Displacement of surgical clips and changes of human acellular dermal matrix (ADM) in the excision cavity during whole breast irradiation following breast-conserving surgery

Abstract

Purpose: To investigate changes of human acellular dermal matrix (ADM) and the displacement of surgical clips, and to identify factors associated with these changes during the course of whole breast irradiation following breast-conserving surgery (BCS). Methods and Materials: From January 2016 to December 2017, 100 breast cancer patients who underwent BCS with the placement of surgical clips in the tumor bed were included in this study. Patients were divided into two groups according to breast volume replacement. Cross-linked ADM, MegaDermTM (L&C Bio, Seoul, Korea) was used as a material for breast volume replacement in this study. Group A consisted of 38 patients with breast volume replacement using MegaDermTM insertion in the excision cavity, and group B consisted of 62 patients without breast volume replacement. All patients received adjuvant radiation therapy (50.4 Gy in 28 fractions to the whole breast followed by the tumor bed boost of 9.0-15.0 Gy in 5-8 fractions), and took second planning computed tomography (CT) scan before boost irradiation. Between two sets of planning CT (CT 1 and CT 2), the seroma volume was contoured and computed, and the displacement of surgical clips was calculated from the ΔX (lateral-medial), ΔY (anterior-posterior), ΔZ (superior–inferior), and three-dimensional directions. As for MegaDermTM, the volume change and the volume of overlap using Jaccard index and Dice's similarity coefficient (DSC) were calculated, and the variability of surface distance was calculated using mean distance to agreement (MDA) and Hausdorff distance (HD). Results: The volume of MegaDermTM decreased in 32 of 38 patients (84.2%) in group A and the mean volume reduction was 8.2% (p < 0.001). The relative reduction in MegaDermTM volume during whole breast RT was inversely proportional to the interval from surgery to the start of RT (p = 0.007) and pathologic tumor size (p = 0.005), and significantly associated with the presence of seroma (p = 0.006). The Jaccard index, DSC, MDA and HD of MegaDermTM in patients starting adjuvant RT within 8 weeks after BCS were significantly different from those in patients starting adjuvant RT after 8 weeks (p < 0.001 for Jaccard index, p < 0.001 for DSC, p < 0.001 for MDA and p = 0.001 for HD, respectively). The means and 1 SD of the 3D displacement for superior, inferior, medial, lateral and deep clips were 5.6 ± 2.6 mm, 6.0 ± 3.5 mm, 6.7 ± 5.8 mm, 6.7 ± 5.7 mm and 6.1 ± 7.4 mm in group A; 4.9 ± 3.1 mm, 4.8 ± 3.0 mm, 5.0 ± 3.5 mm, 5.0 ± 2.9 mm and 4.3 ± 2.8 mm in group B, respectively. The 3D displacements of group A were longer than those of group B. There was a significant difference of 3D displacement in lateral clip between groups A and B (p = 0.047). According to the interval from surgery to the start of RT, divided by the median 8 weeks, the 3D displacement of medial clip in patients starting postoperative RT within 8 weeks after BCS was significantly longer than that in patients starting adjuvant RT after 8 weeks (p = 0.009). Conclusions: This study demonstrated significant change of MegaDermTM and displacement of surgical clips during whole breast irradiation in patients with MegaDermTM insertion. For patients who had breast volume replacement using MegaDermTM, especially with seroma on initial planning CT, adaptive boost planning should be considered.;배경: 유방암 환자에서 유방 보존 수술 및 수술 후 방사선치료는 근치적 수술에 비해 생존율 차이 없이 유방을 보존할 수 있어 조기 유방암의 보편적인 치료 방법으로 널리 시행되고 있다. 유방 보존 수술에서 방사선치료는 일반적으로 외부 방사선치료를 이용하여 전체 유방에 조사하는 전 유방 방사선 치료를 시행한 이후 종양이 있었던 부위에 추가 방사선 치료를 시행한다. 유방암 재발 환자의 90%는 종양이 처음 위치했던 부근에서 발생하여 방사선치료 시 추가 방사선 치료는 유방암환자의 국소 재발률을 낮추는데 중요한 역할을 한다. 유방 보존 수술 시 종양 절제 부위에 수술용 클립을 삽입하기도 하는데, 이러한 수술용 클립은 수술 후 방사선 치료시 추가 방사선 치료 부위를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 또한 유방 보존 수술시 절제 부위가 넓어질수록 미용적인 효과는 떨어지게 되므로 넓게 절제된 부피만큼의 공간을 보충할 필요성이 증가하고 있으며, 현재까지는 광배근 피판을 이용한 자가 조직 이식 방법이 많이 이용되고 있고, 본원에서는 무세포성 동종진피를 이용하여 결손부에 대한 보충을 시행하였다. 본 연구의 목적은 유방 보존 수술 후 전 유방 방사선 치료 기간 중에 종양 절제 부위 내에 있는 수술용 클립의 변위 및 무세포성 동종진피 (human acellular dermal matrix, ADM)의 변화를 조사하고 이러한 변화와 관련된 요인을 알아보는데 있다. 방법: 2016년 1월부터 2017년 12월까지 본원에서 유방암을 진단받고 유방 보존 수술 및 수술 후 방사선 치료를 시행한 환자 중 초기 종양이 위치하였던 절제 부위에 수술용 클립을 삽입한 100명의 환자가 연구에 포함되었으며, 100명의 환자들은 유방 결손부 보충 여부에 따라 두 개의 군으로 나누었다. 본 연구에서는 유방 결손부 보충을 위한 물질로 무세포성 동종진피를 사용하였으며, L & C Bio에서 개발한 MegaDermTM 제품을 활용하였다. A 군은 MegaDermTM을 삽입하여 유방 결손부 보충을 시행한 38명의 환자로 구성되었고, B 군은 유방 결손부 보충을 시행하지 않은 62 명의 환자로 구성되었다. 모든 환자는 수술 후 방사선 치료를 시행하였으며, 유방 전체에 50.4 Gy의 방사선 치료를 시행한 후 초기 종양이 위치하였던 절제 부위에 9.0-15.0 Gy의 추가 방사선 치료를 시행하였다. 환자들은 전 유방 방사선 치료 전 (CT 1), 추가 방사선 치료 전 (CT 2) 총 두 번의 치료 계획용 컴퓨터 단층 촬영 (CT)을 시행하였다. CT 1과 CT 2에 대하여 장액종의 부피 변화를 분석하였으며, 수술용 클립의 변위는 X축(좌-우)의 변화, Y축(앞-뒤)의 변화, Z축(상-하)의 변화 및 3 차원 거리의 변화에 대하여 분석하였다. MegaDermTM의 경우 부피의 변화 및 자카드 계수 (Jaccard index)와 다이스 유사도 (Dice 's Similarity Coefficient)를 이용하여 CT 1과 CT 2에서의 MegaDermTM의 윤곽의 유사도를 분석하였다. 또한, 평균 거리상의 일치 (mean distance to agreement)와 Hausdorff 거리를 이용하여 MegaDermTM 표면 거리의 변동성을 분석하였다. 결과: MegaDermTM의 부피는 A 군 38 명 중 32 명 (84.2 %)에서 감소하였으며, 평균 부피 감소량은 8.2 % (p <0.001)였다. 전 유방 방사선 치료 기간 중 MegaDermTM 부피의 상대적인 감소는 수술 이후 방사선 치료 시작까지의 기간 (p = 0.007)과 병리학적 종양의 크기 (p = 0.005)에 반비례하였으며, 장액종의 유무와 유의한 관련성이 있었다 (p = 0.006). 유방 보존 수술 이후 8 주 이내에 방사선 치료를 시작한 환자의 MegaDermTM의 자카드 계수, 다이스 유사도, 평균 거리상의 일치 및 Hausdorff 거리는 8주 이후에 방사선 치료를 시작한 환자와 비교하였을 때 유의한 차이를 보였다 (자카드 계수: p <0.001, 다이스 유사도: p <0.001, 평균 거리상의 일치: p < 0.001, Hausdorff 거리: p = 0.001). 상측, 하측, 내측, 측방 및 심부 수술용 클립에 대한 3 차원 거리의 평균과 1 표준편차는 A 군에서 각각 5.6 ± 2.6 mm, 6.0 ± 3.5 mm, 6.7 ± 5.8 mm, 6.7 ± 5.7 mm 및 6.1 ± 7.4 mm였으며, B 군에서 각각 4.9 ± 3.1 mm, 4.8 ± 3.0 mm, 5.0 ± 3.5 mm, 5.0 ± 2.9 mm 및 4.3 ± 2.8 mm였다. 3차원 거리의 변위는 MegaDermTM이 있는 A군이 B 군보다 컸으며, 측방 클립에서 A 군과 B 군 사이에 유의 한 차이를 보였다 (p = 0.047). 수술 이후 전 유방 방사선 치료 시작까지의 기간을 중앙값 8 주로 나누었을 때, 유방 보존 수술 후 8 주 이내에 방사선 치료를 시작하는 환자의 내측 클립의 3차원 거리의 변위는 8 주 이후에 방사선 치료를 시작한 환자에서보다 유의하게 길었다 (p. = 0.009). 결론: 본 연구에서는 MegaDermTM으로 유방 결손부 보충을 시행한 환자에서 전 유방 방사선 조사 기간 중 수술용 클립의 변위와 MegaDermTM의 변화에 있어서 유의성을 보였다. MegaDermTM을 사용하여 유방 결손부 보충을 시행한 환자에서 특히 전 유방 방사선 치료 전 시행한 방사선 치료 계획용 CT에서 장액종이 있는 경우 추가 방사선 치료 계획을 위한 계획용 CT를 재시행하는 것을 고려해야 한다.