心脏剂量。这和先前的研究结果是相一致的，Sixel等在研究中也观察到对于左乳放疗的患者采用DIBH技术后，剂量-体积直方图显著降低，心脏平均剂量下降。本研究还显示，通过练习后，患者能够由FB模式自主切换到A-DIBH呼吸模式，提示对于左乳癌保乳术后的患者，给予患者关于A-DIBH呼吸模式的刻意训练和指导是必要的和有效的，应用这种方法能够降低患者放疗时的心脏剂量。与先前的研究类似。本研究观察到A-DIBH期间的心脏体积明显小于FB[18-19]，心脏容量的减少是由于肺膨胀引起的胸腔内压力增加，并且可能导致心脏和LADCA剂量的减少[20]。本研究比较IMRT计划的剂量分布方面的两种呼吸模式，即FB和A-DIBH。在保证目标靶区覆盖率尽可能相等的情况下，比较剂量。本研究在FB-IMRT和A-DIBHIMRT计划中获得类似的目标覆盖率。PTV的Dmean、Dmax、V105%，观察到FB_IMRT和A-DIBH_IMRT之间的差异无统计学意义。目前研究提示，对于左肺的平均剂量在FB_IMRT和A-DIBH_IMRT计划中差异无统计学意义，同时还观察到左肺的Dmax具有统计学差异，关于這点需要更多的探索来明确结果上差异的原因。

本研究是前瞻性小样本研究，目前为临床技术推广阶段，从现有的数据可以观察到在A-DIBH模式下患者的心脏及左冠状动脉MIRT计划剂量下降，从而可能减少患者远期心脏不良事件的发生。对于该研究，有更多的患者参与将会更加佐证结论，同时结合随访数据会让研究更具有临床价值。总而言之，本研究集中于左侧乳腺癌在IMRT放疗期间FB呼吸模式和A-DIBH的呼吸模式，研究证明A-DIBH的IMRT计划可以减低心脏、LADCA和左肺的剂量。同时发现仅仅在模拟之前让患者练习A-DIBH是不够的;重要的是训练患者在模拟之前练习A-DIBH以及在模拟和RT期间执行A-DIBH，建议如果设备条件和技术可行，可在左乳癌保乳术后IMRT放疗的患者中应用A-DIBH技术。

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（收稿日期：2021-04-01）

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