不同準(zhǔn)直器角度對(duì)基于EPID的直腸癌調(diào)強(qiáng)劑量驗(yàn)證的影響

張 云 劉楚基 麥燕華

直腸癌是常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，隨著生活水平的不斷升高，我國(guó)直腸癌的發(fā)病率逐年增長(zhǎng)，在常見(jiàn)惡性腫瘤中居第4～6位[1]。近年來(lái)，隨著高端放射治療技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)精準(zhǔn)放射治療概念的認(rèn)識(shí)不斷深入，調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiotherapy，IMRT)、容積調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)以及螺旋斷層放射治療(TOMO Therapy)等先進(jìn)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。伴隨著二維及三維劑量驗(yàn)證工具的不斷完善，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放射治療的高重復(fù)性提供了有力的技術(shù)保障。

盆腔腫瘤具有靶區(qū)體積較大、形狀較規(guī)則以及危及器官(organ at risk，OAR)數(shù)量較少的特點(diǎn)。諸多研究表明，因VMAT照射技術(shù)具有計(jì)劃設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單、優(yōu)化迭代效率較高、靶區(qū)劑量適形度較好、劑量分布均勻度較高、治療時(shí)間較短[2]等諸多優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際臨床工作中獲得了廣大醫(yī)師、物理師、放射治療技師的高度青睞，易于被臨床醫(yī)師和物理師作為優(yōu)先選擇所應(yīng)用；但是，在VMAT計(jì)劃的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程中，受到較多參數(shù)的限制和影響，其中就包括了拉弧的角度范圍和不同準(zhǔn)直器角度的影響。本研究采用電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)劑量驗(yàn)證系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)14例直腸癌患者的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ通過(guò)率和γ值結(jié)果的分析，探討不同準(zhǔn)直器角度對(duì)基于EPID的直腸癌調(diào)強(qiáng)劑量驗(yàn)證的影響，旨在研究準(zhǔn)直器角度的選擇，對(duì)Ⅲ～Ⅳ期直腸癌VMAT計(jì)劃PD劑量驗(yàn)證的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機(jī)選取2018年6月至2019年5月于湛江中心人民醫(yī)院就診的14例直腸癌Ⅲ～Ⅳ期患者，其中男性6例，女性8例(比例為3∶4)；年齡29～83歲，中位年齡為58.4歲。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)體積為943.2～1697.4 cm3，平均體積為1269.9 cm3。

1.2 儀器設(shè)備

采用Somatom Definition AS型大孔徑20排CT模擬定位機(jī)(德國(guó)SIEMENS公司)；Varian Trilogy直線(xiàn)加速器(美國(guó)瓦里安公司)。

1.3 CT圖像采集及靶區(qū)勾畫(huà)

(1)CT圖像采集。所有患者均使用大孔徑20排CT模擬定位機(jī)采集圖像，掃描條件為250 mA，140 kV，患者取仰臥位，用負(fù)壓真空袋進(jìn)行體位固定，將掃描的CT圖像導(dǎo)入至Varian Eclipse13.6計(jì)劃系統(tǒng)中。

(2)靶區(qū)勾畫(huà)。內(nèi)容包括勾畫(huà)腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)及臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)；并在上、下、左、右、前、后6個(gè)方向均外擴(kuò)0.6 cm，生成PTV；勾畫(huà)OAR包括膀胱、直腸、小腸、結(jié)腸、雙腎、股骨頭及脊髓等；PTV處方劑量為50 Gy，采用常規(guī)分割照射為2 Gy/(F·D)，25 F[3]。

1.4 計(jì)劃設(shè)計(jì)及評(píng)估

使用Varian Eclipse13.6計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)及制作。先選取一例直腸癌患者做10個(gè)單中心、雙全弧VMAT計(jì)劃[4]；準(zhǔn)直器角度分別為(0°，0°)、(0°，10°)、(0°，20°)、(0°，30°)、(0°，40°)、(0°，90°)、(10°，350°)、(15°，345°)、(20°，340°)和(30°，330°)，10個(gè)VMAT計(jì)劃的PTV處方劑量及OAR的限量均滿(mǎn)足臨床要求。

1.5 劑量驗(yàn)證

使用Varian Trilogy直線(xiàn)加速器自帶的EPID劑量驗(yàn)證系統(tǒng)分別生成10個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃，該系統(tǒng)有限探測(cè)范圍:左右AB(X)方向?yàn)?0 cm，頭腳GT(Y)方向?yàn)?0 cm。用距離符合度3 mm，標(biāo)準(zhǔn)劑量差異3%的臨床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行γ通過(guò)率的分析，從10個(gè)結(jié)果中選擇γ通過(guò)率及平均γ值最差及最佳的兩組角度，即(0°，0°)、(30°，330°)。將兩種角度用于其他13例患者，并做PD驗(yàn)證計(jì)劃，然后進(jìn)行γ通過(guò)率分析和比較[5-6]。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。采用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)兩種準(zhǔn)直器角度劑量驗(yàn)證的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 1例患者的10個(gè)準(zhǔn)直器角度PD計(jì)劃γ通過(guò)率

(1)利用Varian PD計(jì)劃劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)10個(gè)PD計(jì)劃結(jié)果進(jìn)行γ通過(guò)率分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 1例直腸癌患者的10個(gè)準(zhǔn)直器角度的PD計(jì)劃γ通過(guò)率

(2)1例患者的準(zhǔn)直器角度(30°，330°)γ分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 直腸癌PD計(jì)劃的γ分析

2.2 14例患者兩種準(zhǔn)直器角度γ通過(guò)率

(1)在14例患者中，每例患者采取兩種準(zhǔn)直器角度(0°，0°)和(30°，330°)的PD計(jì)劃，共計(jì)28個(gè)，EPID劑量驗(yàn)證系統(tǒng)的有效探測(cè)范圍是30 cm×40 cm(AB=40 cm；GT=30 cm)，像素矩陣768×1024，像素為0.39 mm×0.39 mm，分別對(duì)28個(gè)PD計(jì)劃的驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行γ通過(guò)率及平均γ值的分析比較，28個(gè)計(jì)劃中有2個(gè)計(jì)劃的γ通過(guò)率＜95%，視為不合格，合格率為92.86%。兩種準(zhǔn)直器角度(0°，0°)和(30°，330°)的γ通過(guò)率的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為(97.72±1.84)%和(99.26±0.35)%，兩種準(zhǔn)直器角度劑量驗(yàn)證數(shù)據(jù)的γ通過(guò)率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.549，P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表2 14例患者兩種準(zhǔn)直器角度的PD計(jì)劃γ通過(guò)率

(2)兩種準(zhǔn)直器角度的通過(guò)率具有差異，準(zhǔn)直器角度為(30°，330°)的計(jì)劃γ通過(guò)率普遍高于(0°，0°)角度，且均能達(dá)到98%以上，平均γ值也更小更優(yōu)，其對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 γ通過(guò)率(3 mm，3%標(biāo)準(zhǔn))及平均γ值

3 討論

隨著VMAT技術(shù)在臨床腫瘤放射治療中的普及性應(yīng)用，與其相伴而生的放射治療的質(zhì)量保證及質(zhì)量控制就變得越來(lái)越重要。當(dāng)前，越來(lái)越多的劑量驗(yàn)證工具和驗(yàn)證方法被廣泛應(yīng)用于臨床，如MatriXX、ArcCHECK，Mapcheck、PTW 4D以及COMPASS等劑量驗(yàn)證工具[7]。不同的工具和方法均是要達(dá)到不斷提高質(zhì)量保證和質(zhì)量控制水平的應(yīng)用目的。本研究所使用的EPID劑量驗(yàn)證工具是基于非晶硅電子射野影像裝置，具有分辨率高、操作簡(jiǎn)便，即時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被用于調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量驗(yàn)證中，因其無(wú)需接線(xiàn)、無(wú)需計(jì)劃的導(dǎo)出導(dǎo)入，深受青睞[8-10]。本研究所測(cè)得兩種準(zhǔn)直器角度的28個(gè)直腸癌PD驗(yàn)證計(jì)劃γ通過(guò)率均＞90%，95%以上的占總數(shù)的92.86%。尤其是準(zhǔn)直器角度為(30°，330°)的計(jì)劃，合格率100%。

準(zhǔn)直器角度的選擇對(duì)于劑量驗(yàn)證的γ通過(guò)率有很大影響，雖然γ通過(guò)率總體較好，但兩兩對(duì)比有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。限于單一病種患者數(shù)量的限制，本研究的分析結(jié)果缺少更大樣本數(shù)據(jù)的支撐，如能繼續(xù)增加樣本數(shù)量、采用多種二維或三維劑量驗(yàn)證工具對(duì)同一計(jì)劃進(jìn)行佐證性測(cè)量、多選擇一些準(zhǔn)直器角度做計(jì)劃、再將結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證、對(duì)比，可能會(huì)使得結(jié)果更加完善、更具有說(shuō)服力。

4 結(jié)語(yǔ)

基于Varian的EPID系統(tǒng)的劑量驗(yàn)證，不同準(zhǔn)直器角度對(duì)直腸癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量驗(yàn)證的γ通過(guò)率有一定的影響，掌握這個(gè)影響規(guī)律，為放射治療中在VMAT計(jì)劃設(shè)計(jì)階段評(píng)估不同準(zhǔn)直器角度射野的PD劑量驗(yàn)證結(jié)果，提供有益的參考數(shù)據(jù)。