利用Elekta Omni-Wedge技術(shù)提高靶區(qū)劑量均勻性的初步探討

董志祥，崔建國(guó)，柏 晗，趙 彪，潘 香

(1.云南省腫瘤醫(yī)院，云南 昆明650118;2.昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院，云南 昆明650118)

放療臨床劑量學(xué)四原則要求接受照射的靶區(qū)劑量均勻性要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，通常為±5%。因受人體體表不平整和體內(nèi)密度不均勻性的影響，有時(shí)需要采用一些物理學(xué)方法改變野內(nèi)束流強(qiáng)度分布，插入楔形板就是其中之一［1-2］。

目前商用的直線加速器都為用戶提供楔形板，但不同的廠商提供的楔形板類(lèi)別不盡相同，歸結(jié)起來(lái)大致分為4 類(lèi)，1)物理楔形板:用高密度的合金制成，能提供的楔形角度數(shù)是固定的，通常為15°、30°、45°、60°;2)一楔合成式楔形板:在小機(jī)頭內(nèi)內(nèi)置一塊物理楔形板(主楔形板，通常為60°)，在執(zhí)行照射時(shí)通過(guò)輪照主楔形野和平野實(shí)現(xiàn)楔形野照射，該楔形野的楔形角度數(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)主楔形野和平野的比例來(lái)實(shí)現(xiàn);3)動(dòng)態(tài)楔形板:該技術(shù)通過(guò)準(zhǔn)直器擋塊的步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)楔形劑量分布，調(diào)節(jié)擋塊的步進(jìn)速度和停留位置實(shí)現(xiàn)不同的楔形角度;4)Omni-Wedge:通過(guò)合成平野、60°楔形野和動(dòng)態(tài)楔形野實(shí)現(xiàn)任意插入方向任意角度的楔形野照射［3-4］。

1 Elekta Omni-Wedge 技術(shù)及其特點(diǎn)

隨著多頁(yè)光柵(multi-leaf comllimator，MLC)技術(shù)的發(fā)展，物理楔形板技術(shù)在三維適形放療中漸漸被淘汰;Elekta 的一楔合成式楔形板(Motorized Wedge)采用了與小機(jī)頭共軸的設(shè)計(jì)，使得其插入的方向始終要位于與MLC 垂直的方向上，有時(shí)在這個(gè)方向上并不能達(dá)到改善劑量分布的目的;Elekta 動(dòng)態(tài)楔形板(Virtual Wedge)技術(shù)擋塊的步進(jìn)方向只能平行于MLC 所在的方向，這與上述Motorized Wedge 有著相同的弱點(diǎn);Omni-Wedge 技術(shù)采用的也是合成的原理，與一楔合成不同的是其的合成不再局限于一個(gè)方向，而是平面內(nèi)矢量的合成。即任何一Omni-Wedge 野都可以分解為沿X 和Y 的2 個(gè)楔形板，Y 方向即是Motorized Wedge所在的方向，X 方向即是Virtual Wedge 所在的方向，見(jiàn)圖1。

圖1 一Omni-Wedge 野可以分解為沿X 和Y 的2 個(gè)楔形板，Y方向是Motorized Wedge 所在的方向，X 方向是Virtual Wedge 所在的方向。其楔形角的大小關(guān)系:Vw =cosα ×Ow，Mw =sinα ×Ow，其中Vw，Ow，Mw 分別為Virtual Wedge、Omni-Wedge、Motorized Wedge 楔形角的大小

2 Elekta Omni-Wedge 在提高靶區(qū)劑量均勻性應(yīng)用上的舉例

在1 例接受三維適形放療的胸部腫瘤病例計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖2 所示的3 野照射計(jì)劃，圖3、4 顯示在靶區(qū)的右上方(患者坐標(biāo)系統(tǒng))出現(xiàn)了高劑量區(qū)域，而在患者的左下方存在劑量低區(qū)域。如果要用楔形板來(lái)調(diào)節(jié)靶區(qū)的均勻性，這一楔形板的角度和方向必須可以任意組合，顯然Motorized Wedge 和VirtualWedge 受適行后MLC 垂直方向(或平行方向)的限制，其方向不能是任意的。于是，作者采用了Omni-Wedge來(lái)調(diào)節(jié)靶區(qū)的均勻性，圖5 ～7 分別顯示的是在計(jì)劃的1 野 上 插 入Motorized Wedge、Virtual Wedge、Omni-Wedge 后獲得的最好的靶區(qū)DVH 圖。

3 結(jié)語(yǔ)

楔形板是一個(gè)有大小、有方向的量，其可以用物理學(xué)中的矢量來(lái)描述。矢量可以分解與合成，運(yùn)算滿足“平行四邊形法則”。從這一點(diǎn)來(lái)講，任何一個(gè)Omni-Wedge 野能實(shí)現(xiàn)的劑量分布都可以用一個(gè)Motorized Wedge 野和一個(gè)Virtual Wedge 野來(lái)合成實(shí)現(xiàn)。但這其中存在3 個(gè)問(wèn)題:1)將一野分成兩野，增加了野的數(shù)量;2)分成兩野后，兩野權(quán)重比例還要進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，增加了計(jì)劃的復(fù)雜性和難度;3)由于楔形野的離軸比因楔形板類(lèi)型而存在差異，所以即使算出兩野權(quán)重的比例，也不能得到完全一樣的結(jié)果，如圖8、9 所示。圖8 中A、B 分別顯示的是，單一Omni-Wedge 野在軸中心平面形成的PDD 圖，Motorized Wedge 與Virtual Wedge 合成在軸中心平面形成的PDD 圖，兩者的差異較小。圖9 中A、B 分別顯示的是，單一Omni-Wedge 野在垂直射束中心軸水下10 cm 處平面內(nèi)形成的等劑量線圖，Motorized Wedge 與Virtual Wedge 合成在垂直射束中心軸水下10 cm 處平面內(nèi)形成的等劑量線圖，兩者的差異很大，這主要是楔形野的離軸比因楔形板類(lèi)型而存在差異帶來(lái)的。

圖9 不同條件下的等劑量線圖(A:顯示的是單一Omni-Wedge 在垂直射束中心軸水下10 cm 處平面內(nèi)形成的等劑量線圖;B:顯示的是Motorized Wedge 與Virtual Wedge 合成在垂直射束中心軸水下10 cm 處平面內(nèi)形成的等劑量線圖)

由圖5 ～7 可以看出，在提高靶區(qū)的均勻性上Omni-Wedge 要好于Motorized Wedge 和Virtual Wedge。

Omni-Wedge 是在MLC 選擇好最優(yōu)適形方向后，可在射野內(nèi)任意角度插入的楔形板，并且其的方向、大小連續(xù)可調(diào)，這給改變束流分布，改善靶區(qū)均勻性提供了方便快捷的方法。

［1］Xing L，Pelizzari C，Kuchnir FT. Optimization of relative weights and wedge angles in treatment planning［J］. Med Phys，1997，24(2):215 -221.

［2］Dai J，Zhu Y.Comparison of two algorithms for determining beam weights and wedge filters［J］.J Appl Clin Med Phys，2002 ，3(3):190 -199.

［3］Vinagre FL，Simoes PC，Rachinhas PJ. Omni-wedge technique for increased dose homogeneity in head and neck radiotherapy［J］.Phys Med，2009，25(3)，154 -159.

［4］劉永超.Omni-Wedge 在腦瘤三維適形放射治療計(jì)劃中的應(yīng)用［J］.包頭醫(yī)學(xué)，2011，8(1)，1 -4.