IMRT計劃在不同加速器上互換執行的可行性

徐利明，李長虎，李承軍

武漢大學人民醫院 放療科，湖北 武漢430060

在日常放療實踐中，較大的放療中心可能會配置有相同品牌（型號）、相同能量的加速器。由于治療病人較多，當其中一臺加速器發生故障時，將不可避免地影響到病人的放射治療以及放療科的正常工作次序[1-4]。如果相同品牌（或系列、型號）、相同能量配置的加速器的輻射場數據被調整到完全一致或十分接近，就可以在不變更放療計劃的前提下，靈活地將病人轉到其他的加速器上繼續進行治療[5]。本研究通過模擬調強放療（IMRT）計劃在不同多葉光柵（MLC）葉片寬度配置的加速器上的不同次數的互換執行，分析其劑量體積參數的變化，并檢驗其劑量驗證的通過率，以分析其可行性。

1 材料與方法

1.1 設備與材料

Varian Clinac 23EX直線加速器（簡稱EX加速器），MLC配置為：Millennium80，等中心處葉片寬度1.0 cm；Varian Clinac IX直線加速器（簡稱IX加速器），MLC配置為：Millennium120，等中心處葉片寬度0.5 cm。兩加速器能量配置完全相同，亦按同一標準驗收。治療計劃系統（TPS）為VARIAN Eclipse8.0，二維劑量矩陣為Sun Nuclear 公司的Mapcheck。

1.2 兩臺加速器基本數據比較

本研究加速器來自同一個供應商，能量配置相同，驗收標準也相同，但未做射線束數據匹配，故對兩臺加速器的基本數據進行了比較，見表1。

由于EX加速器的MLC葉片寬度恰好為IX加速器的兩倍，在EX加速器上設計的IMRT計劃的MLC文件在IX加速器上執行時，EX加速器每個單一葉片的運動位置恰好可被IX加速器的兩個葉片合成替代，等效為EX加速器上的執行情況，見圖1。而在IX加速器上設計的IMRT計劃的MLC文件在EX加速器上執行時，由于葉片寬度的不一致，其子野形狀都發生了變化，見圖2。因此，在計劃沒有重新計算時，EX加速器會拒絕執行由IX加速器的MLC子野文件轉換成EX-MLC文件的IMRT計劃。因此，本文只研究了EX加速器的IMRT計劃在不經重新計算就移植到IX加速器上執行的情況。

1.3 變更加速器的計劃執行

預實驗結果證實，由于葉片寬度不同，EX加速器的計劃在IX加速器上可以執行，但IX加速器的計劃在EX加速器上不能執行。因此，本實驗選擇了設計在EX加速器上執行的鼻咽癌IMRT（SW）計劃5例，不經重新優化和計算，直接改在IX加速器上執行；以及通過治療計劃系統（TPS）模擬在IX加速器執行1、2、3、4、5、10次后再返回EX加速器繼續執行，用劑量體積直方圖（DVH）分析靶區和危及器官的劑量體積參數的變化，評估在一個療程中當病人的計劃被移植到另一臺加速器進行照射（1～10次）時劑量分布的變化，進而評估更換加速器執行計劃的可行性。

1.4 加速器通過率計算

用劑量矩陣Mapcheck檢驗IMRT計劃在EX加速器上的通過率，然后更改為IX加速器執行后，再用Mapcheck檢驗其在IX加速器上的通過率，兩者比較分析IMRT計劃在不同加速器上互換執行的可行性。

2 結果

（1）將EX加速器的IMRT計劃完全移植到IX加速器執行，以及在IX加速器執行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器繼續執行時，靶區和危及器官的劑量體積參數發生了一定程度的變化。在EX加速器的計劃完全移植到IX加速器照射的情況下，劑量體積參數的變化更大，其中PCTV1的D95變化最大，為（-0.98±0.94）Gy。在將EX加速器的計劃移植到IX加速器執行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器繼續執行時，劑量體積參數的變化十分微弱，其對靶區和危及器官劑量分布的影響可以接受。具體結果，見表2。

（2）將EX加速器的IMRT計劃完全移植到IX加速器執行時，其相對劑量驗證的通過率由92.46%±3.62%降至90.3%±3.14%（3mm3%），仍在臨床劑量學可接受的范圍之內。具體結果見表3。

3 討論

目前，許多放射治療中心都配備有兩個以上的直線加速器，如果這些加速器來自同一供應商，且做了射線束數據匹配，則病人的放射治療計劃可以不做任何改動，即可在另一臺加速器上完成，這為病人的放射治療提供了很好的靈活性。Watts RJ[6]在一年的時間內對6臺Varian的2100 C直線加速器進行了輻射場數據的測量和比較，結果表明，由同一供應商提供的同一系列的加速器的輻射場數據是非常接近的，這樣的數據集可以作為驗收和調試新的加速器的標準。

表1 Clinac 23EX 與Clinac IX 不同射野X射線質（D20/D10）的比較

圖1 EX加速器的MLC子野文件（a）和用IX加速器執行EXMLC文件（b）時的比較

圖2 IX加速器的MLC子野文件（a）和用EX加速器執行IXMLC文件（b）時的比較

表2 變更加速器放療不同次數時與原計劃的劑量體積參數差異（±s，Gy）

表2 變更加速器放療不同次數時與原計劃的劑量體積參數差異（±s，Gy）

注：*為EX加速器計劃全部移植至IX加速器執行

變更計劃* 32+1 31+2 30+3 29+4 28+5 23+10 PGTVnx D95 -0.84±0.98 0.35±0.79 0.31±0.79 0.28±0.8 0.24±0.80 0.20±0.80 0.01±0.82 PGTVnd D95 -0.71±1.12 0.06±0.16 0.02±0.20 0.00±0.21 -0.04±0.19 -0.07±0.21 -0.25±0.27 PCTV1 D95 -0.98±0.94 0.06±0.82 0.19±0.67 0.12±0.7 0.09±0.68 0.08±0.69 -0.08±0.71 PCTV2 D95 -0.53±0.64 0.24±0.56 0.21±0.56 0.19±0.58 0.16±0.56 0.14±0.56 0.01±0.56脊髓Dmax -0.98±0.38 0.15±0.39 0.10±0.39 0.06±0.39 0.02±0.39 -0.01±0.38 -0.21±0.37腦干Dmax -1.13±0.43 0.20±0.54 0.16±0.53 0.12±0.52 0.08±0.52 0.04±0.50 -0.17±0.47左晶體max -0.69±0.75 0.01±0.06 0.00±0.07 -0.01±0.06 -0.03±0.06 -0.04±0.06 -0.49±0.8右晶體max -0.67±0.73 0.01±0.06 0.00±0.06 -0.02±0.07 -0.02±0.07 -0.04±0.07 -0.42±0.64左腮腺V50 -1.29±0.37 -0.06±0.08 -0.08±0.08 -0.12±0.05 0.07±0.51 -0.20±0.05 -0.17±0.6右腮腺V50 -1.49±0.38 -0.08±0.04 -0.12±0.11 -0.13±0.06 -0.21±0.06 -0.19±0.08 -0.48±0.05

表3 同一IMRT計劃在不同加速器上執行的通過率比較（±s，%）

表3 同一IMRT計劃在不同加速器上執行的通過率比較（±s，%）

Clinac IX 2mm2% 3mm3% 4mm4% 2mm2% 3mm3% 4mm4%驗證通過率 77.42±6.05 92.46±3.62 97.36±1.89 73.90±2.57 90.3±3.14 95.8±3.57 Clinac 23EX

本研究所涉及的兩臺加速器均為美國Varian公司生產，其中Clinac 23EX為2005年裝機驗收，Clinac IX為2009年裝機驗收，兩臺加速器的能量配置完全相同，均為6、15 MV X線和4、6、9、12、16、20 MeV電子束，驗收標準也一致，但兩臺加速器未做射線束數據匹配。兩臺加速器不同射野面積時的能量（D20/D10）差異最大值為2.07%，且差異均在允許偏差范圍之內。本研究結果表明：若兩臺加速器產自同一廠家，且能量配置和治療時的機械參數相同，其放療計劃（三維適形計劃和調強計劃）是可以在兩臺加速器之間互換執行的；盡管兩臺加速器可能沒有做射線束數據匹配，但仍然可以將一臺加速器的放療計劃移植到另一臺加速器上執行；當更換加速器執行的次數小于總分割次數的1/3時，其對原計劃的劑量分布帶來的影響是可以接受的；因此，當一個放療機構內的某臺加速器發生故障且短時間內無法修復時，可以將原計劃移植至同一供應商的同一類型（能量配置）的加速器上執行（次數≤5次），待故障加速器修復后應再返回原加速器執行。

當然，5次以內計劃互換執行所產生的劑量學差異最終對病人療效的影響應該由腫瘤臨床放療醫師評估，應該在醫師及病人知情并同意的情況下謹慎實施[7-8]。在人員及設備許可的情況下還是應該對加速器進行數據匹配或在計劃系統中對該部分病人重新制定放療計劃，以避免不必要的糾紛。

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