旋轉(zhuǎn)照射劑量測量儀(ArcCHECK)在螺旋斷層放療計(jì)劃劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用

吳偉章，朱夫海，王 勇，王姍姍

(中國人民解放軍空軍總醫(yī)院腫瘤放療科，北京100142)

螺旋斷層放療(Helical Tomotherapy，HT，TOMO)是治療腫瘤的一種新的放射治療技術(shù)［1-2］。它是利用安裝在滑環(huán)機(jī)架上的小型化直線加速器作360°旋轉(zhuǎn)，同時(shí)治療床可以往機(jī)架方向運(yùn)動(dòng)而作螺旋斷層照射。HT形成的劑量分布，既有調(diào)強(qiáng)放療劑量適形度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有大量小野聚焦照射形成靶區(qū)外劑量下降快的特點(diǎn)，其質(zhì)量保證(QA)工作尤為重要。目前TOMO所提供的解決方案是專用圓柱形模體(Cheese phantom)中采用膠片相對劑量和電離室同時(shí)測量點(diǎn)絕對劑量予以實(shí)現(xiàn)［3-5］。該方案需要使用膠片，測量的是某一冠狀面的劑量分布，不管是沖洗膠片還是免沖洗膠片，劑量測量都會受到一些外來因素的影響，而且使用上都很不方便。ArcCHECK是一種專為旋轉(zhuǎn)照射劑量測量而設(shè)計(jì)的4D探測器矩陣，具有1386個(gè)半導(dǎo)體探測器分布在圓柱型模體面上，可以測量該圓柱面上劑量分布。該模體擺位時(shí)直接用激光燈對模體上標(biāo)記的十字線即可，方便快捷。數(shù)據(jù)的采集和分析由隨機(jī)標(biāo)配的軟件“Patients”自動(dòng)完成。本文選取36例患者的TOMO計(jì)劃用ArcCHECK進(jìn)行劑量驗(yàn)證，對測量的劑量分布進(jìn)行γ分析，探討該模體能否滿足TOMO劑量驗(yàn)證的要求。

1 材料與方法

1．1 儀 器

ArcCHECK模體，結(jié)構(gòu)見圖1。在模體21 cm長的圓柱面上分布有1386個(gè)0．8 mm×0．8 mm半導(dǎo)體探測器，探測器間距為10 mm，探測器物理深度為29 mm，等效固體水深度為33 mm。

2 方法

在TOMO上進(jìn)行絕對劑量刻度，刻度的擺位條件見圖2。射野大小5 cm×10 cm，機(jī)架角度0度，出束時(shí)間15～20秒，機(jī)器跳數(shù)200 MU左右。隨儀器帶的SNC Patient軟件內(nèi)建有ArcCHECK絕對劑量刻度的標(biāo)準(zhǔn)程序，按照程序指導(dǎo)完成刻度。具體做法是在等效深度固體水下用電離室測量規(guī)定出束條件下的絕對劑量，在相同的出束條件下照射Arc-CHECK模體后，將電離室測量的絕對劑量輸入到程序中，完成劑量刻度。用TOMO的MVCT掃描Arc-CHECK模體，獲取模體MVCT圖像，傳輸?shù)絋OMO DQA Station軟件，生成DQA數(shù)字模體。在DQA Station中調(diào)用該DQA數(shù)字模體，將患者的TOMO計(jì)劃移植到模體上，用紅激光燈定位模體，再經(jīng)過計(jì)算得到可供執(zhí)行的DQA數(shù)字計(jì)劃。將DQA計(jì)劃的RT-PLAN和RT-DOSE兩個(gè)文件用DICOM傳輸工具導(dǎo)入到SNC Patient軟件中。

劑量驗(yàn)證:連接 SNC Patient工作站和 Arc-CHECK模體，選取SNC Patient軟件中待驗(yàn)證計(jì)劃劑量分布的計(jì)算結(jié)果，在TOMO治療機(jī)操作臺調(diào)用已完成的患者DQA計(jì)劃，按照紅激光燈擺位模體。出束照射，用SNC Patient收集測量的數(shù)據(jù)，生成劑量分布的測量結(jié)果。在Patients軟件中設(shè)置γ分析通過標(biāo)準(zhǔn)(3mm/3%)，對劑量分布的計(jì)算結(jié)果和測量結(jié)果進(jìn)行對比分析，獲得γ分析的通過率。

3 結(jié)果

對36例患者DQA計(jì)劃測量結(jié)果進(jìn)行γ分析，采用3mm/3%的Gamma分析標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算γ≤1像素點(diǎn)通過率，結(jié)果見表1。36例病人計(jì)劃劑量驗(yàn)證的γ通過率平均值為99．7% ±0．6%，而且全部大于95%的接受標(biāo)準(zhǔn)。圖3是其中一位患者劑量驗(yàn)證的γ分析圖。

圖1 ArcCheck模體結(jié)構(gòu)圖

圖2 ArcCHECK絕對劑量刻度擺位條件

圖3 36例患者中其中1例ArcCHECK測量結(jié)果γ分析圖，最上面左邊為測量結(jié)果，右邊為計(jì)算結(jié)果

圖4 在ArcCHECK模體上進(jìn)行DQA計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)靶區(qū)在模體中位置的確定

表1 36例病人Tomotherapy治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證的通過率

3 討論

ArcCHECK是一種專門為旋轉(zhuǎn)照射劑量驗(yàn)證而設(shè)計(jì)的圓柱體半導(dǎo)體4D探測器矩陣。從原理上講，它適用于Tomotherapy、RapidArc和 VMAT等旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)治療技術(shù)的劑量驗(yàn)證。由于探測器呈圓柱面排列，因此沒有角度效應(yīng)，特別適合測量旋轉(zhuǎn)治療的劑量分布。通過對36例Tomotherapy治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證的結(jié)果分析表明ArcCHECK作為一種新型的劑量測量工具，測量通過率高，結(jié)果穩(wěn)定，可用于HT治療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證。它還具有驗(yàn)證計(jì)劃設(shè)計(jì)簡便，驗(yàn)證擺位方便，測量結(jié)果顯示實(shí)時(shí)和數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

測量結(jié)果采用γ分析方法，γ值是測量得到的劑量分布、參考劑量分布(計(jì)算得到的劑量分布)和γ通過標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)，在γ＞1的區(qū)域，表明測量結(jié)果未達(dá)到通過標(biāo)準(zhǔn)，γ≤1的區(qū)域，測量結(jié)果符合通過標(biāo)準(zhǔn)［6，7］。本文采用的γ通過標(biāo)準(zhǔn)是目前常用的標(biāo)準(zhǔn)，即van Dyke［8］推薦的3mm/3%標(biāo)準(zhǔn)。從測量結(jié)果來看，γ通過率非常高，甚至有很大一部分(52．8%)病例的通過率達(dá)到100%，雖然一方面和機(jī)器精度高，治療計(jì)劃計(jì)算結(jié)果可靠有關(guān)，但也需要分析其他原因。前面介紹，模體探測器陣列的間距是10 mm，因此跟膠片比起來，測量的分辨率就要低得多，如果在探測器之間的區(qū)域存在γ值大于1的地方，用ArcCHECK測量可能就會把這些點(diǎn)漏掉而沒有檢測出來。因?yàn)閺恼w上說來，γ值小于1的點(diǎn)要大大多于大于1的點(diǎn)，因此漏掉少數(shù)大于1的點(diǎn)對結(jié)果的影響會更大。因此，很有必要增加探測器的密度以提高測量結(jié)果的可靠性。

圖4是用ArcCHECK模體進(jìn)行Tomotherapy DQA計(jì)劃設(shè)計(jì)的示意圖。雖然該模體用于Tomotherapy劑量驗(yàn)證使用方便，結(jié)果穩(wěn)定可靠，但是就目前使用的版本而言，還有需要改進(jìn)的地方。在調(diào)整靶區(qū)和模體的相對位置以獲得較好的測量結(jié)果過程中，如果靶區(qū)位置靠近人體中間，需要對模體進(jìn)行偏心移動(dòng)，使得靶區(qū)落在探測陣面上，這是由于模體中心的電離室插孔距離靶區(qū)太遠(yuǎn)，基本無法進(jìn)行靶區(qū)內(nèi)感興趣點(diǎn)絕對劑量測量，如果靶區(qū)靠近人體外周，雖然不用作偏心擺位，但是又無法測量絕對劑量，而靶區(qū)內(nèi)感興趣點(diǎn)的絕對劑量驗(yàn)證是Tomotherapy劑量驗(yàn)證的金標(biāo)準(zhǔn)，因此需要再進(jìn)行一次絕對劑量的驗(yàn)證，這不但增加了物理師的工作量，還增加了機(jī)器機(jī)時(shí)的占用和損耗，在治療病人較多的單位顯得很不經(jīng)濟(jì)。從圖3可以看出，劑量測量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行γ分析時(shí)進(jìn)行整個(gè)測量區(qū)域的分析，分析區(qū)域無法選擇和更改，這樣得到的分析結(jié)果包含的信息量較小。比如在測量通過率較低的情況下，有可能是靶區(qū)外的低劑量區(qū)結(jié)果較差，也有可能是問題出在靶區(qū)區(qū)域，需要分析靶區(qū)區(qū)域的測量結(jié)果，只進(jìn)行全測量區(qū)域分析無法得出這些結(jié)果。測量過程中的模體擺位誤差基本可保證在1mm以內(nèi)。因?yàn)槭褂肁rcCHECK模體時(shí)治療床板從虛擬等中心到機(jī)器等中心處存在垂直下降約2mm的系統(tǒng)誤差，應(yīng)在擺位時(shí)予以修正［3］

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