機架角度和劑量率對調(diào)強驗證通過率的影響

周吉祥，宋怡兵，繆繼東，蔡典琨，胡勝榮

機架角度和劑量率對調(diào)強驗證通過率的影響

周吉祥，宋怡兵，繆繼東，蔡典琨，胡勝榮

目的：檢驗加速器的機架角度和劑量率的改變是否引起實際輸出劑量分布和調(diào)強驗證通過率的變化。方法：選取2014年1月至6月接受放療的8例惡性腫瘤患者制訂放療計劃，將計劃的射野機架角分別置為0°和其他非0°機架角度30、60、300、330°，每個計劃用2種劑量率（300和600 MU/min）出束。采用SPSS 19.0軟件對8例治療計劃的劑量驗證γ通過率進行t檢驗。結(jié)果：在機架角度為0°的情況下，以不同的劑量率出束，γ通過率無顯著變化；在機架角度為300和330°情況下，以高劑量率出束，γ通過率降低。結(jié)論：應(yīng)定期對加速器進行性能檢測，并對調(diào)強放療計劃進行劑量驗證，確保在高劑量率和非0°機架角度時劑量輸出的準確性。

機架角度；劑量率；放射治療；劑量驗證；γ通過率

0　引言

質(zhì)量保證與質(zhì)量控制是放射治療的重要內(nèi)容。隨著使用多葉準直器（multi-leaf conllimator，MLC）實現(xiàn)的調(diào)強放療技術(shù)（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）逐漸普及，相應(yīng)的調(diào)強計劃驗證系統(tǒng)就應(yīng)運而生。在放療實施前，必須針對患者的治療計劃進行放射劑量學(xué)驗證，以保障惡性腫瘤患者所受到照射劑量的分布與治療計劃的劑量分布一致，從而盡可能減少放療并發(fā)癥的產(chǎn)生，提高腫瘤的治愈率[1-2]。在IMRT治療計劃的劑量驗證中，由于二維電離室矩陣和固體水操作簡便、快捷且成本較低，在各級醫(yī)療機構(gòu)得到了普遍使用。通常是將IMRT治療計劃中所有射野移植到夾有二維電離室矩陣的固體水模體中，并將驗證計劃的所有機架角度歸一化到0°，測量各射野在固體水中某一深度（通常深度為5 cm）層面的劑量分布，通過Gamma分析得到劑量驗證γ通過率[3-5]。劑量驗證γ通過率的要求為：位置誤差＜3 mm、劑量誤差＜3%條件下，通過率＞90%。而實施治療計劃時，IMRT計劃的機架角度并不都為0°，因此驗證計劃與實施放療的治療計劃的射野參數(shù)存在重要的差異。MLC在機架角度為非0°情況下，其運動速度可能受到自身重力的影響，其運動到位精度可能與在0°時不完全相同，從而形成不同的劑量分布，劑量驗證的γ通過率也可能與原計劃不同[6-8]。本研究旨在用二維電離室矩陣檢驗非0°機架角度和不同劑量率是否引起實際劑量分布和劑量驗證γ通過率的變化。

1　材料與方法

1.1直線加速器

我院于2011年8月投入使用VARIAN2300iX直線加速器（配備Millennium120葉MLC）。在等中心平面上該MLC中間是40對寬0.5 cm的葉片，兩旁各有10對寬1.0 cm的葉片，最大射野40 cm×40 cm，由120個伺服電動機控制各葉片獨立運動。

1.2PTW二維電離室矩陣劑量驗證系統(tǒng)

德國PTW公司生產(chǎn)的二維電離室矩陣劑量驗證系統(tǒng)包括電離室面板（型號PTW-729）、接口電路、控制器和數(shù)據(jù)采集處理軟件等幾部分。電離室面板由729個氣體電離室規(guī)則排列組成。PTW公司生產(chǎn)的白色固體水RW3密度為1.045 g/cm3，相對于水的電子密度為1.012，每塊大小為40 cm×40 cm，利用不同厚度（1、2、5、10 mm）的薄板可組合任意測量深度。軟件包括PTW的MatrixScan1.1（用于數(shù)據(jù)采集）和VeriSoft2.11（用于分析吸收劑量及其分布）。

2　結(jié)果

在不同的機架角度時，劑量驗證的γ通過率見表1、2。從表1可知，在300 MU/min劑量率、非0°的機架角度的情況下，實際測量到的劑量分布與在0°機架角度時無顯著差異。從表2可知，在600 MU/min劑量率、非0°的機架角度的情況下，實際測量到的劑量分布與0°機架角度有顯著差異。表1和表2中0°機架角的組間對比t檢驗（α=0.05）無顯著差異（|t|=0.093），說明劑量儀在不同的劑量率下都有很好的劑量響應(yīng)。MLC在機架角度為0°、劑量率為300 MU/min時，運動到位精度好。在劑量率為600 MU/min、機架角度為30和60°時，γ通過率與機架角度為0°時比較均無顯著變化（|t|=1.08、|t|=1.082）。機架角度為300和330°時，γ通過率顯著降低（|t|=3.464、|t|=3.06）。

表1　不同機架角度時的γ通過率（3%/3 mm，300 MU/min劑量率）%

表2　不同機架角度時的γ通過率（3%/3 mm，600 MU/min劑量率）%

3　討論

用二維電離室矩陣進行調(diào)強驗證在許多醫(yī)院得到了廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)情況下都是采取將機架角度歸一化到0°進行劑量驗證，這種方式便于進行模體擺位，提高工作效率[9]。但有學(xué)者認為，在不同的機架角度時，MLC的運動速度和位置可能會發(fā)生改變[10-11]。對于動態(tài)調(diào)強來說，MLC的運動速度直接與加速器的輸出劑量率相關(guān)。對于同樣的通量，輸出劑量率越大，則MLC的平均運動速度越快。在0°機架角度下，MLC的驅(qū)動系統(tǒng)只需克服MLC水平滑動的摩擦阻力，運動速度的改變不會引起劑量分布的改變，本文的研究結(jié)果也與上述一致。但在非0°機架角度，MLC的驅(qū)動系統(tǒng)還需克服MLC自身的重力，在大劑量率出束情況下，MLC驅(qū)動系統(tǒng)的負荷可能會顯著增加，其運動精度可能會受到一定的影響[12-13]。在本研究中，機架角度為300°時，MLC的運動方向與重力的方向所呈夾角為60°，MLC運動所需克服的重力較大，劑量驗證的γ通過率最低，這一結(jié)果也與上述研究結(jié)論一致。MLC具有最大運動速度限制，如果出束時MLC的位置不能及時達到計劃預(yù)定的位置，加速器會自動降低劑量率以適應(yīng)MLC的速度，劑量率過低時會出現(xiàn)低劑量連鎖停止治療，這就可能

（????）（????）會導(dǎo)致實際的劑量分布與計劃的劑量分布的差異性變大。

有學(xué)者研究得出，調(diào)強計劃的劑量率每增加100 MU/min會導(dǎo)致計劃的總劑量增加4%～6%。在采用滑動窗口技術(shù)的調(diào)強放療中，對低通量的區(qū)域，MLC主要起遮擋作用，以減少危及器官的照射。如果增加劑量率，則會有更多的射線漏射到危及器官上，甚至可能增加二次患癌的風(fēng)險。用更高的劑量率進行治療照射可減少每個患者的治療時間，減少每次擺位后患者體位的改變對劑量分布的影響[13-14]。但是放療物理師在做計劃時，也應(yīng)充分考慮使用高劑量率可能對MLC運動精度和劑量分布的影響，不宜盲目提高劑量率來節(jié)約照射時間。所以放療物理師應(yīng)定期用二維電離室矩陣對加速器進行性能檢測和對IMRT放療計劃進行劑量驗證，確保在高劑量率和非0°機架角度時劑量輸出的準確性。

[1] 陳維軍，狄小云.調(diào)強放療的劑量學(xué)驗證研究進展[J].腫瘤學(xué)雜志，2011，17（1）：67-70.

[2] 肖鋒，孫朝陽，石梅，等.鼻咽癌動態(tài)調(diào)強放療計劃的劑量學(xué)驗證[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2007，15（2）：178-182.

[3]王運來，戴相昆，謝耩.二維電離室矩陣在調(diào)強放療劑量驗證中的應(yīng)用[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志，2008，17（2）：150-153.

[4]Poppe B，Blechschmidt A，Djouguela A，et al.Two dimensional ionization chamber arrays for IMRT plan verification[J].Med Phys，2006，33（4）：1 005-1 015.

[5]LI J G，YAN G，LIU C.Comparison of two commercial detector arrays for IMRT quality assurance[J].J Appl Clin MedPhys，2009，10（2）：2 942.

[6]ZHANG Yu-hai，LI Yue-min，XIA Huo-sheng.Impact of dose rates on the position accuracy of multi-leaf collimator[J].Radiat Phys Chem，2012，81（12）：1 813-1 816.

[7]李志聰，李陸軍，余海坤，等.通過劑量驗證檢測MLC運動的準確性[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（9）：97-99.

[8]Angelo F M，Chiara B，Stefania G.Gantry angle dependence in IMRT pre-treatment patient-specific quality controls[J].Phys Medica，2013，29（2）：204-207.

[9]Anup K B，Suresh C S，Bhupendra R，et al.Study of 2D ion chamber array for angular response and QA of dynamic MLC and pretreatment IMRT plans[J].Rep Prac Oncol Radiother，2009，14（3）：89-94.

[10]李長虎，田衛(wèi)群，徐利明，等.不同機架角度時瓦里安多葉準直器葉片到位精度分析[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012，29（2）：3 247-3 249.

[11]孟慧鵬，孫小喆.劑量率和準直器角度對二維電離室矩陣調(diào)強驗證Gamma通過率的影響[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2014，31（1）：4 608-4 611.

[12]BAI S，LI G J，WANG M J，et al.Effect of MLC leaf position，collimator rotation angle，and gantry rotation angle errors on intensity-modulated radiotherapy plans for nasopharyngeal carcinoma[J].Med Dosi，2013，38（2）：143-147.

[13]Ghasroddashti E，Smith W L，Quirk S，et al.Clinical consequences of changing the sliding window IMRT dose rate[J].J Appl Clin Med Phys，2012，13（4）：4-12.

[14]Krzysztof S，Aleksandra G，Wojciech O.Beam rate influence on dose distribution and fluence map in IMRT dynamic technique[J].Rep Prac Oncol Radiother，2012，17：97-103.

（收稿：2014-12-20修回：2015-06-25）

γ passing rate for IMRT verification affected by gantry angle and dose rate

ZHOU Ji-xiang,SONG Yi-bing,MIAO Ji-dong,CAI Dian-kun,HU Sheng-rong
（Department of Oncology,Zigong NO.4 People's Hospital,Zigong 643000,Sichuan Province,China）

Objective To detect effects of gantry angle and dose rate on dose distribution and γ passing rate for IMRT verification.Methods Radiotherapy plans were formed for eight patients with malignant tumors registered from January 2014 to June 2014,and each plan involved in the gantry angles of 0,30,60,300 and 330°and the dose rates of 300 and 600 MU/min.t test was carried out with SPSS 19.0 software for the γ passing rate of the eight plans.Results In case of the gantry angle of 0°,the dose rate had no significant effect on γ passing rate.In case of the gantry angles of 300 and 330°,high dose rate resulted in decreased γ passing rate.Conclusion Accelerator performance test and dose verification of IMRT have to be executed periodically to ensure the accuracy of output dose in case of high dose rate and non-zero gantry angle.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：98-99，102]

gantry angle;dose rate;radiotherapy;dose verification;γ passing rate

[中國圖書資料分類號]R318.6；TH774A

1003-8868（2015）10-0098-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.098

周吉祥（1981—），男，助理工程師，主要從事放療物理學(xué)方面的研究工作。

643000四川自貢，自貢市第四人民醫(yī)院腫瘤科（周吉祥，宋怡兵，繆繼東，蔡典琨，胡勝榮）

1.3校準二維電離室矩陣

為保證二維電離室測量結(jié)果的準確性，在進行劑量測量前對二維電離室矩陣劑量學(xué)特性進行系統(tǒng)測試。用PTWUNIDOS劑量儀和0.6 cm3Farmer型電離室（型號PTW30013）在10 cm×10 cm照射野、源皮距100 cm、加速器預(yù)置100 MU條件下對加速器進行劑量輸出校準。在相同條件下，將二維電離室矩陣放置在固體水中進行劑量測量，與Farmer型電離室的劑量測量對比，得出二維電離室矩陣吸收劑量修正系數(shù)k[3]。

1.4針對患者調(diào)強放療計劃的驗證

選取2014年1月至6月于本科接受放療的8例惡性腫瘤患者。治療計劃系統(tǒng)使用Eclipsev8.6，計劃采用動態(tài)調(diào)強技術(shù)在VARIAN2300iX加速器上實施照射。將二維電離室矩陣和RW3固體水模作CT掃描，CT圖像傳送至治療計劃系統(tǒng)經(jīng)三維重建得到數(shù)字模體。將評估合格后的患者治療計劃移植到數(shù)字模體上進行吸收劑量的計算。將計劃的所有射野機架角分別置為0°和其他非0°機架角度——30、60、300、330°，以便檢驗在機架角度變?yōu)榉?°時模體中的劑量變化情況。

用電子水平儀將固體水模體的平面沿加速器治療床左右方向傾斜預(yù)定的非0°角度，用自制的模體支架將RW3固體水模固定，并旋轉(zhuǎn)機架，使射線束的中軸方向與二維電離室矩陣的測量平面垂直，以獲得在不同的機架角度時模體中的實際劑量分布。每個射野用2種劑量率（300和600 MU/min）出束以探討劑量率對實際劑量分布的影響。

用VeriSoft軟件分析結(jié)果，注意輸入吸收劑量修正系數(shù)k，并和機架角度為0°時的劑量分布進行比較，記錄在不同的非0°機架角度照射所得的劑量分布與在0°機架角度時的3%/3 mm γ通過率。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用SPSS19.0軟件對8例治療計劃的驗證通過率進行分析比較。分析數(shù)據(jù)差別采用t檢驗的方法，檢驗水準α=0.05。