靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療射野等中心選擇對二維電離室矩陣驗(yàn)證通過率的影響

【作 者】解傳濱，叢小虎，徐壽平，戴相昆，王運(yùn)來，韓璐，鞏漢順，鞠忠建，葛瑞剛，馬林

解放軍總醫(yī)院放療科，北京市，100853

靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療射野等中心選擇對二維電離室矩陣驗(yàn)證通過率的影響

【作 者】解傳濱，叢小虎，徐壽平，戴相昆，王運(yùn)來，韓璐，鞏漢順，鞠忠建，葛瑞剛，馬林

解放軍總醫(yī)院放療科，北京市，100853

探討靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃設(shè)計(jì)中射野等中心選擇對二維電離室矩陣劑量驗(yàn)證通過率的影響。選10例患者資料，以相同目標(biāo)約束條件分別設(shè)計(jì)以靶區(qū)中心(PO)、x/y方向各偏離靶中心8 cm（PX/PY）為射野等中心的3組計(jì)劃，采用PTW729二維電離室矩陣行機(jī)架角歸零式二維絕對劑量驗(yàn)證，以不同驗(yàn)證條件行計(jì)劃整體和單野γ分析。發(fā)現(xiàn)PO通過率最高，整體高于單野，PY組隨窄縫漏射量的增加而變差。表明射野等中心選擇直接影響驗(yàn)證通過率，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量靠近靶區(qū)中心。

調(diào)強(qiáng)放射治療；劑量驗(yàn)證；二維電離室矩陣；通過率

調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)是一種復(fù)雜的精確治療手段，其設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)，如CT定位、靶區(qū)勾畫、加速器參數(shù)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)热魏挝⑿≌`差，都可能導(dǎo)致最終劑量分布的較大偏離[1]，因此治療前需行劑量驗(yàn)證，以確保復(fù)雜的劑量分布準(zhǔn)確地傳輸?shù)交颊唧w內(nèi)[2-3]。常規(guī)驗(yàn)證通常需進(jìn)行點(diǎn)劑量和面劑量的驗(yàn)證[4]。二維電離室矩陣以方便、快捷、高效等特點(diǎn)成為調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證中最普遍的工具之一[5-6]，且常用方法多為將射野角度歸零后對計(jì)劃進(jìn)行測量驗(yàn)證。而隨著加速器非對稱準(zhǔn)直技術(shù)的發(fā)展，計(jì)劃設(shè)計(jì)中射野等中心的選擇克服了需在靶區(qū)中心的約束。因此很多單位在加速器圖像引導(dǎo)技術(shù)開展基礎(chǔ)上選擇直接利用定位標(biāo)記點(diǎn)作為射野等中心進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，或者在療程中改野、再程放療時(shí)通過使用不對稱野設(shè)計(jì)保持原等中心位置不變，從而簡化了流程，排除了二次復(fù)位誤差。但由此帶來的劑量不確定性以及對二維電離室矩陣劑量驗(yàn)證通過率的影響卻無相關(guān)報(bào)道。本研究通過比較射野等中心偏離靶區(qū)與以靶區(qū)為中心的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃驗(yàn)證通過率情況，統(tǒng)計(jì)分析其不同條件下的差異，探討靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療射野等中心選擇對二維電離室矩陣劑量驗(yàn)證γ通過率的影響，以期為臨床工作提供參考。

1 材料和方法

1.1 設(shè)備與儀器

研究選用醫(yī)科達(dá)Synergy雙光子加速器，最大射野40 cm×40 cm，MLC在等中心高度的投影寬度為1 cm，計(jì)劃系統(tǒng)為飛利浦Pinnacle 9.2。驗(yàn)證設(shè)備為PTW二維電離室矩陣 OCTAVIUS Detector 729及其分析軟件VeriSoft(Version 5.1)，在矩陣上下各加4.2 cm、

4 cm固體水（RW3 slab phantom 30 cm×30 cm）形成驗(yàn)證模體組合。

1.2 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

選取10例于2014年10月～2015年1月在解放軍總醫(yī)院海南分院接受放射治療的患者圖像及輪廓資料，其中肺癌3例，胸腺瘤3例，乳腺癌2例，直腸癌2例。將靶區(qū)幾何中心定義為原點(diǎn)O，x軸上距離O點(diǎn)8 cm處定義為X點(diǎn)，y軸距離O點(diǎn)8 cm處定義為Y點(diǎn)，偏離方向視病例靶區(qū)分布情況而定。分別以O(shè)、X、Y點(diǎn)為射野等中心設(shè)計(jì)三組靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃，定義為PO、PX、PY。所有計(jì)劃均采用5個(gè)主野，最大子野數(shù)限制為50，最小子野面積8 cm2，子野最小跳數(shù)8 MU，要求每例3個(gè)計(jì)劃均采用相同目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1.3 驗(yàn)證計(jì)劃制定與實(shí)施

將驗(yàn)證模體復(fù)制到各計(jì)劃束流場中，各射野等中心設(shè)置到矩陣測量中心并將機(jī)架角度統(tǒng)一歸零。重新行劑量計(jì)算后在plannar dose 選項(xiàng)中設(shè)置驗(yàn)證參數(shù)并以ASCII碼形式導(dǎo)出各射野及整體計(jì)劃在矩陣測量中心層面劑量分布文件。

對加速器行嚴(yán)格劑量刻度后按計(jì)劃擺位要求對各組驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施測量，并對每個(gè)射野測量結(jié)果進(jìn)行預(yù)存以用于驗(yàn)證分析。

1.4 驗(yàn)證分析

根據(jù)PTW驗(yàn)證軟件所提供的兩種分析方法(Local Dose，Max Dose)，將2種有效測量點(diǎn)設(shè)定閾值條件(10% of max.dose，5% of max.dose)與(3 mm，3%)、(2 mm，2%)2種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組合，分別對計(jì)劃整體及單野行絕對劑量γ驗(yàn)證分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用Spss18.0 軟件，選用配對t檢驗(yàn)，P＜ 0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 整體通過率

將每個(gè)計(jì)劃測量的5個(gè)射野數(shù)據(jù)進(jìn)行整體讀取，與行鏡像轉(zhuǎn)換及單位統(tǒng)一后計(jì)劃整體計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對劑量比較，其不同分析條件下γ通過率如表1所示。從驗(yàn)證結(jié)果可看出采用Max Dose評(píng)價(jià)方法整體通過率明顯高于Local Dose，尤其在PX計(jì)劃組。在Local Dose評(píng)價(jià)方法下，隨著設(shè)定閾值降低，各計(jì)劃組通過率均有變差趨勢。而對三組計(jì)劃進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在各分析條件下PO計(jì)劃組皆獲得了最高通過率，且在Local Dose下這種優(yōu)勢更為明顯。由于PY計(jì)劃射野邊緣到中心范圍漏射造成的低劑量區(qū)域增加造成其通過率整體偏低（如圖1所示），但與PX組差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 不同分析條件下各計(jì)劃組整體絕對劑量驗(yàn)證 γ 通過率比較（%）Tab.1 The γ-analysis passing rates for the whole plan using the diffent standards(%)

表2 不同分析條件下各計(jì)劃組單野絕對劑量驗(yàn)證 γ 通過率比較（%）Tab.1 The γ-analysis passing rates for the each beam using the diffent standards (%)

圖1 一例患者三種計(jì)劃二維電離室矩陣測量與計(jì)劃計(jì)算結(jié)果γ分析（3 mm, 3% of Local Dose，設(shè)定閾值： 10% of max.dose）Fig.1 The γ-analysis of the planned and the measured values with 2DArrayion chamber for the 3 plans (3mm, 3% of Local Dose, Suppress 10% of max.dose）

2.2 單野通過率

將10例患者三組計(jì)劃共計(jì)150個(gè)射野分別行測量與計(jì)算結(jié)果絕對劑量驗(yàn)證比較，其結(jié)果體現(xiàn)出與整體分析相類似趨勢，如表2所示。但在各分析件下各射野的平均通過率均小于整體。而在單野比較分析中發(fā)現(xiàn)當(dāng)射野中心在射野范圍內(nèi)時(shí)通過率普遍偏高，而隨著投照范圍偏離射野中心距離的加大，通過率會(huì)明顯變差，尤其在PY組這種趨勢更為明顯。

3 討論

二維電離室矩陣作為目前常用的驗(yàn)證設(shè)備，通過電離室陣列直接測量照射野強(qiáng)度分布，極大簡化了驗(yàn)證流程、提高了工作效率，其在 IMRT劑量驗(yàn)證的應(yīng)用是可行的[7-9]。賈明軒等[10]研究表明PTW729 二維電離室矩陣具有很好的劑量學(xué)特性：絕對劑量和相對劑量測量誤差分別小于2.1%、3.8%，劑量線性誤差小于0.2%，能量響應(yīng)誤差小于1.2%。但在低劑量區(qū)域，其測量誤差會(huì)明顯增大[11]，因此其分析軟件做了有效測量點(diǎn)最低劑量閾值的設(shè)置，以排除由此帶來的影響。而相關(guān)單位臨床應(yīng)用多是采用矩陣與普通固體水組合，為了避免角度響應(yīng)帶來的測量誤差，驗(yàn)證過程需將計(jì)劃所有射野進(jìn)行機(jī)架歸零設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)平面劑量的有效測量。而當(dāng)計(jì)劃射野等中心偏離靶區(qū)（主要是x方向）時(shí)，歸零后各野投照范圍會(huì)在測量平面上“平鋪”造成實(shí)際測量區(qū)域的擴(kuò)大以及低劑量范圍的增加（如圖1PX所示）；Synergy加速器在調(diào)強(qiáng)實(shí)施過程中雖然具備鉛門跟隨功能，但其y鉛門無法過中心的限制使得y向偏離的部分子野存在窄縫漏射，這勢必造成正常組織低劑量輻射的增加以及由此帶來的劑量測量不確定性，而本研究結(jié)果很好的證實(shí)了這一點(diǎn)。PX組單野驗(yàn)證通過率偏低情況可能由于MLC長距離運(yùn)動(dòng)所致到位精度降低所致，其具體影響還需臨床的進(jìn)一步研究。

PTW分析軟件提供了兩種分析方法，即Local Dose和Max Dose。 在Local方式下，各點(diǎn)劑量誤差計(jì)算公式為D=，而Max Dose公式為，其中V為比較點(diǎn)（i, j）劑量值，R為參考點(diǎn)（i, j）劑量值，R(max)為參考面上最大劑量點(diǎn)值。由此可以看出，選用Max Dose分析方法無疑降低了點(diǎn)對點(diǎn)的比較誤差進(jìn)而提高了驗(yàn)證通過率。柏朋剛等[12]研究表明調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證中采用不同工具、評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)之間無可比性，通過率差異可以是工具、評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)任意的一種或幾種組合因素所造成的。因此，各放療單位在開展調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證工作中應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況制定相應(yīng)的驗(yàn)證方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

在二維劑量驗(yàn)證過程中，未能考慮實(shí)際機(jī)架角度的影響，同時(shí)由于實(shí)施計(jì)劃為二次計(jì)算后重新傳輸，也就缺失了對實(shí)際患者治療數(shù)據(jù)傳輸過程的驗(yàn)證。

4 結(jié)論

射野等中心的選擇會(huì)直接影響二維電離室矩陣驗(yàn)證通過率，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量靠近靶區(qū)中心。而y方向偏離所造成的窄縫漏射和由此導(dǎo)致的正常組織低劑量輻射增加應(yīng)在計(jì)劃設(shè)計(jì)中予以重視。

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The Dose Effect of Isocenter Selection during IMRT Dose Verification with the 2D Chamber Array

【W(wǎng)riters】XIE Chuanbin, CONG Xiaohu, XU Shouping, DAI Xiangkun, WANG Yunlai, HAN Lu, GONG Hanshun, JU Zhongjian, GE Ruigang , MA Lin
Department of Radiotherapy, PLA General Hospital, Beijing, 100853

To investigate the dose effect of isocenter difference during IMRT dose verification with the 2D chamber array. The samples collected from 10 patients were respectively designed for IMRT plans, the isocenter of which was independently defined as PO, PXand PY. POwas fixed on the target center and the other points shifted 8cm from the target center in the orientation of x/y. The PTW729 was used for 2D dose verification in the 3 groups which beams of plans were set to 0°. The γ-analysis passing rates for the whole plan and each beam were gotten using the different standards in the 3 groups, The results showed the mean passing rate of γ-analysis was highest in the POgroup, and the mean passing rate of the whole plan was better than that of each beam. In addition, it became worse with the increase of dose leakage between the leaves in PYgroup. Therefore, the determination of isocenter has a visible effect for IMRT dose verification of the 2D chamber array, The isocenter of the planning design should be close to the geometric center of target.

IMRT, dose verification, 2D chamber array, passing rate

R815

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.03.019

1671-7104(2015)03-0222-03

2015-01-15

解傳濱，E-mail: xiechuanbin2003@163.com