利用二維電離室矩陣進行調強放療計劃劑量驗證的探討

時勇，張芬，張開賢，李成建，張敏

滕州市中心人民醫院 放療室，山東 滕州 277500

利用二維電離室矩陣進行調強放療計劃劑量驗證的探討

時勇，張芬，張開賢，李成建，張敏

滕州市中心人民醫院 放療室，山東 滕州 277500

目的 探討二維電離室矩陣在調強放療（IMRT）計劃劑量驗證中的應用價值。方法 選取于我院行IMRT的患者16例，先在治療計劃系統中進行計劃設計，然后移植到固體水上，得到體模雜交計劃；利用二維電離室矩陣對雜交計劃的計算劑量進行驗證；參照3%/3 mm標準對結果進行分析。結果 所有治療野的絕對劑量驗證結果通過率為86.4%～100%；相對劑量驗證結果通過率為88.5%～100%。結論 二維電離室矩陣是一種快速的劑量測量系統，在IMRT計劃劑量驗證中有重要價值。

調強放療；二維電離室矩陣；劑量驗證；Gamma通過率

0 前言

調強放療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）采用精確的逆向運算，能夠自動優化配置射野內各射線束的權重，使靶區內劑量分布能夠按預期值進行調整，達到使靶區的照射劑量最大，靶區外周圍危及器官的受照劑量最小的目的，從而明顯提高腫瘤的局控率，減少正常組織或器官的放射損傷。多葉準直器（MLC）動態調強利用MLC相對應的一對葉片的相對運動，實現對射野劑量強度的調節。該技術的特點是葉片運動過程中，射線一直處于出束狀態。相對的兩個葉片中，有一片是引導片，先運動到一個位置；另一片為跟隨片，按選定的速度運動，給出各點所需要的射線強度。每個IMRT射野通常均由眾多小的、不規則且離軸的子野組成，使得每個IMRT計劃的等中心劑量分布比傳統的治療計劃更加與靶區適形[1]。但IMRT的特點也為其質量保證和質量控制的實施提出了更大的挑戰，對其計劃進行絕對劑量和相對劑量的驗證是實施IMRT的必要和可靠保證[2-4]。

二維電離室矩陣測量設備的結構是將多個電離室排成二維矩陣，具有良好的劑量學特性、幾何分辨率和劑量線性度，再與相應的測量分析軟件相結合，可降低IMRT質量保證和質量控制的繁瑣程度。本文利用PTW二維電離室矩陣，對我院2011年在Varian iX加速器上實施IMRT的16例病人共100個射野進行臨床驗證，分析二維電離室矩陣在IMRT計劃劑量驗證中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取我院2011年行MIRT的16例患者，其中食管癌10例，鼻咽癌4例，直腸癌2例，共計100個治療野。

1.2 儀器與設備

（1）瓦里安ix醫用直線加速器，內置60對多葉光柵。（2）瓦里安Eclipse 8.6調強治療計劃系統。

（3）PTW 2D-ARRAY seven 29電離室矩陣，由729個獨立的電離室組成，在源皮距（SSD）=100 cm時可測量的最大射野為27 cm×27 cm，其線性度≤±0.5%，單個電離室的平均靈敏度為2.1 nC/Gy，最短時間分辨率為10 MHz。主要通過獲取吸收劑量在二維空間的分布，進行Gamma通過率分析，完成IMRT驗證。

（4）Verisoft分析軟件。

（5）PTW RW 3等效固體水。

2 驗證方法

2.1 驗證模體

在二維電離室矩陣的上面和下面分別放置4.2 cm和5.0 cm的等效固體水（此時模體上表面距電離室有效點的距離為5 cm），貼上標記點，進行CT掃描，層厚3.0 mm；通過專用光纖將圖像傳輸到Eclipse 8.6治療計劃系統，在Eclipse計劃系統中把電離室矩陣中央電離室的有效測量點定義為原點，每次做驗證計劃時直接調出掃描圖像即可。

2.2 驗證計劃

當一個患者的IMRT計劃設計完成后，為了確認計劃的可實施性和劑量準確度，在Eclipse計劃系統中，在該計劃的基礎上原封不動地建立驗證計劃，即雜交計劃。每個治療野均產生一個驗證計劃，同時還產生一個合成計劃，即每個治療野疊加合成的計劃。每個計劃的機架角全部歸零，其他參數不變，SSD為95 cm。

2.3 驗證實施

用專用可移動存儲設備將驗證數據轉存至Verisoft分析軟件中，在驗證前先對加速器進行質量保證，以消除機器的機械幾何誤差和劑量偏差；用Unidos劑量儀和0.6 cm3電離室對加速器進行輸出劑量校準（照射野10 cm×10 cm，SSD為100 cm，照射劑量為100 Mu），以消除加速器自身劑量輸出波動造成的影響；用水平儀和等中心驗證儀確保機架和機頭處在零度以及二維電離室矩陣處于水平狀態；然后在治療床上放置電離室矩陣和固體水，擺放條件和CT掃描一致；用激光對好等中心，模體上表面SSD為95 cm，確保擺位精度在1 mm之內；然后在加速器控制軟件中調出患者的驗證計劃，采用動態調強模式出束照射模體。

2.4 驗證分析

二維電離室矩陣將測量的劑量數據轉換成電信號輸入計算機，通過Verisoft分析軟件將驗證計劃計算出來的劑量分布與實際測量的劑量分布進行比較，并給出結果。

3 結果

采用距離符合度（Distance To Agreement，DTA）分析法，參照AAPM53號報告建議的劑量位置誤差限定為3%/3 mm或3%/4 mm的標準[5-8]（本試驗采用3%/3 mm標準），統計IMRT所有治療野在模體中絕對劑量和相對劑量的驗證統計結果。結果表明，絕對劑量通過率為86.4%～100%，相對劑量通過率為88.5%～100%。

4 討論

本試驗結果顯示，絕對劑量通過率＜90%的僅有1個治療野，相對劑量通過率＜90%的也僅有1個治療野。試驗結果表明，絕大多數患者的IMRT計劃是可以實施的，其劑量誤差也在臨床可接受的范圍之內；IMRT的驗證程序和方法是規范可靠的。

但使用二維電離室矩陣對IMRT計劃進行質量保證和質量控制也有其不足之處：① 需將機架角歸零后進行驗證，不能實現實際角度下的驗證，由此可能忽略了重力對MLC葉片位置精確度的影響；② 治療床對劑量分布會有一定影響；③ 二維測量只能獲取單方向即橫斷面的驗證信息，而無冠狀面、矢狀面數據。因此，需采取以下措施來提高IMRT劑量驗證工作的效率和質量：① 申請購買新的模體和劑量驗證設備，包括可進行電離室測量的仿真模體和三維劑量驗證矩陣等；② 除驗證每個患者的IMRT計劃外，在IMRT技術投入臨床使用之前，應進行嚴格測試，以驗收治療計劃系統的IMRT計劃設計功能，了解加速器X射線束的啟動特性和MLC葉片的運動速度及定位精確度[9-10]；③ 在IMRT技術投入臨床使用之后，還需要建立常規質量保證和質量控制措施，使IMRT的質量得到有效的保證。

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Discussion on Dose Verif i cation of IMRT Plans with 2D Ionization Chamber Array

SHI Yong, ZHANG Fen, ZHANG Kai-xian, LI Cheng-jian, ZHANG Min
Radiotherapy Room, Tengzhou Central People’s Hospital, Tehngzhou Shandong 277500, China

Objective To explore the application value of 2D ionization chamber array in the dose verification of IMRT plans. Methods IMRT plans of 16 patients who would undergo IMRT in our hospital were designed through treatment planning system and then were migrated to solid water to obtain phantom hybrid plans. Then the dose verif i cation of phantom hybrid plans was conducted with 2D ionization chamber array. The verif i cation results were analyzed according to 3%/3 mm criterion. Results The passing rate scope of absolute dose verif i cation results of all radiation fi elds was 86.4%～100% while that of relative dose verif i cation results of all radiation fi elds was 88.5%～100%. Conclusion As a fast dose measurement system, 2D ionization chamber array plays an important role in the dose verif i cation of IMRT plans.

intensity modulated radiation therapy; 2D ionization chamber array; dose verification; Gamma passing rate

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.09.045

1674-1633(2014)09-0120-02

2014-05-15

作者郵箱：bucm3@163.com