固定野調(diào)強(qiáng)與容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)在前列腺癌放療計(jì)劃獨(dú)立驗(yàn)算中的比較*

潘淑豪

（安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 腫瘤放療科，安徽 合肥 230022）

固定野調(diào)強(qiáng)（IMRT）與容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)（VMAT）已廣泛用于臨床放療。調(diào)強(qiáng)計(jì)劃治療前的測(cè)量驗(yàn)證耗時(shí)耗力［1-2］，對(duì)于需要盡早開(kāi)始的姑息性放療，效率是影響調(diào)強(qiáng)計(jì)劃質(zhì)量保證（QA）的一個(gè)重要因素。較于測(cè)量驗(yàn)證，基于獨(dú)立運(yùn)算的二次劑量驗(yàn)證可更加高效完成調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃QA［3-10］?；诿商乜_（MC）的獨(dú)立計(jì)算驗(yàn)證已獲得研究證明［11-12］，但I(xiàn)MRT/VMAT 基于MC 算法的二次驗(yàn)證比較的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。故，本研究使用基于MC 算法的商業(yè)軟件VERIQA 對(duì)前列腺癌IMRT/VMAT 計(jì)劃進(jìn)行二次劑量驗(yàn)證，比較兩者的驗(yàn)算差異。TG-114 報(bào)告要求初始劑量和驗(yàn)證劑量間的差異不應(yīng)超過(guò)±5%［13］，但并未涉及IMRT/VMAT。本研究將評(píng)估前列腺癌IMRT/VMAT 計(jì)劃中±5%的局部劑量驗(yàn)算差異是否是一個(gè)合理的執(zhí)行閾值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2022 年4～5 月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院接受前列腺癌放射治療的22 例患者，分別設(shè)計(jì)7 野調(diào)強(qiáng)（7IMRT）計(jì)劃和VMAT 計(jì)劃。

1.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

7IMRT 與VMAT 計(jì)劃均選擇美國(guó)瓦里安直線加速器VitalBeam 的6 MV 光子線輸出，治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）為瓦里安Eclipse 13.6 系統(tǒng)，采用向異性分析算法（AAA）。7IMRT 計(jì)劃?rùn)C(jī)架角度均分，機(jī)頭、床角均為0°，劑量率600 MU/min；VMAT計(jì)劃使用兩全弧，機(jī)頭分別為：10°、350°，床角0°，劑量率由系統(tǒng)自動(dòng)控制（0～600 MU/min 可變）。

本研究使用德國(guó)PTW 公司的VERIQA RT MonteCarlo 3D（簡(jiǎn)稱VERIQA）進(jìn)行調(diào)強(qiáng)計(jì)劃二次劑量驗(yàn)證。VERIQA 通過(guò)讀取TPS 中計(jì)劃數(shù)據(jù)的CT-DICOM 圖像、RT Plans、RT Structures 及RT Dose 進(jìn)行劑量獨(dú)立驗(yàn)算。TPS 與VERIQA 間，使用3%/3 mm 默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的平均γ 通過(guò)率評(píng)估計(jì)劃靶區(qū)（PTV）。

1.3 劑量差異評(píng)估

通過(guò)選擇劑量-體積直方圖（DVH）參數(shù)中PTV 的平均劑量、中位劑量、最小劑量、最大劑量和95%靶體積劑量（D95）來(lái)分析TPS 與驗(yàn)證軟件間關(guān)于PTV 的劑量差異。選擇DVH 參數(shù)中危及器官的平均劑量、中位劑量、最小劑量、最大劑量來(lái)分析膀胱和直腸的劑量驗(yàn)證差異。ICRU83［14］報(bào)告定義D98為近似最小劑量、D50為中位劑量及D2為近似最大劑量，其中D2、D50和D98分別為2%、50% 和98%PTV 體積的受照量。根據(jù)ICRU83 報(bào)告計(jì)算PTV 的適形度CI 及均勻度HI。

DVH 參數(shù)的劑量差異值由公式（1）獲得：

式（1）中，DVer指VERIQA 計(jì)算劑量，DTPS指TPS 計(jì)算劑量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)TPS 與獨(dú)立驗(yàn)算間關(guān)于靶區(qū)和危及器官的劑量差異值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種技術(shù)計(jì)劃靶區(qū)劑量分布比較

7IMRT/VMAT 計(jì)劃中PTV、膀胱及直腸的平均體積分別為356 cm3、195 cm3、59 cm3。對(duì)于前列腺癌放療計(jì)劃，7IMRT 與VMAT 的CI、HI 在數(shù)值上相當(dāng)，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；VMAT 中機(jī)器跳數(shù)（MU）值明顯低于7IMRT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩種技術(shù)計(jì)劃靶區(qū)劑量分布比較（n=22,）

表1 兩種技術(shù)計(jì)劃靶區(qū)劑量分布比較（n=22,）

2.2 兩種技術(shù)PTV 劑量差異值分布比較

7IMRT 中平均劑量、中位劑量、最大劑量的劑量差異更大；VMAT 中最小劑量的劑量差異更大；兩種計(jì)劃中靶區(qū)劑量覆蓋的劑量差異及γ 通過(guò)率相當(dāng)。使用配對(duì)t檢驗(yàn)分析，7IMRT 和VMAT 間劑量驗(yàn)算差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2。前列腺癌7IMRT/VMAT 計(jì)劃中PTV 劑量驗(yàn)算差異的箱線圖，見(jiàn)圖1。

圖1 前列腺癌7IMRT/VMAT 計(jì)劃中PTV 的DVH 劑量驗(yàn)算差異箱線圖

表2 兩種技術(shù)PTV 劑量差異值分布比較（n=22,）

表2 兩種技術(shù)PTV 劑量差異值分布比較（n=22,）

2.3 兩種技術(shù)危及器官劑量差異比較

對(duì)于7IMRT/VMAT 計(jì)劃，膀胱的DVH 劑量驗(yàn)算，7IMRT 中平均劑量、中位劑量、最大劑量的驗(yàn)算差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；7IMRT 中最小劑量的驗(yàn)算差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表3。

表3 兩種技術(shù)膀胱受照劑量差異值分布比較（n=22,）

表3 兩種技術(shù)膀胱受照劑量差異值分布比較（n=22,）

對(duì)于7IMRT/VMAT 計(jì)劃，直腸的DVH 劑量驗(yàn)算，7IMRT 中最小劑量、平均劑量、中位劑量的驗(yàn)算差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；7IMRT 中最大劑量的驗(yàn)算差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表4。

表4 兩種技術(shù)直腸受照劑量差異值分布比較（n=22,）

表4 兩種技術(shù)直腸受照劑量差異值分布比較（n=22,）

7IMRT/VMAT 計(jì)劃中，較與其他DVH 參數(shù)，膀胱和直腸的最大劑量驗(yàn)算差異最大，其中7IMRT 中差異平均值為-6.41，VMAT 中差異平均值為-5.47。見(jiàn)圖2。

圖2 前列腺癌7IMRT/VMAT 計(jì)劃中危及器官的DVH 劑量驗(yàn)算差異箱線圖

3 討論

QA 是調(diào)強(qiáng)放療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文針對(duì)前列腺癌放療計(jì)劃QA 展開(kāi)研究。傳統(tǒng)的計(jì)劃驗(yàn)證所需時(shí)間較長(zhǎng)，降低了調(diào)強(qiáng)計(jì)劃QA 的效率。計(jì)劃的二次劑量驗(yàn)證高效省時(shí)，劑量計(jì)算過(guò)程獨(dú)立于TPS。IMRT 與VMAT 的調(diào)制手段不同，目前關(guān)于二者的獨(dú)立驗(yàn)算的研究尚不多，且不同研究結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算差異不一致。因此，本研究結(jié)果將有助于基于劑量驗(yàn)算差異建立統(tǒng)一的IMRT/VMAT 計(jì)劃執(zhí)行閾值。

研究中發(fā)現(xiàn)，前列腺癌IMRT/VMAT 計(jì)劃中靶區(qū)和危及器官的劑量差異分布不同。從表2 可以看出，PTV 的劑量驗(yàn)算差異在±1% 以內(nèi)，其中PTV 的中位劑量驗(yàn)算差異最大，且VMAT 計(jì)劃中DVH 劑量驗(yàn)算差異的標(biāo)準(zhǔn)差更大。由表3、4 可以看出，危及器官的驗(yàn)算差異較大，其中膀胱的驗(yàn)算差異在±5%以內(nèi)；直腸的平均劑量、最小劑量計(jì)中位劑量驗(yàn)算差異在±5%以內(nèi)，最大劑量的差異超過(guò)±5%。由圖1 可以看出，VMAT 計(jì)劃中PTV 最小劑量及平均劑量的劑量驗(yàn)算差異中位值較高；7IMRT 計(jì)劃中PTV 中位劑量、最大劑量及95%體積劑量的劑量驗(yàn)算差異中位值較高。由圖2可以看出，7IMRT 計(jì)劃中膀胱和直腸的劑量驗(yàn)算差異均大于VMAT 計(jì)劃。

劑量驗(yàn)算算法會(huì)影響劑量計(jì)算精度，如疊加/卷積算法、解析各向異性算法和折疊錐卷積等劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性略低［15-17］。本研究中二次劑量驗(yàn)證采用MC 算法，TPS 采用AAA 算法，結(jié)果顯示驗(yàn)算的劑量低于TPS 初始劑量。故，在進(jìn)行獨(dú)立劑量計(jì)算時(shí)，應(yīng)明確二次驗(yàn)證軟件的劑量計(jì)算算法。

本研究結(jié)果與KUPPUSAMY 等［18］報(bào)道結(jié)果相似，靶區(qū)的劑量差異在±1%以內(nèi)。定義行動(dòng)閾值是為了確定計(jì)劃是否可接受，是否需觸發(fā)下一步操作如模體測(cè)量［13］。在IMRT 和VMAT 中，±1%的局部劑量差異或可是前列腺計(jì)劃執(zhí)行的合理行動(dòng)閾值。

配合使用指型或平板電離室的測(cè)量驗(yàn)證，獨(dú)立劑量計(jì)算或可成為IMRT/VMAT 計(jì)劃更強(qiáng)大的QA 工具［19-20］。隨著驗(yàn)證軟件的不斷升級(jí)，獨(dú)立劑量驗(yàn)算的優(yōu)勢(shì)在逐漸顯現(xiàn)。