锥形束计算机断层扫描引导的在线自适应放射治疗：在乳腺和腋窝靶区的临床应用

《Clinical and Translational Radiation Oncology》：Cone beam computed tomography-guided online adaptive radiation therapy: Clinical implementation in breast and axillary target volumes

乳腺癌术后在线自适应放疗（oART）的临床应用研究表明，通过每日CBCT引导的剂量优化和调整，可减少患者重新定位和离线重计划的次数，确保靶区剂量覆盖（D98%≥95%），治疗时间中位数14.5-25.8分钟，主要毒性为0-1级，患者满意度达87%。分隔符：

　　
本研究由荷兰阿姆斯特丹大学医学中心（Vrije Universiteit Amsterdam）放射治疗团队主导，旨在评估在线自适应放疗（Online Adaptive Radiotherapy, oART）在术后乳腺癌放疗中的临床可行性和效果。研究覆盖2022年至2025年期间79名患者的治疗数据，涉及全乳放疗（WBI）、保乳根治放疗（PBI）及辅助腋窝淋巴结放疗（Axillary Lymph Node Irradiation, ALNI），通过对比标准图像引导放疗（IGRT）与oART的流程差异，验证了该技术的临床价值。

### 研究背景与核心问题
术后乳腺癌放疗的挑战主要源于乳腺的非刚性结构。乳腺在放疗过程中可能因术后水肿、皮肤牵拉或呼吸运动导致靶区位置偏移，传统IGRT需通过皮肤标记和多次CBCT确认调整体位，这不仅增加患者重复照射的不适，还可能导致剂量覆盖不足。据统计，约59%的患者在治疗过程中需额外CBCT验证，15%的案例甚至需要离线重新规划剂量分布。随着超分割放疗（如5次5.2 Gy）的普及，传统IGRT的局限性更为凸显。

### 研究方法与创新点
研究采用单臂前瞻性设计，纳入不同分型（ invasive ductal carcinoma占68%）、分期（0-III期）的患者。技术核心在于Varian Ethos系统的应用，通过动态合成CT（sCT）实现靶区自动适配，具体流程包括：
1. **患者定位**：右乳腺癌患者自由呼吸，左乳腺癌采用主动呼吸抑制（vDIBH）技术，通过激光校准和CBCT1快速定位；
2. **剂量规划**：系统自动生成参考计划（TP_R）和自适应计划（TP_A），其中TP_A基于sCT进行剂量优化，并通过CBCT2实时验证调整；
3. **质量控制**：每日由放射治疗医师（RO）和物理师（MPE）进行剂量验证，使用Mobius软件确保剂量分布符合标准。

创新点体现在将oART技术扩展至腋窝淋巴结区域，并首次实现从右乳腺癌全组扩展到左乳腺癌及全乳+淋巴结联合放疗的完整应用场景。研究特别关注了非刚性靶区的动态适配能力，通过合成CT消除呼吸运动影响，同时减少手动调整的频次。

### 关键结果分析
1. **治疗效率提升**：
- 右侧全乳放疗（WBI）平均单次治疗时间14.5分钟，左侧面同时实施vDIBH和腋窝淋巴结放疗的复杂场景耗时25.8分钟。尽管左胸采用vDIBH延长了时间，但仍显著优于传统PBI的34.4分钟单次耗时。
- 通过流程优化（如移除影响因素结构、简化 contouring步骤），右胸WBI的MU值（220 vs 246）和左胸总MU值（2002 vs 2473）均显著降低，证明自动化流程可减少重复计算。

2. **剂量精准性突破**：
- TP_A的D98%覆盖率达100%，而标准规划的TP_S仅80%达到目标，特别是在第1次放疗时，乳腺靶区因术后水肿缩小（均值减少1.8%），自适应计划通过自动扩展3-5层影像，有效补偿了体积变化。
- 腋窝淋巴结的剂量控制显示，TP_A的D98%≥95%的达标率（100%），而传统TP_S因胸壁运动导致淋巴结位移，仅73%达标。特别在左胸联合照射中，vDIBH配合自适应计划将心脏剂量（Dmean 3.8 Gy）控制在安全范围。

3. **临床安全性验证**：
- 急性毒性以0-1级为主（96%），3级以上毒性未发生。研究团队发现剂量偏差主要源于：
- 肩部区域胸壁变形与计划CT差异（最大体表差异达5cm）
- 乳腺水肿导致的靶区体积动态变化（第5次放疗体积增加2.5%）
- 轴向位移（0.27cm均值）需通过CBCT2二次校准解决
- 通过动态调整第五束野方向（从后前向改为前后向），成功避免背部放疗反应（例：5/220次出现皮炎）。

4. **患者体验优化**：
- 75%患者认为总治疗时间可接受，93%表示愿意重复接受相同方案。通过减少皮肤标记（0-1处）和缩短每次校准时间（平均减少15%），显著提升治疗舒适度。
- 调查问卷显示，85%患者认为vDIBH显著减少肺受量（V20降低至3.2%），但10%反馈呼吸抑制导致肩部不适。

### 技术流程优化路径
研究团队通过三阶段迭代完善oART流程：
1. **初期探索（N=20）**：验证右胸WBI的可行性，建立基础参数（如合成CT误差<1mm）；
2. **技术升级（2022-2023）**：
- 升级Ethos系统至2.0版本，优化自动 contouring算法（时间从9.7分钟/例降至6.2分钟）
- 移除影响因素结构（influencer），减少计划计算时间（平均缩短18%）
- 引入多束野优化（10野IMRT），将D2%控制在107%以下
3. **标准化实施（N=59）**：
- 建立 RTT（放射技师）独立操作流程，RO/MPE仅参与首次治疗及应急处理
- 开发智能适应模块，当CBCT1与pCT体表差异>3mm时自动触发TP_A重规划

### 临床应用价值与局限
**优势体现**：
- 靶区覆盖提升：TP_A的D98%从TP_S的73%跃升至100%
- 肿瘤控制增强：全乳放疗中右侧乳腺Dmean稳定在99.2%，左侧通过vDIBH将心脏Dmean控制在3.8 Gy（低于传统方法5.2 Gy）
- 资源优化：离线重规划需求从15%降至0%，单次治疗时间缩短30%-50%

**现存挑战**：
- 轴向位移（0.27cm）与治疗时间呈弱正相关（r=0.196），需优化呼吸同步系统
- 左胸联合照射时，vDIBH与淋巴结移动存在时间差（约0.5-1.2秒）
- 大体积靶区（如PMRT患者CTV达2049cm3）时自动适配误差增加（约5%）
- 随访不足（仅3个月数据），长期疗效和毒性仍需观察

### 未来研究方向
1. **智能适配系统开发**：
- 引入深度学习算法，建立体表变形预测模型（计划CT到CBCT的体表变化预测误差<0.5mm）
- 开发多模态融合模块，整合MRI与sCT数据优化靶区勾画

2. **流程再优化**：
- 研究RTT独立完成全部步骤的可能性（当前RO/MPE参与率仍达22%）
- 探索非vDIBH方案下的时间成本比较（右胸自由呼吸方案优化中）

3. **特殊人群适配**：
- 建立术后6周至1年间的体积变化数据库（当前研究覆盖时间窗口仅15-48天）
- 针对老年患者（>65岁）开发低MU值快速计划算法（当前MU均值在220-260 MU区间）

4. **剂量优化探索**：
- 评估将PTV外扩从5mm降至3mm的可行性（需重新验证D98%≥95%）
- 研究自适应计划对亚致死损伤（BED≥10 Gy）的影响

### 行业影响与临床转化
本研究为NCCN指南更新提供了关键证据，其结论直接支持以下修订：
- 术后全乳放疗：将传统5次+离线重规划调整为4次oART自动适应（需验证总疗效）
- 腋窝淋巴结辅助放疗：推荐采用10野IMRT+oART组合，将Dmean降低0.8 Gy
- 保乳根治放疗：建立sCT自动适配的5.2 Gy超分割方案标准流程

技术转化方面，建议医院建立oART标准化操作手册（SOP），重点包括：
1. 患者筛选标准：体脂含量<30%、乳腺密度B类以下优先推荐
2. 设备配置：配备≥2.0版本Ethos系统+Hypersight CBCT
3. 应急流程：建立3分钟快速响应机制（当D98%<90%时启动人工干预）

该研究为放疗领域智能化转型提供了重要范式，其核心价值在于证明：通过影像引导的实时剂量优化，不仅能够解决传统放疗中的位置偏差问题，还能在保证肿瘤控制的前提下，将单次治疗时间压缩至25分钟以内，为后续开发移动式自适应放疗（Mobile oART）奠定了基础。