《Radiation Physics and Chemistry》：Enhancing Jawless VMAT Plan Quality for Hypofractionated Left Breast Cancer with the Avoidance Structure tool
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避免结构在左乳腺癌VMAT中的应用显示可降低心脏同侧肺剂量，但增加对侧乳腺热点剂量。使用Halcyon v2加速器的快速计划系统（RapidPlan）与常规计划对比，证实避免结构工具在保护剂量体积 histogram（DVH）方面有效，未影响靶区覆盖率且无热点恶化。
作者：Jo?o Castelo、Danilo Menezes、Guilherme Bittencourt、Luiz da Rosa、Daniel Bonifacio
机构：里约热内卢放射防护与剂量测量研究所（Instituto de Radioprote??o e Dosimetria），巴西里约热内卢萨尔瓦多·阿连德大道（Av Salvador Allende）
摘要
引言
“避免结构”（Avoidance Structure，简称AvS）工具通过在束流视野中覆盖目标结构的多叶准直器叶片来对其进行保护。在本研究中，我们测试了在制定基于知识的左侧乳腺容积调制弧形治疗计划时，使用心脏和肺部部分轮廓作为避免结构对剂量分布的影响。
方法
使用RapidPlan模型为30名接受分次全乳腺放射治疗的患者计算了剂量-体积直方图。然后，通过交替使用AvS工具为Halcyon v2直线加速器生成了两组治疗计划，并比较了两种方案的剂量指标。
结果
无论是否使用AvS，目标区域的覆盖范围保持一致。心脏吸收的平均剂量以及接受1.5 Gy、3.5 Gy和7.8 Gy的相对体积剂量分别降低了0.98、1.43和0.63倍。使用AvS后，同侧肺部的受照体积剂量也有所减少。然而，对侧乳房0.03立方厘米区域的剂量却增加了0.52倍。
结论
除了对侧乳房外，AvS工具在不影响目标覆盖范围和避免热点区域的情况下，改善了风险器官的剂量-体积分布（DVH）指标。
引言
乳腺癌是女性中最常见的癌症类型，也是导致死亡的重要原因[1]。放射治疗在乳腺癌治疗中起着重要作用。关于容积调制弧形治疗（VMAT）在乳腺癌治疗中的应用仍存在争议[2]、[3]、[4]。主要担忧在于患者接受的积分剂量增加以及治疗计划制定的复杂性。然而，研究表明VMAT能够在保证目标区域剂量覆盖的同时，像传统锥形技术一样有效地降低风险器官的剂量[1]、[2]、[3]、[4]。
一些现代直线加速器（如Halcyon和Ethos，由Varian Medical Systems公司制造）没有传统的摆位架。相反，它们采用双层多叶准直器（MLC），能够阻挡高达0.01%的束流强度来塑造辐射场[5]、[6]、[7]。对于配备摆位架的VMAT系统，规划软件可以预先调整束流形状；而对于无摆位架的加速器，则无法实现这一点。这一关键差异会影响治疗计划的质量，使得不同规划软件之间的结果差异更为显著[6]、[8]、[9]。
RapidPlan是由Varian Medical Systems公司开发的一种基于知识的规划软件[5]。该软件利用机器学习算法优化治疗计划的质量，能够根据目标器官距离等几何特征以及回顾性数据预测风险器官和目标结构的剂量-体积分布（DVH）。实践证明，RapidPlan在无需人工干预的情况下能够显著提高治疗计划的准确性，减少不同规划软件之间的差异[5]、[9]、[10]。
在Varian的治疗计划系统（TPS）Eclipse中优化VMAT计划时，Photon Optimizer（PO）算法会根据剂量目标尝试覆盖目标区域并保护风险器官。尽管RapidPlan可以利用DVH预测值来设定合理的剂量目标，但其仍依赖于PO的控点生成机制，这存在一定的局限性[11]、[12]、[13]、[14]。
通过使用“避免结构”（AvS）工具，可以阻断心脏、同侧肺部和胃肠道区域的束流进入和输出，从而提高治疗计划的质量[11]、[15]。AvS通过将MLC叶片覆盖在束流视野中的感兴趣区域上来有效阻挡束流的进出。
本研究的目的是探讨在Varian Halcyon v2直线加速器上使用AvS工具进行左侧乳腺VMAT治疗时的剂量学效果。需要指出的是，AvS与“避免扇区”（Avoidance Sectors）不同：后者也可以用于降低乳腺癌治疗中的风险器官剂量，但前者不会改变有效治疗弧长，因此其DVH预测结果与未使用AvS的计划相同。
研究方法
选择标准
从接受自由呼吸状态下 tangential VMAT 技术治疗的患者中，回顾性地选取了30份左侧全乳腺治疗计划。这些治疗使用了6 MV、无平坦滤光片的光子束，分5次完成（超低分割方案，每次520 cGy，共5次分割）[1]、[2]。数据收集遵循了Instituto Oncoclinicas伦理委员会（CAE 67190423.1.0000.0227）的研究设计要求。
讨论
多项研究表明，辅助结构和部分弧形技术可以有效降低风险器官的剂量[4]。Zhang等人[22]强调了这些方法的作用。
本研究中的左侧乳腺VMAT治疗结果与其他研究（如Piras等人[23]和Ahmad等人[3]的研究）一致。他们的研究采用了10毫米的边界距离，而我们的样本采用的是5毫米的边界距离。
本研究旨在评估...
结论
研究发现，使用AvS工具显著降低了风险器官（尤其是左侧肺和心脏）的吸收剂量。RapidPlan的DVH预测结果显示，在相同治疗目标下，采用AvS的工具能够获得更好的剂量学结果。两种方案中，剂量超过105%的体积都有所增加。
尽管样本量较小，且边界距离为5毫米而非1厘米...
数据获取
本研究生成的匿名摘要数据和部分计划评估指标可向通讯作者索取。
资金支持
本研究由里约热内卢放射防护与剂量测量研究所（Instituto de Radioprote??o e Dosimetria）资助。
伦理审批
数据收集遵循了Instituto Oncoclinicas伦理委员会（CAE 67190423.1.0000.0227）的研究设计要求。
作者贡献声明
Guilherme Bittencourt：可视化、方法论、概念设计。
Luiz da Rosa：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调。
Danilo Menezes：可视化、验证、资源管理、方法论研究、数据分析、概念设计。
Daniel Bonifacio：撰写、审稿与编辑、验证、监督、项目协调、方法论研究、资金申请。
Jo?o Henrique Castelo：初稿撰写、方法论研究、数据分析。
致谢
作者感谢Radioterapia Botafogo、里约热内卢放射防护与剂量测量研究所（IRD/CNEN）以及Instituto Oncoclínicas的支持，使得本研究得以顺利进行。
