Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)驗(yàn)證

劉芬

【摘? 要】目的：對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)進(jìn)行驗(yàn)證，以對(duì)其臨床使用的安全性和有效性進(jìn)行分析。方法：通過對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量輸出因子進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)采用荷蘭輻射劑量測(cè)量委員會(huì)推薦的劑量學(xué)驗(yàn)證分析標(biāo)準(zhǔn)，在有關(guān)測(cè)試項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量計(jì)算精度進(jìn)行驗(yàn)證分析。結(jié)果：對(duì)比分析顯示，當(dāng)前確立的Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)劑量計(jì)算精度較好，其全部開野輸出因子的計(jì)算結(jié)果偏差均控制在1%以內(nèi)，楔形野計(jì)算結(jié)果的偏差控制也基本控制在3%以內(nèi)，而所設(shè)計(jì)的12項(xiàng)測(cè)試結(jié)果的最大平均偏差都在1%以下，與NCS推薦標(biāo)準(zhǔn)相符合。結(jié)論：Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)驗(yàn)證分析顯示精確度較高，可在臨床中投入使用。

【關(guān)鍵詞】Pinnacle;三維治療計(jì)劃系統(tǒng);劑量學(xué);驗(yàn)證

【中圖分類號(hào)】R587.1 ??????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ??????【文章編號(hào)】1004-7484（2019）06-0114-01

臨床中，治療計(jì)劃系統(tǒng)作為現(xiàn)代放療計(jì)劃設(shè)計(jì)與劑量計(jì)算使用的重要工具，其系統(tǒng)的良好運(yùn)行是確保臨床使用安全性和有效性的關(guān)鍵，同時(shí)加強(qiáng)治療計(jì)劃系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)與管理，也是醫(yī)院放射物理師的重要工作內(nèi)容。需要注意的是，臨床在進(jìn)行現(xiàn)代放療計(jì)劃設(shè)計(jì)與劑量計(jì)算過程中，所應(yīng)用的治療計(jì)劃系統(tǒng)并不是購買后就直接投入使用的，需要通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)置與驗(yàn)證分析后，對(duì)治療計(jì)劃系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型所需參數(shù)進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)，在符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定的情況下，才能夠在臨床中投入并使用，從而對(duì)該系統(tǒng)工具進(jìn)行臨床使用的安全性和有效性進(jìn)行保障。下文以Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)為例，對(duì)其劑量學(xué)驗(yàn)證及結(jié)果進(jìn)行分析，以供參考。

1材料和方法

1.1 儀器與設(shè)備

本文所驗(yàn)證分析的Pinnacle3三維治療計(jì)劃系統(tǒng)為9.10版本，劑量學(xué)驗(yàn)證分析參數(shù)測(cè)取加速器型號(hào)為瓦里安iX，點(diǎn)絕對(duì)劑量測(cè)量在PTW三維水箱中進(jìn)行，所使用儀器設(shè)備還包括PTW30013電離室，其中，該電離室的室壁外直徑為7mm，氣腔體積為0.12cm3，氣腔直徑為4mm;此外，該系統(tǒng)劑量學(xué)驗(yàn)證分析中，是采用PTW UNTDOS webline劑量?jī)x與PTW30013電離室進(jìn)行交叉校準(zhǔn)，以確保實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析順利進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

1.2 方法

根據(jù)上述提供的實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器與設(shè)備系統(tǒng)，在進(jìn)行Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)驗(yàn)證分析中，對(duì)每個(gè)點(diǎn)的劑量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量并分析三次后，以其平均值為最終結(jié)果，同時(shí)，出于對(duì)該三維治療計(jì)劃系統(tǒng)臨床使用中的輸出量穩(wěn)定性考慮，還需要在不同工作日和同一工作日內(nèi)均進(jìn)行10×10cm射野、10cm深度處劑量的重復(fù)測(cè)量，并且對(duì)其測(cè)量結(jié)果的誤差要求不超過1%。此外，在進(jìn)行上述Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量計(jì)算輸出因子分析中，除了需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)深度輸出因子進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證外，即SSD為90cm、d為10cm時(shí)，還需要對(duì)SSD為100cm、d為10cm時(shí)的輸出因子進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證，并將其作為附加深度輸出因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

在上述測(cè)試分析基礎(chǔ)上，根據(jù)荷蘭輻射劑量測(cè)量委員會(huì)（NCS）推薦的治療計(jì)劃系統(tǒng)劑量測(cè)試分析標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試分析條件設(shè)計(jì)，對(duì)該系統(tǒng)劑量計(jì)算的相對(duì)偏差與置信限度進(jìn)行測(cè)試并驗(yàn)證分析，以實(shí)現(xiàn)其劑量計(jì)算精度的評(píng)價(jià)。其中，在進(jìn)行測(cè)試條件設(shè)計(jì)中，是在NCS標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行略微改動(dòng)，根據(jù)本次測(cè)試分析的實(shí)際情況，對(duì)存在測(cè)量條件限制以及需要增加測(cè)量分析驗(yàn)證點(diǎn)的情況進(jìn)行補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)射野中心軸與另外兩條平行線在中心軸深度軸線上的點(diǎn)劑量進(jìn)行測(cè)量分析，上述所測(cè)量分析的點(diǎn)劑量除建成區(qū)內(nèi)外均為劑量梯度較小區(qū)域分布點(diǎn)，主要表現(xiàn)為SSD為100cm時(shí)，測(cè)量深度分別在1、3、5、10、15、20、25和30等不同點(diǎn)的深度輸出因子及有關(guān)測(cè)量誤差情況。

1.3 測(cè)量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證分析

根據(jù)上述方法對(duì)驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果和治療計(jì)劃系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)測(cè)量值和計(jì)算值的誤差分析按照進(jìn)行計(jì)算，并且對(duì)統(tǒng)計(jì)中所涉及計(jì)算偏差作為相對(duì)偏差進(jìn)行分析。如下式（1）所示，其中，表示點(diǎn)劑量計(jì)算值，表示點(diǎn)劑量的測(cè)量值，對(duì)攝影半影外或者是擋塊下的點(diǎn)劑量相對(duì)偏差，則通過下式（2）進(jìn)行表示，其中，表示同一深度射野中心軸的劑量測(cè)量值。

此外，針對(duì)上述驗(yàn)證分析的偏差結(jié)果，根據(jù)NCS標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，其中，對(duì)射野內(nèi)高劑量測(cè)點(diǎn)的均勻介質(zhì)與簡(jiǎn)單幾何條件下的偏差允許值為2%及以下，對(duì)楔形板、擋塊以及不均勻介質(zhì)條件的偏差控制要求在3%及以下，對(duì)更復(fù)雜條件的偏差控制要求為4%及以下;而對(duì)射野外低劑量測(cè)點(diǎn)的均勻介質(zhì)與簡(jiǎn)單幾何條件下的偏差允許值為3%及以下，對(duì)楔形板、擋塊以及不均勻介質(zhì)條件的偏差控制要求在4%及以下，對(duì)更復(fù)雜條件的偏差控制要求為5%及以下。如下式（3）所示，即為NCS推薦標(biāo)準(zhǔn)的置信限度表示公式，即為一組測(cè)試計(jì)算與測(cè)量值的相對(duì)偏差平均值，其中，為標(biāo)準(zhǔn)差，在測(cè)試計(jì)算偏差的平均值或者是計(jì)算偏差離散性過大情況下，都可能導(dǎo)致其置信限度超出相應(yīng)的限度標(biāo)準(zhǔn)。

2結(jié)果分析

根據(jù)上述驗(yàn)證分析方法，首先對(duì)SSD（源皮距）為100cm時(shí)的輸出因子計(jì)算誤差驗(yàn)證分析顯示，其開野輸出因子的計(jì)算精度非常高，其偏差均控制在1%以內(nèi)，而矩形楔形野的計(jì)算偏差相對(duì)較大，其中，以60?楔形板15×40cm射野計(jì)算偏差為最大，在SSD為90cm時(shí)達(dá)到3.4%，但仍符合NCS推薦標(biāo)準(zhǔn)的偏差要求。此外，在對(duì)系統(tǒng)點(diǎn)劑量計(jì)算中輸出因子置信限度驗(yàn)證分析顯示，雖然存在部分射野的計(jì)算偏差相對(duì)較大的情況，但是其偏差結(jié)果均在NCS標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi);同時(shí)，在附件測(cè)試分析條件中，其系統(tǒng)劑量計(jì)算的置信限度偏差驗(yàn)證分析結(jié)果顯示各項(xiàng)測(cè)量的平均偏差均低于標(biāo)準(zhǔn)差，由此可見，Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量計(jì)算精度較高，能夠在臨床中投入使用。

當(dāng)前，三維治療計(jì)劃系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用越來越普遍，它與傳統(tǒng)的二維治療計(jì)劃系統(tǒng)相比進(jìn)行劑量計(jì)算的精確度明顯提升，但同時(shí)對(duì)其在實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用的質(zhì)量要求也隨之提高。需要注意的是，三維治療計(jì)劃系統(tǒng)在臨床中應(yīng)用是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合以獲取相應(yīng)的參數(shù)結(jié)果，從而進(jìn)行劑量計(jì)算與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。因此，為確保三維治療計(jì)劃系統(tǒng)在臨床應(yīng)用的安全性與有效性，必須在使用前對(duì)實(shí)際應(yīng)用治療設(shè)備的劑量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并在三維治療計(jì)劃系統(tǒng)中輸入后，通過擬合處理以進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，避免對(duì)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)在臨床中的正常使用產(chǎn)生不利影響。根據(jù)當(dāng)前對(duì)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的驗(yàn)證分析與研究情況，其主要內(nèi)容包含在以下三個(gè)方面，即針對(duì)某些疾病類型或照射方法采用仿真體模所開展的針對(duì)性深入研究，比較常見的有乳腺癌切線照射驗(yàn)證等，其在實(shí)際驗(yàn)證分析中容易受測(cè)量方法不同，對(duì)不同系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果形成相應(yīng)的影響;此外，還包含對(duì)利用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)包，在三維治療計(jì)劃系統(tǒng)中進(jìn)行基本數(shù)據(jù)輸入并根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行計(jì)算分析，并對(duì)計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)包測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證判斷的方法，其在實(shí)際驗(yàn)證分析中由于缺乏個(gè)人的臨床使用治療機(jī)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其不能作為臨床使用驗(yàn)證結(jié)論進(jìn)行應(yīng)用;最后，還包含與本文相一致的驗(yàn)證方法，即通過對(duì)臨床使用治療機(jī)的基本參數(shù)測(cè)量，并向三維治療計(jì)劃系統(tǒng)中輸入，通過擬合處理進(jìn)行計(jì)算模型參數(shù)確定，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)及方法進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證分析。

根據(jù)上述對(duì)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)驗(yàn)證方法及其具體內(nèi)容的分析，綜合本文對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的驗(yàn)證分析結(jié)果可以看出，通過對(duì)臨床使用治療機(jī)的基本參數(shù)測(cè)量，并向三維治療計(jì)劃系統(tǒng)中輸入，進(jìn)行擬合處理以確定計(jì)算模型參數(shù)，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)及方法進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證分析，其各項(xiàng)測(cè)試與驗(yàn)證分析精度均比較高，該結(jié)果表明其能夠在臨床中使用。值得注意的是，上述驗(yàn)證分析過程中，對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)測(cè)試與驗(yàn)證操作并非一開始就實(shí)現(xiàn)較高精度的驗(yàn)證分析結(jié)果獲取，是結(jié)合齊驗(yàn)證分析過程中存在的問題進(jìn)行不同擬合分析與調(diào)整基礎(chǔ)上，通過多次驗(yàn)證最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型確定，并獲取了較高的計(jì)算精度。

3結(jié)束語

總之，通過對(duì)Pinnacle三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量學(xué)驗(yàn)證分析顯示，其系統(tǒng)劑量計(jì)算精度較高，可在臨床中投入使用。

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