調(diào)強放射治療計劃驗證不同伽馬通過率評估標(biāo)準(zhǔn)下結(jié)果的差異性

張 毅，胡銀祥*，王志勇，許聰鳳，羅元強

（1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤科，貴州 貴陽 550004 ；2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射物理技術(shù)室，貴州貴陽 550000）

調(diào)強放射治療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）是當(dāng)今使用較為廣泛的一種放射治療技術(shù)。該技術(shù)采用強度不均勻的輻射束，當(dāng)輻射束在病人體內(nèi)疊加在一起時，會產(chǎn)生一個適形的劑量分布。IMRT 對靶區(qū)周圍或部分周圍有輻射損傷危險的器官有較大的益處，既能夠有效殺死腫瘤細胞，還能盡量保護靶區(qū)周圍的正常組織[1-3]。為了安全有效地進行IMRT，計劃劑量驗證是IMRT 不可或缺的步驟，確保了實際輻射傳遞參數(shù)與治療計劃系統(tǒng)（Treatment Planing System，TPS）生成的計劃參數(shù)一致及患者治療的安全性[4]。近年來，IMRT 和體積調(diào)弧治療（VMAT）的質(zhì)量保證（QA）有了很大的發(fā)展，各種電離室或二極管探測器陣列已經(jīng)商業(yè)化。目前，臨床上常用的二維探測矩陣有Map Check、Matrixx 以及PTW 二維電離室陣列。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用取代了點劑量和膠片劑量測定法，并促進了QA 流程的精簡[5]。本研究回顧性分析貴州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2011 年9 月至今的1549 個調(diào)強計劃劑量驗證結(jié)果，對比不同加速器劑量驗證結(jié)果的差異性，以驗證IMRT 的劑量精度誤差。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集并整理我院腫瘤科2011 年9 月至今在不同加速器上執(zhí)行的1549 個調(diào)強計劃（4 ～9 野），計劃設(shè)計使用Pinnacle 系統(tǒng)，執(zhí)行機器為Elekta 加速 器，型 號 分 別 為Precise1343、Precise2444 及Synergy2020，劑量驗證使用Map Check 二維驗證設(shè)備。

1.2 方法

將患者的治療計劃移植到模體上，在加速器上執(zhí)行QA 計劃，通過Map check 測量模體受照劑量，對比TPS 計算值，按照標(biāo)準(zhǔn)判定二者是否相符。其中模體為固體水模體。將計劃射野全部歸零，等中心設(shè)置為固體水下6 cm 處。Map check 自帶1.35 cm 固體水和等效2 cm 水。因此在進行Map check 擺位時，將厚度為4 cm 的固體水置于Map check 上，通過調(diào)節(jié)治療床升降使SSD 在94.65 cm 處。測量數(shù)據(jù)時，在QA 模式下出束且所有射野均為零度，使用Map check軟件采集數(shù)據(jù)，得到射野的劑量分布與TPS 計算的劑量分布，二者對比得到gamma 通過率。物理師設(shè)計放療計劃時隨機分配給三臺加速器（如表1），統(tǒng)計得出Precise1343 加速器有547 例病人計劃共2983 個射野，Precise2444 加速器有450 例病人計劃共2839 個射野，Synergy2020 加速器有552 例病人計劃共3964個射野。使用Map check 測量劑量分布，并與TPS 計算的劑量分布對比。根據(jù)不同的gamma 劑量分布差異評估標(biāo)準(zhǔn)（即gamma 評估指數(shù)）[6]，劑量差異分別設(shè)置為1%、2% 和3%，距離符合度分別設(shè)置為2 mm和3 mm。在不同的gamma 劑量分布差異評估標(biāo)準(zhǔn)下，gamma 通過率大于90% 均定義為通過。在臨床實踐中，3%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下的gamma 通過率大于90%即為通過[7-8]，若在此標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90% 的，均在查找其原因后重新測量或重新計算計劃。其原因可能包括測量時機架是否置于零度、擺位是否正確、數(shù)據(jù)采集過程中信號中斷，以及計算QA 計劃時所有射野是否完全歸零、原計劃中心是否置于指定中心（固體水下6 cm）及跳數(shù)是否與原計劃一致等。

表1 不同加速器的病人數(shù)和射野個數(shù)

2 結(jié)果

2.1 不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90%射野數(shù)的統(tǒng)計

在臨床實踐中，3%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下的gamma 通過率大于90% 即為通過，對于通過率小于90% 的計劃采取相應(yīng)措施后均得到解決，因此該評估標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90% 的射野數(shù)為0。不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90% 的射野數(shù)統(tǒng)計如表2 所示。將各標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90% 的射野數(shù)除以總射野數(shù)（共9786 個射野），得出在伽馬指數(shù)3%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下伽馬通過率小于90% 的射野數(shù)占總射野數(shù)的19%、伽馬指數(shù)2%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下為1.8%、伽馬指數(shù)2%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下為38.8% 和伽馬指數(shù)1%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下為10.9%。比較3%/3 mm、3%/2 mm、3%/3 mm 及2%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90% 的射野數(shù)，發(fā)現(xiàn)相較于劑量差異對gamma 通過率的影響，距離符合度的影響更大。

2.2 3%/3mm 伽馬通過率分布及跳數(shù)與通過率的相關(guān)性

圖1 至圖3 是3%/3 mm 評估標(biāo)準(zhǔn)下各加速器的射野通過率分布圖。Precise1343 加速器伽馬通過率小于95% 的射野數(shù)占其總射野束的8.85%，Precise2020 加速器這一數(shù)據(jù)為6.23%，Synergy2020加速器這一數(shù)據(jù)為2.47%，兩臺Precise 機型伽馬通過率小于95% 射野數(shù)占比是Synergy 加速器的2.5至3.5 倍。Synergy2020 加速器伽馬通過率大多集中于99% 至100% 之間，占其總射野數(shù)的50.05%，Precise 機型僅為32.28%（Precise1343 加速器）和31.03%（Precise2444 加速器）。因此，Synergy 加速器驗證伽馬通過率顯著比兩臺Precise 機型更高。3%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下射野跳數(shù)與伽馬通過率如表3 所示，三臺加速器P值均小于0.001，值為負數(shù)且絕對值小于0.3，表明射野跳數(shù)與伽馬通過率的相關(guān)性系數(shù)具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），但相關(guān)程度為極弱負相關(guān)（＜-0.3）。

表3 3%/3 mm 射野跳數(shù)與通過率的相關(guān)性

圖1 Precise1343 加速器射野伽馬通過率分布

圖2 Precise2444 加速器射野伽馬通過率分布

圖3 Synergy2020 加速器射野伽馬通過率分布

2.3 不同加速器、不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下平均通過率的對比

表4 是三臺加速器在不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下9786 個射野通過率的平均值。3%/3 mm 平均通過率均大于97%，且標(biāo)準(zhǔn)差s 小于2%，表明大部分?jǐn)?shù)值較接近平均值。在同一個評估標(biāo)準(zhǔn)下，三臺加速器中Synergy2020 的gamma 通過率高于另外兩臺Precise機型。2%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下Precise2444 加速器的平均通過率小于90%。除了3%/3 mm 外，其他評估標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)差偏大，表明通過率離散程度更大。

表4 不同加速器、不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下平均通過率的對比（%，± s）

表4 不同加速器、不同gamma 評估標(biāo)準(zhǔn)下平均通過率的對比（%，± s）

加速器 gamma通過率3%/3 mm 3%/2 mm 2%/3 mm 2%/2 mm 1%/3 mm Precise1343 97.80±1.92 93.10±4.10 96.30±3.47 90.10±5.11 92.27±6.23 Precise2444 97.92±1.70 91.80±4.12 96.69±2.40 88.67±5.08 94.48±3.60 Synergy2020 98.65±1.37 94.86±3.80 97.88±2.24 92.80±4.47 96.28±3.13

3 討論

隨著IMRT 技術(shù)的日益成熟，人們對于精準(zhǔn)放療的要求也更加嚴(yán)苛，這就需要獲得較高的適形度劑量分布，而計劃劑量驗證是IMRT 不可或缺的步驟。二維陣列電離室因其便捷性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性，仍是當(dāng)今主流驗證計劃劑量分布的設(shè)備[9]。Sun Nuclear公司生產(chǎn)的Map Check 作為常用的二維劑量驗證設(shè)備，除了具有以上優(yōu)點外，還具有測量重復(fù)性及數(shù)據(jù)采集精確性等優(yōu)勢。本文以1549 個調(diào)強計劃共9786個射野為研究對象，對比分析不同加速器執(zhí)行驗證的伽馬通過率以及同一加速器下不同伽馬指數(shù)的驗證通過率，結(jié)果顯示，相較于3%/3 mm，2%/3 mm 伽馬通過率小于90% 的射野數(shù)占總射野數(shù)的1.8%，伽馬指數(shù)3%/2 mm 時則高達19%。因此得出結(jié)論：與劑量差異對gamma 通過率的影響相比，距離符合度的影響更大。使用Map Check 驗證IMRT 計劃，伽馬指數(shù)為3%/3 mm 時三臺機器的平均通過率均大于97%，結(jié)果相對穩(wěn)定且均較高。Yan 等[10]使用Map Check 驗證了18 個調(diào)強計劃，平面劑量驗證通過率為97.8%。吳仕章等[8]利用Map Check 對動態(tài)調(diào)強計劃進行驗證，結(jié)果顯示整體通過率較高，其中3%/3 mm標(biāo)準(zhǔn)通過率達（98.46±1.67）%。其他QA 驗證設(shè)備同樣也具有較高的伽馬通過率，如郭冉等[11]利用PTW729 電離室矩陣測量68 例靜態(tài)調(diào)強計劃，發(fā)現(xiàn)其參考矩陣相對位置劑量（Local）和參考矩陣最大劑量（Max）的通過率分別為94.6%和98.57%。楊瑞杰等[7]對2010 例IMRT 計劃進行驗證，其中使用MatriXX驗證965 例，平均通過率為97.9%。IMRT 技術(shù)現(xiàn)已趨于成熟，其各種QA 驗證設(shè)備也更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。本研究結(jié)果顯示，3%/3 mm 標(biāo)準(zhǔn)下，射野跳數(shù)與伽馬通過率相關(guān)性系數(shù)具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），但相關(guān)程度為極弱負相關(guān)（＜-0.3）。吳仕章等[8]分析總跳數(shù)與通過率的相關(guān)性（P＜0.001）也為負相關(guān)，這與本研究的結(jié)果相一致。

綜上所述，相較于劑量差異對gamma 通過率的影響，距離符合度的影響更大。Synergy 加速器各個伽馬評估標(biāo)準(zhǔn)下的平均通過率均好于Precise 機型。射野跳數(shù)與伽馬通過率相關(guān)性系數(shù)具有統(tǒng)計學(xué)意義，但相關(guān)程度為極弱負相關(guān)。