Delta4在容積弧形調(diào)強(qiáng)放療驗(yàn)證中的應(yīng)用

劉 磊 吳愛(ài)東 閆 冰

(安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院 放療科，安徽 合肥 230001)

容積弧形調(diào)強(qiáng)放射治療 (volumetric modulated arc therapy，VMAT)現(xiàn)已成功地應(yīng)用于臨床，相對(duì)于適形調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)來(lái)說(shuō)，VMAT計(jì)劃在設(shè)計(jì)和執(zhí)行的時(shí)候更為復(fù)雜，它需要精確而又快速運(yùn)動(dòng)的多葉準(zhǔn)直器，需要能精確運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)架，需要加速器理想的劑量率的時(shí)間響應(yīng)[1]。顯然，VMAT技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)放療過(guò)程中的質(zhì)量保證(quality assurance，QA)工作提出了更高的要求，必須進(jìn)行嚴(yán)格的劑量學(xué)驗(yàn)證[2]。自2013年12月到2014年3月，共有50多名患者在我科接受了VMAT治療，筆者隨機(jī)抽取10例鼻咽癌和10例宮頸癌患者的VMAT計(jì)劃，利用Delta4劑量驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行劑量驗(yàn)證，并就其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，旨在為臨床實(shí)踐提供借鑒經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)將我科的VMAT計(jì)劃驗(yàn)證方法總結(jié)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料

從安徽省立醫(yī)院放療科自2013年12月至2014年3月共50例患者的VMAT計(jì)劃中，隨機(jī)抽取10例鼻咽癌和10例宮頸癌的VMAT計(jì)劃。計(jì)劃由飛利浦Pinnacle計(jì)劃系統(tǒng)(Version 9.6)利用SmartArc優(yōu)化模塊優(yōu)化產(chǎn)生，每個(gè)治療方案均有2個(gè)治療弧，第1個(gè)為179°開(kāi)始沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)359°照射，第2個(gè)為181°順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)359°照射，控制點(diǎn)間隔為4°，為避免葉片間漏射對(duì)計(jì)劃的影響，小機(jī)頭collimator角度均設(shè)為10°。

1.2 加速器及治療網(wǎng)絡(luò)

瑞典Elekta公司容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(VMAT)醫(yī)用直線加速器，劑量率為400MU/min，該加速器內(nèi)置40對(duì)多葉準(zhǔn)直器，葉片在等中心的投影寬度為 1cm。 另外，使用 Elekta 公司的 Mosaiq(Version2.20.08E6)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)加速器治療模體。

1.3 Delta4 劑量驗(yàn)證系統(tǒng)

瑞典ScandiDos公司生產(chǎn)的Delta4劑量驗(yàn)證系統(tǒng)是由一個(gè)22cm×40cm圓柱型模體、校準(zhǔn)模體、一塊探測(cè)器主板、兩塊翼板、連接盒、分析軟件及輔助擺位小推車組成。主板和翼板共有1069個(gè)P型圓柱形半導(dǎo)體探測(cè)器，電離室靈敏度5 nC/Gy，中心6cm×6cm探頭間隔5mm，中心以外的區(qū)域間隔10mm。探測(cè)器陣列正交插入圓柱型模體中，最大探測(cè)面積38cm×20cm。Delta4具有各向同性的特性，能收集任意入射角度的粒子信息，最高分辨率達(dá)l×0.05mm2，可完成任意角度的測(cè)量[3]。使用Delta4前需在常規(guī)加速器對(duì)其進(jìn)行相對(duì)劑量校準(zhǔn)、絕對(duì)劑量校準(zhǔn)和方向性校準(zhǔn)。

1.4 研究方法

(1)在Pinnacle計(jì)劃系統(tǒng)上，將患者的VMAT計(jì)劃移植給Delta4模體，治療中心對(duì)準(zhǔn)圓柱模體等中心，重新計(jì)算治療計(jì)劃在Delta4模體中的劑量分布，驗(yàn)證計(jì)劃不需要對(duì)原計(jì)劃做任何改變，包括治療機(jī)器跳數(shù)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把原計(jì)劃中的RT Structures及驗(yàn)證計(jì)劃的RT Plan導(dǎo)出到Delta4的軟件中等待驗(yàn)證。

(2)把Delta4模體擺放在直線加速治療床上，激光燈對(duì)準(zhǔn)模體表面的中心線，Delta4通過(guò)信號(hào)線與直線加速器的同步信號(hào)連接，通過(guò)網(wǎng)線與裝有Delta4軟件的電腦連接。打開(kāi)Delta4電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱15分鐘。開(kāi)始計(jì)劃驗(yàn)證前，先做一個(gè)10cm×10cm盒式野計(jì)劃的測(cè)量，與參考盒式野校準(zhǔn)計(jì)劃進(jìn)行比較，校準(zhǔn)當(dāng)次測(cè)量中因加速器絕對(duì)輸出量不穩(wěn)定而造成的誤差。

(3)從Mosaiq網(wǎng)絡(luò)上調(diào)出患者的治療計(jì)劃，通過(guò)加速器治療Delta4模體。整個(gè)流程要仔細(xì)檢查每個(gè)步驟，盡量減少誤差。Delta4可記錄每個(gè)射野的數(shù)據(jù)和每個(gè)段控點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)。

(4)測(cè)量完畢后，ScandiDos軟件自動(dòng)合成整個(gè)計(jì)劃的測(cè)量數(shù)據(jù)，并將Delta4探測(cè)器陣列測(cè)量得到的劑量分布與治療計(jì)劃計(jì)算所得的劑量分布進(jìn)行比較。如圖1所示，得出三種分析比較法的結(jié)果，劑量偏差 DD(Dose Deviation)、滿意距離 DTA(Distance to agreement)分析法和γ分析法。按照文獻(xiàn)所建議的QA計(jì)劃接受標(biāo)準(zhǔn)并參照大多數(shù)醫(yī)院使用的標(biāo)準(zhǔn)[4]，位移偏差標(biāo)準(zhǔn)(Δdm)為 3mm，劑量偏差標(biāo)準(zhǔn)(ΔDm)為 3%時(shí)，Gamma值小于1的測(cè)量點(diǎn)百分比(即通過(guò)率)＞90%，則認(rèn)為該劑量分布符合臨床治療要求，治療計(jì)劃可以用于臨床治療。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

計(jì)算結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，利用 SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)鼻咽癌和宮頸癌2組測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)設(shè)計(jì)t檢驗(yàn)，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

20例患者的VMAT計(jì)劃的3mm3%的γ通過(guò)率全部大于90%，平均通過(guò)率為 96.7%。其中 10例鼻咽癌 VMAT計(jì)劃的 DD、DTA、3mm3%γ 的平均通過(guò)率分別為 67.35%、94.05%和 94.85%(表 1)，10例宮頸癌 VMAT計(jì)劃的 DD、DTA、3mm3%γ的平均通過(guò)率分別為89.59%、99.19%和 98.54%(表 2)。 二種不同部位患者的 γ 平均通過(guò)率結(jié)果及比較見(jiàn)表3。

表1 10例鼻咽癌VMAT計(jì)劃各評(píng)價(jià)指標(biāo)比較

表2 10例宮頸癌VMAT計(jì)劃各評(píng)價(jià)指標(biāo)比較

3 討論

容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)作為調(diào)強(qiáng)放射治療在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的一種延伸，這一新技術(shù)的出現(xiàn)使得放療越來(lái)越復(fù)雜，復(fù)雜的治療計(jì)劃必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的驗(yàn)證。Delta4劑量驗(yàn)證系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，是理想的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)驗(yàn)證工具[5]。本研究應(yīng)用Delta4劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)20例VMAT計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，結(jié)果顯示3mm3%的γ平均通過(guò)率為96.7%±1.71，每一例計(jì)劃的驗(yàn)證通過(guò)率均大于90%的，符合臨床劑量驗(yàn)證要求。

表3 鼻咽癌與宮頸癌VMAT計(jì)劃的γ通過(guò)率比較

由表1和表2對(duì)比DD、DTA和γ這三種分析方法的驗(yàn)證結(jié)果可見(jiàn)，DD在劑量分布梯度大的區(qū)域?qū)ξ恢闷泼舾?，微小的位置偏移?huì)造成較大誤差，對(duì)于劑量分布相對(duì)平緩的區(qū)域計(jì)算結(jié)果較好；DTA適用于劑量分布梯度相對(duì)較大區(qū)域，在劑量分布平緩的區(qū)域會(huì)造成較大誤差，微小的劑量差異也會(huì)造成較大的距離，計(jì)算結(jié)果偏高；γ分析法則結(jié)合了DD與DTA的優(yōu)點(diǎn)[9]，不管對(duì)于劑量梯度較大區(qū)域還是平緩的區(qū)域，其計(jì)算值不會(huì)過(guò)大，誤差較小，能更好地用于臨床劑量驗(yàn)證。

為研究由于VMAT計(jì)劃復(fù)雜程度不同引起治療計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算誤差及加速器輸出誤差對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的影響，筆者對(duì)比了10例鼻咽癌的γ 通過(guò)率(94.85%±1.74)和 10例宮頸癌的 γ通過(guò)率(98.54%±1.69)的分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)腫瘤部位及計(jì)劃的復(fù)雜度是影響驗(yàn)證通過(guò)率結(jié)果的主要因素，直接影響計(jì)劃的通過(guò)率，而加速器狀態(tài)、Delta4狀態(tài)及人為因素對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的影響也不能忽略，都需盡量避免，這也是臨床計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)量的目的。在使用Delta4進(jìn)行VMAT劑量驗(yàn)證時(shí)，要盡可能精確的擺放模體，并定期保養(yǎng)執(zhí)行VMAT功能的加速器，必要時(shí)需對(duì)Delta4驗(yàn)證矩陣校正因子做修正。

綜上所述，筆者利用Delta4劑量驗(yàn)證系統(tǒng)等已有的設(shè)備條件，建立了患者VMAT計(jì)劃的劑量學(xué)驗(yàn)證方法，并取得了值得信賴的結(jié)果。隨著設(shè)備條件的改善和經(jīng)驗(yàn)的積累，VMAT計(jì)劃的劑量學(xué)驗(yàn)證方法還會(huì)得到進(jìn)一步完善。

[1]Wang C,Luan S,Tang G,et al.Arc-modulated radiation therapy (AMRT):a single-arc form of intensity-modulated arc therapy[J].Physics in medicine and biology,2008,53(22):6291.

[2]Bedford J L,Warrington A P.Commissioning of volumetric modulated arc therapy (VMAT)[J].International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics,2009,73(2):537-545.

[3]Bedford J L,Lee Y K,Wai P,et al.Evaluation of the Delta4 phantom for IMRT and VMAT verification[J].Physics in medicine and biology,2009,54(9):N167.

[4]Low D A,Harms W B,Mutic S,et al.A technique for the quantitative evaluation of dose distributions[J].Medical physics,1998,25(5):656-661.

[5]張偉,馬照,邵鵬,等.Delta4的臨床應(yīng)用研究[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2010(1):48-51.