金標偽影對CyberKnife射野劑量學影響的計算與測量

錢金棟，王運來，鞠忠建，王小申，周一兵

金標偽影對CyberKnife射野劑量學影響的計算與測量

錢金棟，王運來，鞠忠建，王小申，周一兵

目的：分析植入的金標在CT掃描時產生的金屬偽影對CyberKnife射野的劑量學影響。方法：用CT模擬機對固體水進行掃描以獲取金標不同深度位置的CT圖像，在計劃系統(tǒng)中，分別制作以電離室收集極為等中心的單射野照射計劃，并將相應計劃移植到指定金標偽影密度覆蓋值的CT圖像并執(zhí)行計劃進行測量。結果：金標的植入對等中心劑量的影響在0.5%左右，而偽影對劑量及相同深度離軸點處吸收劑量影響達3%，并隨金標植入深度的增加而降低；給偽影指定密度覆蓋值后，其對劑量的影響可降低至1%；金標偽影使得金標后方的百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）有明顯跌落區(qū)，偽影密度值的覆蓋可以減少對PDD的影響；金標對偏心比（off-center ratio，OCR）的影響較小，但使OCR曲線相對稍加平坦。結論：通過偽影覆蓋可有效降低金標偽影對劑量的影響。

CyberKnife；金標偽影；吸收劑量；密度覆蓋

0 引言

CyberKnife計劃系統(tǒng)MultiPlan標準劑量算法采用射線追蹤函數，只考慮主要路徑異質校正（有效路徑長度），具有確定性計算方法固有的優(yōu)勢。劑量計算中的有效路徑長度計算取決于與包含參考點的中心軸（CAX）垂直的平面的水有效路徑長度，Cyberknife標稱電壓為6 MeV，康普頓效應為其主要作用形式，路徑上電子密度相等時，則彼此等效，即

1 材料與方法

1.1 設備

PilipseBrillianceCT模擬機，AccurayCyberKnife，MultiPlan計劃系統(tǒng)，PTW固體水，PTW UNIDOS靜電計，PTW 0.125 cm3電離室，金標。

1.2 CT圖像掃描

用CT模擬機對固體水模體進行層厚1.5 mm掃描，分別獲取金標不同深度處和無金標的圖像。金標由純度99.99%的金制成為周圍帶有螺紋的圓柱體，規(guī)格為0.8 mm×5 mm，掃描時電離室有效測量點位于固體水深度50 mm處，電離室下方為60 mm的固體水，電離室收集極與金標長度方向在射野（BEV）方向觀垂直，如圖1所示。

圖1 CT掃描圖像

1.3 單射野計劃的制作

在計劃系統(tǒng) MultiPlan中，勾畫出電離室有效測量體積，選取直徑60 mm的準直器，分別制作金標位于不同深度處的源軸距（source axisdistance，SAD）=800 mm，源皮距（source skin distance，SSD）=750 mm的等中心單射野照射計劃，輸出劑量為200 MU。偽影覆蓋計劃的制作：勾畫出偽影區(qū)域，指定金標偽影對水的相對電子密度為1.0，移植相應上述單射野計劃。

1.4 計算測量方法

從單射野計劃生成的RT Dose文件中導出固體水中百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）數據、沿CAX方向50 mm深度處離軸點處的吸收劑量及偏心比（off-center ratio，OCR）數據，并記錄電離室有效測量體積的吸收劑量，Cyberknife輸出劑量校準后，執(zhí)行各相應單射野計劃，測量固體水中50 mm深度處的吸收劑量。

2 結果

2.1 吸收劑量計算測量結果

吸收劑量計算測量結果見表1。經過測量計算，金標在不同深度時對劑量的影響較小（在0.5%左右），但金標產生的偽影對劑量的影響較大（達到3%）。給偽影指定相對電子密度覆蓋值后，能將其對劑量的影響降低至1%左右，尤其是金標深度靠近測量深度時，通過偽影密度覆蓋能大幅度降低偽影對劑量的影響，這對治療時腫瘤內植入金標的準確劑量計算有很大的意義。

表1 吸收劑量計算測量結果

2.2 PDD計算測量結果分析

從單射野計劃生成的RT Dose文件中導出的水模體中PDD數據如圖2、3所示。沿射線方向，金標偽影對金標前方的PDD變化趨勢影響較小，而金標及其偽影的存在，其后方的射線及次級電子的減少，有明顯的劑量跌落區(qū)，偽影密度值的覆蓋，降低了偽影對PDD的影響。

圖2 45 mm深度處PDD數據圖

圖3 20 mm深度處PDD數據圖

2.3 相同深度離軸點處吸收劑量

固體水模體中沿CAX方向50 mm深度處離軸點處吸收劑量（DΓ）如圖4所示，偽影對相同深度離軸點處吸收劑量影響達3%，并隨著金標植入深度及離軸距離的增加而降低。

圖4 相同深度離軸點處吸收劑量

2.4 OCR計算測量結果分析

固體水中沿射野中心軸方向50 mm深度處的OCR曲線如圖5所示。由于金標及偽影的存在，使靠近射野中心軸吸收劑量降低，而遠離中心軸劑量變化小，所以OCR相對稍加平坦。

3 討論

圖5 OCR計算和測量結果

CyberKnife是新型全身腫瘤立體定向放射治療外科設備[4-6]。CyberKnife放射治療方法給予靶區(qū)照射高度精確性是其他放射治療設備所不能企及的，不管是使用骨性結構，還是采用金標植入作為腫瘤靶區(qū)定位的參考標志，均可取得與使用剛性框架作為定位參考標志相同的空間準確性，而且克服了傳統(tǒng)金屬框架的有創(chuàng)性和不能保證精確擺位的重復性，以及受限于單次照射和通常要求其所治病灶直徑不能超過3 cm的缺陷[7]。它采用實時影像引導及同步動態(tài)追蹤等技術，確保了治療的準確性與重復性。

部分腫瘤浸潤在體部軟組織內，缺少可被追蹤的骨性結構，不能利用骨性標記進行影像引導，在射波刀治療前需要腫瘤內部或周邊植入金標作為追蹤標記行影像引導，可有效追蹤腫瘤的位置[8-10]。但是，由于金標的CT值大，在進行掃描時，不可避免地會產生金屬偽影，并且在臨床觀察中，偽影區(qū)域面積較大，這在很大程度上影響實際CT值映射的電子密度值，影響劑量計算的精確度。而廠家的技術指導中，建議給金屬偽影指定新的電子密度值，指定的參考值為金標附近組織的電子密度值。目前沒有相關的文獻報道金標及其偽影對吸收劑量具體的影響。筆者通過單射野計劃的計算、執(zhí)行，研究了金標偽影對射野劑量學方面的影響，從文中的分析可以看出，植入的追蹤標記金標主要通過偽影的形式影響其后方的劑量分布，影響較大達3%。為了腫瘤區(qū)劑量計算的準確性，金標應植入在腫瘤區(qū)域內或距離腫瘤較近處；此外，還可以通過偽影覆蓋有效提高腫瘤區(qū)劑量計算的精確性。

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（收稿：2014-05-07 修回：2014-08-10）

Calculation and measurement of effect of gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry

QIAN Jin-dong1,WANG Yun-lai2,JU Zhong-jian2,WANG Xiao-shen2,ZHOU Yi-bing1
(1.Institute of Cancer Research of the PLA,Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University,Chongqing 400037,China;2.Department of Radiation Oncology,General Hospital of the PLA,Beijing 100853,China)

ObjectiveTo analyze the influences of the gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry during CT scanning.MethodsSolid water was scanned with CT simulator to obtain CT images with the gold marker at different depths. In the planning system,some single field radiation scheme was established with ionization chamber collector as the isocenter,and then the scheme was applied to the CT images with the specified artifact density for measurement.Results The gold marker had influences on the isocenter dose by 0.5%,and the artifact had influences on the dose and the offaxis absorbed dose at the same depth by 3%,which increased with the depth of the gold marker.When gifted with the fixed overlay for the artifact density,the artifact had influences on the dose by 1%.The gold marker artifact resulted in an apparent drop zone for the percentage depth dose (PDD)behind the marker,which could be weakened by the overlay of the artifact density.The marker made OCR curve flattened with few influences on it.ConclusionThe overlay for the artifact decreases the effects of the gold marker artifact on the dose.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（11）：92-94]

CyberKnife;gold marker artifact;absorbed dose;density overlay

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）11-0092-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.11.092

錢金棟（1986—），男，工程師，主要從事放射治療質控與安全方面的研究工作，E-mail：zhuben86@126.com。

400037重慶，第三軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院全軍腫瘤研究所（錢金棟，周一兵）；100853北京，解放軍總醫(yī)院放療科（王運來，鞠忠建，王小申）