瓦里安加速器高分辨多葉準(zhǔn)直器位置偏移對前列腺癌調(diào)強放射治療劑量分布的影響

游 濤，陳 飛，龔筱欽

（江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院放療科，江蘇鎮(zhèn)江212001）

瓦里安加速器高分辨多葉準(zhǔn)直器位置偏移對前列腺癌調(diào)強放射治療劑量分布的影響

游 濤，陳 飛，龔筱欽

（江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院放療科，江蘇鎮(zhèn)江212001）

目的 評價高分辨多葉準(zhǔn)直器（HDMLC）位置偏移對前列腺癌調(diào)強放射治療（IMRT）在不同劑量率下劑量分布的影響，為多葉準(zhǔn)直器（MLC）的日常質(zhì)量控制提供參考。方法 選取2014年2月至2015年4月32例前列腺癌患者，使用9個照射野IMRT計劃進行放射治療，射野間隔40°，使用瓦里安Turebeam STX加速器HDMLC、Eclipse治療計劃系統(tǒng)，模擬每個計劃在下列條件下引入固定數(shù)值（0.3、0.5、1.0、2.0 mm）的MLC位置偏差：（1）MLC X1X2方向同時擴大；（2）MLC X1X2方向同時縮小。每個計劃結(jié)果的比較使用以下2個指標(biāo)：（1）95%等劑量線適形指數(shù)（95%CI）；（2）直腸最高劑量（Rectum Dmax）。結(jié)果 （1）如果MLC沿X1X2準(zhǔn)直器方向擴大偏移大于或等于0.3 mm，則95%CI下降，Rectum Dmax增加，并且這種影響與劑量率和偏移量的增大成正比；（2）如果MLC沿X1X2準(zhǔn)直器方向縮小偏移大于或等于0.3 mm時，95%CI先增加到峰值；如果MLC縮小偏移大于或等于1.0 mm時，95%CI迅速下降，且劑量率越高下降越明顯；然而，Rectum Dmax呈明顯減少趨勢，并且這種減少與劑量率和偏移量的增大成正比。結(jié)論 HDMLC的葉片位置誤差大于0.3 mm時，前列腺癌的IMRT計劃會發(fā)生大量的劑量偏差，并且這種偏差隨著劑量率的增加更加明顯，因此MLC日常質(zhì)量保證應(yīng)將MLC平均位置誤差控制在0.3 mm以內(nèi)。

前列腺腫瘤； 放射治療劑量； 多葉準(zhǔn)直器； 位置偏移

隨著調(diào)強放射治療（IMRT）技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，作為IMRT的關(guān)鍵設(shè)備[1]，多葉準(zhǔn)直器（MLC）對于實現(xiàn)靶區(qū)劑量、保護危及器官起著至關(guān)重要的作用，而MLC的到位精度對于IMRT的劑量分布有著重要的影響，機械誤差、通訊延遲、重力影響[2]、葉片間摩擦力變化、驅(qū)動馬達故障都能導(dǎo)致MLC位置的偏移，即使微小的偏移也會導(dǎo)致劑量分布的變化[3-5]。前列腺癌的病灶和直腸等危及器官距離非常近，要實現(xiàn)靶區(qū)高劑量區(qū)域和臨近的直腸保護區(qū)域間劑量的迅速跌落，MLC的位置精度則顯得更為重要[6]。由于MLC隨機偏移的產(chǎn)生存在不確定性和隨機性，本研究主要探討不同劑量率[7]下瓦里安Turebeam STX加速器高分辨多葉準(zhǔn)直器（HDMLC）葉片整體的位置偏移[8-9]對前列腺癌放射治療計劃實際劑量分布所產(chǎn)生的影響。

1 資料與方法

1.1 資料來源 選取2014年2月至2015年4月江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院前列腺癌放射治療患者32例，由主任醫(yī)師勾畫腫瘤靶區(qū)，處方劑量每次6 Gy。

1.2 方法

1.2.1 儀器與設(shè)備 瓦里安TurebeamSTX加速器；HDMLC 120-Leaf多葉光欄，中間32對葉片等中心投影寬度為2.5 mm，兩側(cè)各14對葉片等中心投影寬度為5.0 mm，可形成最大射野22 cm×40 cm；治療計劃系統(tǒng)[10]為瓦里安Eclips 11.0計劃設(shè)計與MLC文件修改。

1.2.2 治療中心選擇 以病灶重心為計劃等中心。

1.2.3 計劃設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)IMRT計劃9個照射野[10]，每個射野間隔40°，在6X、6X_FFF能量的不同劑量率下進行計劃優(yōu)化，各能量計劃先在400劑量率下進行優(yōu)化，然后更改為不同劑量率DR 200、400、600（6X），DR 400、600、800、1 000、1 200、1 400（6X_FFF）重新進行MLC葉片運動計算。

1.2.4 誤差引入 得到各能量下不同劑量率的IMRT計劃，將每個計劃下的射野MLC文件導(dǎo)出，通過Matlab自編程序編輯MLC文件：（1）將A、B兩組葉片整體向兩側(cè)增大各+0.3、+0.5、+1.0、+2.0 mm（與原計劃MLC葉片位置相比偏移0.3、0.5、1.0、2.0 mm，但每對葉片端面距離不變）作為Ⅰ組；（2）將A、B兩組葉片整體向內(nèi)側(cè)閉合各-0.3、-0.5、-1.0、-2.0 mm（與原計劃相比每對葉片端面距離分別縮小0.6、1.0、2.0、4.0 mm）作為Ⅱ組；將修改后MLC文件導(dǎo)回原計劃相對應(yīng)的各個射野下，其余計劃參數(shù)不變，在Turebeam STX加速器上執(zhí)行驗證計劃，使用自動治療模式。

1.2.5 測量與對比 通過治療計劃系統(tǒng)瓦里安 Eclips 11.0將原始計劃和引入位置偏移計劃進行比較，通過95%等劑量線適形指數(shù)（95%CI）、直腸最高劑量（Rectum Dmax）2個指標(biāo)來評估HDMLC的位置偏移對于前列腺癌放射治療在不同能量和劑量率下劑量分布的影響。

CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），VTref—參考等劑量線與靶區(qū)重疊部分體積，VT—靶區(qū)體積 ，Vref—參考等劑量線體積。

2 結(jié) 果

2.1 如果MLC沿X1X2準(zhǔn)直器方向擴大偏移大于或等于0.3 mm，則95%CI最大可下降40%（圖1），Rectum Dmax增加可達19%（圖2）；并且這種影響與劑量率和偏移量的增大成正比。

2.2 如果MLC沿X1X2準(zhǔn)直器方向縮小偏移大于或等于0.3 mm，95%CI先增加，在0.5 mm時到峰值（射野面積縮小原射線的貢獻增加）；當(dāng)MLC縮小偏移大于或等于1.0 mm時，95%CI迅速下降，且劑量率越高下降越明顯；然而，Rectum Dmax呈明顯減少趨勢，并且這種減少與劑量率和偏移量的增大成正比（圖3、4）。

圖1 MLC沿X1X2方向增大時95%CI的變化趨勢

圖2 MLC沿X1X2方向增大時Rectum Dmax的變化趨勢

圖3 MLC沿X1X2方向縮小時95%CI的變化趨勢

圖4 MLC沿X1X2方向縮小時Rectum Dmax的變化趨勢

3 討 論

由于前列腺癌的病灶和直腸等危及器官距離非常近，IMRT靶區(qū)高劑量區(qū)域和直腸保護區(qū)域間劑量跌落梯度陡峭，MLC的位置精度對于劑量分布的影響十分明顯，當(dāng)瓦里安Turebeam STX加速器HDMLC的整體位置誤差大于0.3 mm時，前列腺癌IMRT計劃的劑量分布與原始計劃相比會產(chǎn)生明顯的劑量偏差：95%CI、Rectum Dmax有明顯偏差，而且隨著劑量率和偏移量的增加偏差更加顯著。這將會導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)劑量嚴(yán)重不足，而直腸等危及器官照射量明顯增加，從而增加腫瘤局部控制失敗和直腸等危及器官并發(fā)癥的風(fēng)險；IMRT技術(shù)中必須大量使用MLC，這就增加了MLC產(chǎn)生位置偏移的概率，通過此研究所得結(jié)果分析，HDMLC的日常質(zhì)量控制過程中應(yīng)力爭將平均位置偏移控制在0.3 mm以內(nèi)，以減少因MLC位置偏移引起的患者實際照射劑量偏差。

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Influence of position deviation of Varian accelerators high definition multi leaf collimator on dose distribution in intensity modulated radiotherapy of prostate cancer

You Tao，Chen Fei，Gong Xiaoqin
（Department of Radiotherapy，Affiliated Hospital of Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212001，China）

Objective To evaluate the influence of position deviation of high definition multi leaf collimator（HDMLC）on the dose distributionunderdifferentdose ratesinthe intensitymodulatedradiotherapy（IMRT）ofprostate cancer.Methods 32patients with prostate cancer from February 2014 to April2015 were selected and performed the radiotherapy by using the IMRT planning with 9 irradiation fields，the irradiation interval of 40°，Varian Truebeam accelerator HDMLC，Eclipse treatment planning system，the MLC position deviation of introduced fixed numerical values（0.3，0.5，1.0，2.0 mm）for each planning was under the following conditions：（1）simultaneous enlargement of MLC X1 and X2 directions；（2）simultaneous shrink of MLC X1 and X2 directions. The two indexes were used for the comparison of each planning results：（1）the 95%isodose line conformal index（95%CI）；（2）the rectum maximum dose（rectum Dmax）.Results （1）If MLC amplified deviation at the MLC X1X2 collimator directions≥0.3 mm，95%CI was decreased，while rectum Dmax was increased，moreover this influence was directly proportional to the enlargement of dose rate and deviation amount；（2）if the MLC shrunk deviation atthe MLC X1X2 collimator directions≥0.3 mm，95%CI was firstly increased to the peak value；if MLC shrunk deviation≥1.0 mm，95%CI was rapidly dropped，moreover the higher the dose，the more obvious the drop；however，rectum Dmax showed a obviously decreasing trend and this reduce was directly proportional to the dose rate and deviation amount.Conclusion If the leaf deviation of HDMLC is more than 0.3 mm，a large number of dose deviation could occur in the IMRT planning of prostate cancer，moreover this deviation could be more obvious with the increase of dose rate，therefore the MLC daily quality assurance should controlthe average MLC position deviation within 0.3 mm.

Prostatic neoplasms； Radiotherapy dosage； Multi leaf collimator； Position offset

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.005

A

1009-5519（2015）22-3380-02

2015-08-19）

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本刊編輯部

江蘇大學(xué)臨床基金項目（JDLCZX021）。

游濤（1977-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士研究生，主要從事醫(yī)學(xué)放射物理工作；E-mail：youtao_zj@163.com。