IMRT計(jì)劃在不同加速器上互換執(zhí)行的可行性

徐利明，李長虎，李承軍

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放療科，湖北 武漢430060

在日常放療實(shí)踐中，較大的放療中心可能會(huì)配置有相同品牌（型號(hào)）、相同能量的加速器。由于治療病人較多，當(dāng)其中一臺(tái)加速器發(fā)生故障時(shí)，將不可避免地影響到病人的放射治療以及放療科的正常工作次序[1-4]。如果相同品牌（或系列、型號(hào)）、相同能量配置的加速器的輻射場數(shù)據(jù)被調(diào)整到完全一致或十分接近，就可以在不變更放療計(jì)劃的前提下，靈活地將病人轉(zhuǎn)到其他的加速器上繼續(xù)進(jìn)行治療[5]。本研究通過模擬調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）計(jì)劃在不同多葉光柵（MLC）葉片寬度配置的加速器上的不同次數(shù)的互換執(zhí)行，分析其劑量體積參數(shù)的變化，并檢驗(yàn)其劑量驗(yàn)證的通過率，以分析其可行性。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與材料

Varian Clinac 23EX直線加速器（簡稱EX加速器），MLC配置為：Millennium80，等中心處葉片寬度1.0 cm；Varian Clinac IX直線加速器（簡稱IX加速器），MLC配置為：Millennium120，等中心處葉片寬度0.5 cm。兩加速器能量配置完全相同，亦按同一標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）為VARIAN Eclipse8.0，二維劑量矩陣為Sun Nuclear 公司的Mapcheck。

1.2 兩臺(tái)加速器基本數(shù)據(jù)比較

本研究加速器來自同一個(gè)供應(yīng)商，能量配置相同，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)也相同，但未做射線束數(shù)據(jù)匹配，故對(duì)兩臺(tái)加速器的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，見表1。

由于EX加速器的MLC葉片寬度恰好為IX加速器的兩倍，在EX加速器上設(shè)計(jì)的IMRT計(jì)劃的MLC文件在IX加速器上執(zhí)行時(shí)，EX加速器每個(gè)單一葉片的運(yùn)動(dòng)位置恰好可被IX加速器的兩個(gè)葉片合成替代，等效為EX加速器上的執(zhí)行情況，見圖1。而在IX加速器上設(shè)計(jì)的IMRT計(jì)劃的MLC文件在EX加速器上執(zhí)行時(shí)，由于葉片寬度的不一致，其子野形狀都發(fā)生了變化，見圖2。因此，在計(jì)劃沒有重新計(jì)算時(shí)，EX加速器會(huì)拒絕執(zhí)行由IX加速器的MLC子野文件轉(zhuǎn)換成EX-MLC文件的IMRT計(jì)劃。因此，本文只研究了EX加速器的IMRT計(jì)劃在不經(jīng)重新計(jì)算就移植到IX加速器上執(zhí)行的情況。

1.3 變更加速器的計(jì)劃執(zhí)行

預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，由于葉片寬度不同，EX加速器的計(jì)劃在IX加速器上可以執(zhí)行，但I(xiàn)X加速器的計(jì)劃在EX加速器上不能執(zhí)行。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇了設(shè)計(jì)在EX加速器上執(zhí)行的鼻咽癌IMRT（SW）計(jì)劃5例，不經(jīng)重新優(yōu)化和計(jì)算，直接改在IX加速器上執(zhí)行；以及通過治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）模擬在IX加速器執(zhí)行1、2、3、4、5、10次后再返回EX加速器繼續(xù)執(zhí)行，用劑量體積直方圖（DVH）分析靶區(qū)和危及器官的劑量體積參數(shù)的變化，評(píng)估在一個(gè)療程中當(dāng)病人的計(jì)劃被移植到另一臺(tái)加速器進(jìn)行照射（1～10次）時(shí)劑量分布的變化，進(jìn)而評(píng)估更換加速器執(zhí)行計(jì)劃的可行性。

1.4 加速器通過率計(jì)算

用劑量矩陣Mapcheck檢驗(yàn)IMRT計(jì)劃在EX加速器上的通過率，然后更改為IX加速器執(zhí)行后，再用Mapcheck檢驗(yàn)其在IX加速器上的通過率，兩者比較分析IMRT計(jì)劃在不同加速器上互換執(zhí)行的可行性。

2 結(jié)果

（1）將EX加速器的IMRT計(jì)劃完全移植到IX加速器執(zhí)行，以及在IX加速器執(zhí)行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，靶區(qū)和危及器官的劑量體積參數(shù)發(fā)生了一定程度的變化。在EX加速器的計(jì)劃完全移植到IX加速器照射的情況下，劑量體積參數(shù)的變化更大，其中PCTV1的D95變化最大，為（-0.98±0.94）Gy。在將EX加速器的計(jì)劃移植到IX加速器執(zhí)行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，劑量體積參數(shù)的變化十分微弱，其對(duì)靶區(qū)和危及器官劑量分布的影響可以接受。具體結(jié)果，見表2。

（2）將EX加速器的IMRT計(jì)劃完全移植到IX加速器執(zhí)行時(shí)，其相對(duì)劑量驗(yàn)證的通過率由92.46%±3.62%降至90.3%±3.14%（3mm3%），仍在臨床劑量學(xué)可接受的范圍之內(nèi)。具體結(jié)果見表3。

3 討論

目前，許多放射治療中心都配備有兩個(gè)以上的直線加速器，如果這些加速器來自同一供應(yīng)商，且做了射線束數(shù)據(jù)匹配，則病人的放射治療計(jì)劃可以不做任何改動(dòng)，即可在另一臺(tái)加速器上完成，這為病人的放射治療提供了很好的靈活性。Watts RJ[6]在一年的時(shí)間內(nèi)對(duì)6臺(tái)Varian的2100 C直線加速器進(jìn)行了輻射場數(shù)據(jù)的測量和比較，結(jié)果表明，由同一供應(yīng)商提供的同一系列的加速器的輻射場數(shù)據(jù)是非常接近的，這樣的數(shù)據(jù)集可以作為驗(yàn)收和調(diào)試新的加速器的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 Clinac 23EX 與Clinac IX 不同射野X射線質(zhì)（D20/D10）的比較

圖1 EX加速器的MLC子野文件（a）和用IX加速器執(zhí)行EXMLC文件（b）時(shí)的比較

圖2 IX加速器的MLC子野文件（a）和用EX加速器執(zhí)行IXMLC文件（b）時(shí)的比較

表2 變更加速器放療不同次數(shù)時(shí)與原計(jì)劃的劑量體積參數(shù)差異（±s，Gy）

表2 變更加速器放療不同次數(shù)時(shí)與原計(jì)劃的劑量體積參數(shù)差異（±s，Gy）

注：*為EX加速器計(jì)劃全部移植至IX加速器執(zhí)行

變更計(jì)劃* 32+1 31+2 30+3 29+4 28+5 23+10 PGTVnx D95 -0.84±0.98 0.35±0.79 0.31±0.79 0.28±0.8 0.24±0.80 0.20±0.80 0.01±0.82 PGTVnd D95 -0.71±1.12 0.06±0.16 0.02±0.20 0.00±0.21 -0.04±0.19 -0.07±0.21 -0.25±0.27 PCTV1 D95 -0.98±0.94 0.06±0.82 0.19±0.67 0.12±0.7 0.09±0.68 0.08±0.69 -0.08±0.71 PCTV2 D95 -0.53±0.64 0.24±0.56 0.21±0.56 0.19±0.58 0.16±0.56 0.14±0.56 0.01±0.56脊髓Dmax -0.98±0.38 0.15±0.39 0.10±0.39 0.06±0.39 0.02±0.39 -0.01±0.38 -0.21±0.37腦干Dmax -1.13±0.43 0.20±0.54 0.16±0.53 0.12±0.52 0.08±0.52 0.04±0.50 -0.17±0.47左晶體max -0.69±0.75 0.01±0.06 0.00±0.07 -0.01±0.06 -0.03±0.06 -0.04±0.06 -0.49±0.8右晶體max -0.67±0.73 0.01±0.06 0.00±0.06 -0.02±0.07 -0.02±0.07 -0.04±0.07 -0.42±0.64左腮腺V50 -1.29±0.37 -0.06±0.08 -0.08±0.08 -0.12±0.05 0.07±0.51 -0.20±0.05 -0.17±0.6右腮腺V50 -1.49±0.38 -0.08±0.04 -0.12±0.11 -0.13±0.06 -0.21±0.06 -0.19±0.08 -0.48±0.05

表3 同一IMRT計(jì)劃在不同加速器上執(zhí)行的通過率比較（±s，%）

表3 同一IMRT計(jì)劃在不同加速器上執(zhí)行的通過率比較（±s，%）

Clinac IX 2mm2% 3mm3% 4mm4% 2mm2% 3mm3% 4mm4%驗(yàn)證通過率 77.42±6.05 92.46±3.62 97.36±1.89 73.90±2.57 90.3±3.14 95.8±3.57 Clinac 23EX

本研究所涉及的兩臺(tái)加速器均為美國Varian公司生產(chǎn)，其中Clinac 23EX為2005年裝機(jī)驗(yàn)收，Clinac IX為2009年裝機(jī)驗(yàn)收，兩臺(tái)加速器的能量配置完全相同，均為6、15 MV X線和4、6、9、12、16、20 MeV電子束，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)也一致，但兩臺(tái)加速器未做射線束數(shù)據(jù)匹配。兩臺(tái)加速器不同射野面積時(shí)的能量（D20/D10）差異最大值為2.07%，且差異均在允許偏差范圍之內(nèi)。本研究結(jié)果表明：若兩臺(tái)加速器產(chǎn)自同一廠家，且能量配置和治療時(shí)的機(jī)械參數(shù)相同，其放療計(jì)劃（三維適形計(jì)劃和調(diào)強(qiáng)計(jì)劃）是可以在兩臺(tái)加速器之間互換執(zhí)行的；盡管兩臺(tái)加速器可能沒有做射線束數(shù)據(jù)匹配，但仍然可以將一臺(tái)加速器的放療計(jì)劃移植到另一臺(tái)加速器上執(zhí)行；當(dāng)更換加速器執(zhí)行的次數(shù)小于總分割次數(shù)的1/3時(shí)，其對(duì)原計(jì)劃的劑量分布帶來的影響是可以接受的；因此，當(dāng)一個(gè)放療機(jī)構(gòu)內(nèi)的某臺(tái)加速器發(fā)生故障且短時(shí)間內(nèi)無法修復(fù)時(shí)，可以將原計(jì)劃移植至同一供應(yīng)商的同一類型（能量配置）的加速器上執(zhí)行（次數(shù)≤5次），待故障加速器修復(fù)后應(yīng)再返回原加速器執(zhí)行。

當(dāng)然，5次以內(nèi)計(jì)劃互換執(zhí)行所產(chǎn)生的劑量學(xué)差異最終對(duì)病人療效的影響應(yīng)該由腫瘤臨床放療醫(yī)師評(píng)估，應(yīng)該在醫(yī)師及病人知情并同意的情況下謹(jǐn)慎實(shí)施[7-8]。在人員及設(shè)備許可的情況下還是應(yīng)該對(duì)加速器進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配或在計(jì)劃系統(tǒng)中對(duì)該部分病人重新制定放療計(jì)劃，以避免不必要的糾紛。

[1]卜祥磊,王勝軍,楊紹洲,等.Varian23EX加速器故障檢修四 例[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2014,29(3):144-145.

[2]葉仕其.利用多葉光柵代替整體擋鉛在鼻咽癌常規(guī)放射治療中的應(yīng)用[J].中外健康文摘,2012,(48):101-102.

[3]張黎,習(xí)勉,孫文釗,等.肝癌三維適形、靜態(tài)調(diào)強(qiáng)與容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療的劑量學(xué)研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)科學(xué)版),2012,33(3):402-406.

[4]陳恩樂,沈潔."野中野"治療計(jì)劃中同角度下多個(gè)適形野合并后的劑量學(xué)研究[J].腫瘤學(xué)雜志,2012,18(6):477-478.

[5]Janhavi R,Bhangle VK,Sathiya Narayanan,et al.A beammatching concept for medical linear accelerators[J].Acta Oncol,2009,48(2):192-200.

[6]Watts RJ.Comparative measurements on a series of accelerators by the same vendor[J].Med Phys,1999,26(12):2581-2585.

[7]范廷勇.鼻咽癌放療計(jì)劃調(diào)整時(shí)機(jī)的選擇[D].濟(jì)南:山東大學(xué),2013.

[8]徐勝,徐靜,楊倞.調(diào)強(qiáng)適形放射治療與三維適形放射治療技術(shù)治療原發(fā)性肝癌的臨床劑量學(xué)研究[J].中國醫(yī)學(xué)裝備, 2013,(9):96-98.