不同測量方法對鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)弧形治療驗證通過率的影響

洪 君，張 艷，張曉曄，朱志堅，石婷婷，韓濟(jì)華

0 引 言

鼻咽癌是常見的惡性腫瘤，由于其特殊的解剖結(jié)構(gòu)和對射線的敏感性，放射治療成為主要的治療方法[1-3]。近年來，容積調(diào)強(qiáng)弧形治療(volumetric intensity modulated arc therapy，VMAT)作為一種新的調(diào)強(qiáng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用到鼻咽癌治療中，它以旋轉(zhuǎn)照射為基礎(chǔ)，照射過程中機(jī)架以非勻速旋轉(zhuǎn)，同時多葉準(zhǔn)直器(MLC)和劑量率連續(xù)變化，可以大大提高照射效率，更高效地滿足靶區(qū)劑量要求[4-5]。VMAT的復(fù)雜性使得劑量驗證工作尤為重要，傳統(tǒng)的劑量檢測方法已不再適合新技術(shù)的檢測[6-8]。ArcCheck是由Sun Nuclear公司推出的一款專為VMAT技術(shù)測量而設(shè)計的三維半導(dǎo)體探陣列，是目前主流的三維劑量驗證工具[9-10]。有學(xué)者對宮頸癌的兩種驗證方式做靜態(tài)調(diào)強(qiáng)驗證時的γ通過率差異進(jìn)行研究，得出實際機(jī)架角度劑量驗證通過率更接近真實情況[11]。筆者使用ArcCheck常用的3種測量方法對鼻咽癌VMAT計劃的劑量驗證通過率大小進(jìn)行對比分析，從而指導(dǎo)臨床計劃驗證?，F(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料在我院腫瘤放療科2018年1月至10月收治的63例鼻咽癌患者中，采用單純隨機(jī)抽樣方法選取鼻咽癌28例，其中男20例，女8例，年齡33～78歲，中位年齡58歲。根據(jù)第8版AJCC鼻咽癌分期標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅱ期2例、Ⅲ期21例、ⅣA期5例。參考ICRU83號報告勾畫危及器官，同時勾畫原發(fā)腫瘤區(qū)(GTVnx)、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)腫瘤區(qū)(GTVnd)、亞臨床病灶及高危淋巴引流區(qū)(CTV)和頸部預(yù)防照射區(qū)(CTV1)，根據(jù)上述靶區(qū)外擴(kuò)0.3 cm得到相應(yīng)計劃靶區(qū)(PGTVnx、PGTVnd、PTV和PTV1)，并分別給予對應(yīng)靶區(qū)66 Gy、66 Gy、60 Gy和54 Gy的處方劑量，分30次完成治療。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號：YX-P-2020-003-01)，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器設(shè)備瑞典醫(yī)科達(dá)Versa HD型醫(yī)用直線加速器，用于執(zhí)行驗證計劃；醫(yī)科達(dá)Monaco5.11 TPS，用于放療計劃和ArcCHECK驗證計劃設(shè)計；美國SunNuclear公司的ArcCHECK半導(dǎo)體探測器陣列，用于劑量驗證，測量時使用配套的圓柱型多功能插件，相應(yīng)的分析軟件為SNC Patient。

1.3 測量方法所選患者的放療計劃均采用Monaco5.11 TPS進(jìn)行設(shè)計。計劃參數(shù)：射線能量為6 MV，照射技術(shù)為WMAT，照射野弧度為360°，最大弧的數(shù)量為2，每弧的最大控制點(diǎn)數(shù)為200，最小子野寬度為0.5 cm，通量平滑為中等平滑，計算網(wǎng)格為3 mm，不確定度為每個計劃1%。

根據(jù)國內(nèi)常規(guī)的劑量驗證方法，對每例放療計劃按照3種方法分別制作ArcCheck劑量驗證計劃。參照實際測量中ArcCHECK在治療床上的擺放位置，在TPS中添加sampleELEKTA治療床模型進(jìn)行修正。將放療計劃中機(jī)架角度歸零，在經(jīng)治療床模型修正的ArcCHECK模體圖像上進(jìn)行劑量驗證計劃設(shè)計(方法1)。將放療計劃按照實際機(jī)架角度執(zhí)行，在經(jīng)治療床模型修正的ArcCHECK模體圖像上做劑量驗證計劃(方法2)。將放療計劃按照實際機(jī)架角度執(zhí)行，在未修正治療床模型的ArcCHECK模體圖像上做劑量驗證計劃(方法3)。待驗證計劃劑量計算完成后，分別從3種方法的驗證計劃中，導(dǎo)出劑量分布文件，并導(dǎo)入SNC Patient 分析軟件中。

測量前對ArcCheck進(jìn)行劑量和矩陣一致性校準(zhǔn)[12]，使用醫(yī)科達(dá)Versa HD型醫(yī)用直線加速器按上述3種方法執(zhí)行驗證計劃。由于方法2和方法3的驗證計劃中的每個照射野的MU和 MLC走位情況完全一致，因此只需執(zhí)行方法1和2的驗證計劃即可。使用ArcCHECK得到驗證計劃的測量劑量分布，按照國際慣例，使用SNC Patient軟件分析TPS計算值與測量值在10%最大劑量點(diǎn)內(nèi)的γ通過率[13]，標(biāo)準(zhǔn)是3mm/3%，其中通過率用如下3種方式表示：相對劑量(RD)、絕對劑量全局歸一(AD)和絕對劑量本地歸一(Local)。

2 結(jié) 果

2.1 箱線圖比較結(jié)果28例鼻咽癌VMAT計劃共得到84個劑量驗證計劃，在加速器上實際測量56次，運(yùn)用SNC Patient 軟件分析得到劑量驗證通過率結(jié)果252個。方法1、方法2、方法3的RD通過率中位值分別為：100.0%、99.55%、99.40%，AD通過率中位值分別為：99.60%、99.10%、96.50%；Local通過率中位值分別為：98.75%、92.30%、85.95%。見圖1。

2.2 劑量驗證平均通過率結(jié)果在相同比對方式下，3種測量方法的劑量驗證平均通過率及配對t檢驗結(jié)果見表1。方法1、方法2、方法3在相同對比標(biāo)準(zhǔn)下，平均通過率依次降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表1 鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)弧形治療不同測量方法γ劑量驗證平均通過率比較

3 討 論

在放療前或放療中，物理師使用二維或三維劑量工具來測得放療計劃的劑量通過率，應(yīng)根據(jù)劑量通過率的大小來判斷該計劃是否能安全應(yīng)用于臨床[14-15]。由于所選病例的放療計劃參數(shù)都相同，所以影響鼻咽癌VMAT計劃的劑量驗證通過率主要因素為加速器執(zhí)行計劃時輸出劑量率的穩(wěn)定性、機(jī)架角度旋轉(zhuǎn)時的到位精度、MLC受重力影響的到位精度[16]以及治療床板的衰減[17]。本研究方法是將上述影響劑量通過率因素通過不同的測量方法分將其離出來，并對不同測量方法得出劑量驗證通過率大小作對比分析，得出相應(yīng)的影響因素所占劑量驗證通過率的大小。方法1的優(yōu)點(diǎn)是影響劑量驗證通過率的因素只為劑量率的穩(wěn)定性，可以得到較高的劑量驗證通過率，缺點(diǎn)是未考慮機(jī)架角度旋轉(zhuǎn)時的到位精度以及MLC受重力影響的到位精度，不能真實反映計劃的劑量驗證通過率。方法2的優(yōu)點(diǎn)是全面考慮了上述所有影響因素，能真實地反映計劃的劑量驗證通過率，缺點(diǎn)是要根據(jù)實際情況對治療床進(jìn)行修正，修正過程較為復(fù)雜。方法3的優(yōu)點(diǎn)是避開復(fù)雜的治療床修正過程，并且在方法1的基礎(chǔ)上又考慮了機(jī)架角度旋轉(zhuǎn)時的到位精度和MLC受重力作用到位精度的影響因素，能較為真實反映計劃的劑量驗證通過率，缺點(diǎn)是忽略了治療床對劑量驗證通過率的影響。

從圖1可以看出3種測量方法得的3mm/3% RD、AD的平均通過率全部大于95%，但從表1中可明顯看出，相同比對標(biāo)準(zhǔn)下的劑量驗證通過率中位值逐漸降低，且方法3中的部分病例的AD驗證通過率低于95%，不能滿足臨床要求。對于更嚴(yán)格的Local驗證通過率來說，下降趨勢更為明顯。表1中，3種測量方法的平均通過率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，在RD通過率之間最大差異只有0.81%，無臨床意義，即上述所有影響因素均對RD通過率無影響。方法2與方法1之間的AD通過率大小相差0.78%，無臨床意義，說明機(jī)架角度到位精度和在重力作用下的MLC到位精度對AD的平均通過率影響很小，亦可忽略不計。方法3與方法1之間的AD通過率大小相差2.37%，說明治療床對AD的平均通過率影響較大不可忽略。方法2與方法1之間的Local通過率大小相差6.59%，說明在更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)下，機(jī)架角度旋轉(zhuǎn)過程中到位精度和受重力作用MLC的到位精度的影響因素突顯出來。同時方法3與方法1之間受治療床的影響因素亦被放大，相差4.88%。方法2的測量方法更符合臨床的實際情況且平均的Local通過率大于92%，滿足臨床要求[18]。

綜上所述，與按照實際機(jī)架角度且修正治療床模型的測量方法相比，機(jī)架角度歸零的測量方法的平均劑量通過率被高估了，而按照實際機(jī)架角度且未修正治療床模型的測量方法的平均劑量通過率則被低估了，如果使用機(jī)架角度歸零的測量方法和按照實際機(jī)架角度且未修正治療床模型的測量方法進(jìn)行劑量驗證可分別適當(dāng)提高和降低標(biāo)準(zhǔn)，推薦使用按照實際機(jī)架角度且修正治療床模型的測量方法進(jìn)行劑量驗證。