A comparison of volumetric-modulated arc therapy and forward intensity-modulated radiation therapy combined with photonelectron in locally advanced breast cancer

Abstract

Purpose: To evaluate treatment quality, efficacy and toxicity of volumetric-modulated arc therapy (VMAT) compared to forward intensity-modulated radiation therapy with photon-electron combination (PE-fIMRT) for locally advanced breast cancer including the internal mammary node (IMN) field. Methods and Materials: Between January 2012 and December 2013, 58 consecutive stage III breast cancer patients who were treated with postoperative radiotherapy (RT) including the IMN field using VMAT (n=31) or PE-fIMRT (n=27) were included. Homogeneity, conformity, and organs at risk (OAR) doses of the RT were evaluated. RTinduced complications (acute/late) and the treatment outcome of locoregional control(LRC), distant metastasis-free survival (DMFS), and overall survival (OS) were measured. Results: The median follow-up was 25.2 months for VMAT and 35.6 months for PEfIMRT. On dosimetric analysis, the VMAT plans showed improved homogeneity (p<0.001) and improved conformity (p < 0.001) compared to PE-fIMRT. However, VMAT did not reduce the dose to OAR including the heart, ipsilateral lung, and contralateral breast compared to PE-fIMRT. The incidence of 2 year lung toxicity of all grades was 36.4% in the VMAT arm and 35.1% in the PE-fIMRT arm (p = 0.902). The incidences of lung toxicity of grade 2 or more were 3.2% and 3.7%,respectively (p = 0.941). Heart complications were not observed during the follow-up period. The 3-year LRC, DMFS, and OS of VMAT was 100%, 88.6%, and 100%, whereas for PE-fIMRT it was 92.3%, 80.2%, and 90.5%. Conclusions: VMAT improves dose homogeneity and conformity without increasing clinically acute and late side effects but it has a tendency to increase OAR doses to the heart, ipsilateral lung, and contralateral breast compared to PE-fIMRT. Further long-term follow-up is necessary to evaluate treatment outcomes and to establish indications for VMAT for treating locally advanced breast cancer including the IMN field.;유방암에서 내유림프절 전이는 중요한 예후 인자이다. 현재 내유림프절에 전이가 있거나 전이 위험이 높은 환자에서 내유림프절의 국소치료는 수술적 치료보다 방사선 치료에 의존한다. 아직까지 내유림프절을 포함한 방사선 치료기법 중 가장 우수한 치료기법에 대한 동의는 이뤄지지 않고 있다. 이대목동병원에서는 2012년 10월까지 내유림프절을 방사선치료에 포함할 필요가 있다고 사료되는 국소 진행성 유방암 환자의 방사선치료에 전향적세기조절방사선요법(광자선 및 전자선 혼합식)을 적용해왔다. 입체세기조절회전방사선치료법(Otto)은 균질성과 정합성에서 기존 연구들보다 월등하게 좋은 성적을 보였으나 정상 장기에 들어가는 방사선량에 대해서는 연구마다 다른 결과를 보여주었다. 이대목동병원에서는 2012년 7월부터 입체세기조절회전방사선치료법을 내유림프절을 포함하는 유방암의 방사선 치료에 적용하기 시작했다. 본 연구에서는 기존의 전향적세기조절방사선요법으로 치료했던 환자들과 2012년 7월부터 입체세기조절회전방사선치료법으로 치료했던 환자들의 치료설계를 비교 분석하고 이들의 2년 간의 부작용 여부, 치료 성적을 후향적으로 비교하여 내유림프절을 포함한 유방암 환자 치료에서 가장 이상적인 방사선치료법을 모색하고자 하였다. 2012년 1월부터 2013년 12월까지 제3병기의 국소 진행성 유방암 환자들 중 내유림프절을 포함하여 방사선 치료를 시행한 58명의 환자가 연구에 포함되었다. 환자 중 31명은 입체세기조절회전방사선치료법으로, 27명은 전향적세기조절방사선요법으로 치료받았다. 방사선 치료설계의 균질성과 정합성, 그리고 주요장기에 조사되는 방사선량을 비교하고 방사선에 의한 급성, 만성 부작용과 국소제어율, 무원격전이생존율, 전체생존율을 분석하였다. 추적관찰 중앙값은 입체세기조절회전방사선치료법이 25.2개월, 전향적세기조절 방사선요법이 35.6개월이었다. 방사선치료설계의 정량분석에서 입체세기조절회전 방사선치료법은 전향적세기조절방사선요법에 비해 높은 동질성(p< 0.001)과 높은 정합성(p< 0.001)을 보였다. 그러나 입체세기조절회전방사선치료법이 전향적 세기조절방사선요법에 비해 심장과 동측 폐, 반대측 유방 등 주요장기에 들어가는 방사선조사량을 줄이지는 못했다. 2등급 이상의 폐독성은 입체세기조절회전방사선 치료법과 전향적세기조절방사선요법에서 각각 3.3%, 3.7%로 낮았다. 추적 관찰기간 동안 심장독성은 관찰되지 않았다. 3년 국소제어율, 무원격전이생존율, 전체 생존율은 입체세기조절회전방사선치료법에서 각각 100%, 88.6%, 100%였으며 전향적세기조절방사선요법에서 각각 92.3%, 80.2%, 90.5%이었다. 본 연구 결과, 내유림프절을 포함한 국소 진행성 유방암 환자의 방사선 치료에서 입체세기조절회전방사선치료법은 전향적세기조절방사선요법에 비해 균질성과 정합성을 향상시켰다. 입체세기조절회전방사선치료법은 심장, 동측 폐, 반대측 유방 등의 주요장기에 조사되는 방사선량이 전향적세기조절방사선요법에 비해 증가하는 경향을 보였으나 2년 추적 관찰에서 급성 및 만성 부작용으로 증가로 이어지지 않았다. 앞으로 보다 긴 추적 관찰을 통한 치료 결과 분석이 필요하겠으며, 입체세기조절회전방사선치료법이 필요한 환자군의 지표 개발이 요구된다.