靶區體積與調強驗證伽馬通過率關系研究

四川大學華西醫學中心(成都 610041)

樊　林△　唐　斌△　趙艷群△　傅玉川　肖明勇△

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靶區體積與調強驗證伽馬通過率關系研究

四川大學華西醫學中心(成都 610041)

樊林△唐斌△趙艷群△傅玉川肖明勇△

摘要目的：探討臨床調強驗證中腫瘤靶區體積與驗證伽馬通過率之間關聯關系。方法：將同一批次18例鼻咽癌為主的驗證計劃納入研究以排除偶然因素影響，統計靶區體積和不同分析條件下的伽馬通過率，進行相關性分析。按照腫瘤大小將數據分為兩組，行t檢驗判斷數據范圍內腫瘤大小導致伽馬通過率差異程度。調強技術為Varian NTX加速器上采用6MV X射線實現的Varian Sliding Window IMRT，驗證技術系統為IBA MultiCube，驗證方式為機架角歸零。結果：相關性分析：不同分析條件得到的伽馬通過率間高度相關(r=0.93～1)數據自洽；PTV體積與伽馬通過率中或高度負相關(r=-0.73～-0.84)，GTV體積與伽馬通過率相關度低或中度負相關(r=-0.44～-0.56)；PTV體積和GTV體積低度相關(r=0.35)。分組對比t檢驗：小靶區組伽馬通過率優于大靶區組，差異有統計學意義；除外GTV體積，其余各項參數分組數據差異也有統計學意義，分組分析差異有統計學意義。討論：驗證伽馬通過率和靶區PTV體積相關，在臨床PTV體積變化范圍，伽馬通過率變化有統計學意義；臨床驗證工作中選用伽馬通過率判斷指標，除外設備技術性因素，也應考慮靶區PTV體積因素。

主題詞鼻咽腫瘤/放射療法@伽馬通過率@靶區體積

調強放射治療(Intensity modulated radiation therapy, IMRT)是現代放射治療主要的技術方式，是構建IGRT(Image guide radiation therapy)等系統的基礎。采用伽馬通過率對比分析平面劑量儀測量結果和計劃系統輸出驗證計劃是最廣泛接受的一種方式。伽馬通過率指標選擇適當導致剔除掉可靠性足夠的計劃或遺漏可靠性不足的計劃；最終導致臨床業務風險增大。臨床工作中，初步被判斷為可靠性不足的，如經過考慮更多影響因素，附加修正證明“正確性”有保障則仍可用于臨床治療[1]。

已有研究影響伽馬通過率的文獻報道，集中在驗證技術方式、設備狀態和計劃系統配置等[2-6]，未見患者靶區(腫瘤)體積同驗證伽馬通過率關系的研究報道。作者臨床IMRT驗證，采用伽馬通過率分析經驗：較小腫瘤的更多傾向更佳的數據，后程計劃驗證的通過率常優于首次計劃結果。本研究用臨床實際驗證進行分析研究，探討分析靶區體積對伽馬通過率的影響和相互間的相關性。

資料與方法

1一般資料選取四川省腫瘤醫院一批次驗證測試的驗證計劃；該批次總計完成22例IMRT驗證測量，其中18例技術模式一致，驗證計劃及其測量數據納入研究；18例均為頭頸部腫瘤，鼻咽癌13例，腮腺癌2例，其它頭頸部腫瘤5例。13例鼻咽癌分期T22例，T35例，T46例，中位年齡52歲；8例為放療第一階段，5例為放療第二階段(推量)。

2方法患者均采用MedTEC頭架、面膜固定，仰臥固定，鼻咽癌患者張口含塞。掃描采用Philips BigBore16排大孔徑定位CT掃描，掃描層厚和層距均3mm。定義靶區和各個緊要器官：鼻咽癌定義GTVnx包括影像學和內窺鏡可見的原發腫瘤部位，GTVnd包括影像學和內窺鏡可見的轉移淋巴結部位，CTV1包括GTVnx加周圍高危區域額及上頸淋巴結引流區，CTV2包括中下頸淋巴結引流區，各靶區外放3mm形成PTV。正常器官定義腦干、脊髓、晶體、視神經、視交叉、顳葉、腮腺、顳頜關節、下頜骨、舌等。

放療計劃在Varian Eclipse系統上完成，調強技術方式均為滑動窗(Sliding window)定角度調強，限制入射方向5～7個；其中鼻咽癌采用均分7野，入射機架角度為153、102、51、0、309、258、207度。鼻咽癌第一段計劃劑量處方：GTV 60-66GY/28-30F、CTV1 60-66GY/28-30F、CTV2 50-56GY/28-30F；鼻咽癌GTV推量計劃處方：GTV 6.6-11GY/3-5F，同患者分期和第一階段確認計劃實得劑量有關。

2.1驗證計劃設計:18例驗證計劃采用相同的幾何條件，以避免測量時儀器重新擺位引入不一致的擺位誤差；選取等中心點位于模體中心原點，即MultiCube模體中心有效探測平面。機架角、準直器角度歸零，以避免測量儀器的角度響應差異。計算網格設定為臨床常用值2.5mm，選用AAA算法計算(模塊版本8615)；所有射野劑量合并輸出包含所有射野的整合劑量(Total dose)分布用于伽馬分析。

2.2選擇和驗證測量:驗證儀器為IBA Multi Cube系統；執行加速器為Varian NTX，采用120葉多葉光柵和6MV X射線。測試在Mosaiq系統支持下選用QA方式執行患者治療計劃，在Varian控制臺Override機架角度完成，測試中保持加速器和測試儀器位置不變，全批次驗證測試連續完成。

2.3伽馬分析:驗證測量結果和計劃系統輸出劑量分布用Omni Pro4.6.1軟件分析；均采用最大劑量點歸一，不限制計算分析范圍，不調整移動數據和歸一量等，逐次改變分析設置中的條件：5mm&5%、4mm&4%、3mm&3%、2mm&2%、1mm&1%，計算并記錄伽馬通過率。

2.4參數獲取和分組:PTV和GTV的總體積在Varian Eclipse計劃系統上統計對應患者計劃得到，多個GTV記錄合并后的總GTV體積值，PTV也記錄合并后總PTV體積值。數據按照PTV體積大小分為兩組，9例大體積組(Big group，PTV體積175.2～603.4cc)，9例小體積組(Little group，PTV體積23.6～144.9cc)。

結果

數據導入Microsoft office 2003 Excel進行相關性分析，相關系數|r|>0.95存在顯著性相關、|r|≥0.8高度相關、0.5≤|r|<0.8中度相關、0.3≤|r|<0.5低度相關、|r|<0.3關系極弱認為不相關。相關性分析：不同分析條件得到的伽馬通過率間高度相關(r=0.93～1)數據自洽；PTV體積與伽馬通過率中或高度負相關(r=-0.73～-0.84)，GTV體積與伽馬通過率相關度低或中度負相關(r=-0.44～-0.56)。PTV體積和GTV體積低度相關(r=0.35),見表1。

表1　相關性分析

兩組數據導入Microsoft office 2003 Excel行T檢驗分析，以P<0.05差異有統計學意義。分組對比t檢驗：小靶區組伽馬通過率優于大靶區組，差異有統計學意義(P<0.05)；除外GTV體積，其余各項參數分組數據差異也有統計學意義。分組分析差異有統計學意義，說明在選擇病例涵蓋的臨床情況變化范圍內，PTV體積大小因素導致的對驗證伽馬通過率影響程度達到有統計學意義程度。分組t檢驗結果，見表2。

表2　分組對比t檢驗

注：括號內為值范圍：體積值單位cc，伽馬通過率值單位為百分數

討論

調強驗證的伽馬通過率受到計劃系統參數計算網格設置、算法設置與選用、準直器角度選擇、驗證儀器和驗證方式等設備、技術和配置因素影響：許萬松報道光野射野一致性影響伽馬通過率。張建英報道算法[2]和計算間隔[3]影響伽馬通過率。孟慧鵬報道劑量率和準直器角度因素對伽馬通過率影響[4]。柏朋剛報道了選用儀器和分析參數對伽馬通過率的影響[5]。閻超研究了伽馬通過率高實例的膠片驗證通過率[6]。此外，儀器擺位偏差必然明顯影響伽馬通過率。本研究證明驗證伽馬通過率同靶區PTV體積有關，隨著靶區PTV體積增大驗證的伽馬通過率降低，臨床實際驗證工作中應當考慮。伽馬通過率的計算中，函數γ計算劑量分布的差異是г取極小值得到，而г函數是距離和劑量的函數[7]。隨著靶區PTV體積增大，影響伽馬通過率的面積增多，從而導致伽馬通過率下降。本研究采用的二維矩陣驗證技術系統，采用delta 4等其它驗證技術系統結論是否一致需要進一步研究。

研究中采取措施盡可能的避免干擾以確保數據結果可靠性：所有病例驗證計劃制作和數據導出遵循相同的技術模式和參數配置、采用同樣的幾何條件避免擺位因素干擾、測試一批次完成避免儀器漂移影響、伽馬分析數據處理采用同樣的方式不調整不限制范圍避免處理的過優化；這些措施盡量保障了數據的可靠。通常臨床驗證采用3mm&3%作為伽馬分析參數條件[8]，并進行范圍限制、歸一選擇、數據調整等確保分析更優化。本研究選用多個參數條件和固定的分析方式，減少各項分析和參數優化選擇帶來不一致的影響，也因簡單易行易于接受，是臨床多用的處理方式。

一般臨床調強驗證，通常每批次驗證的數量都不多，發現通過率較差更可能考慮其它原因，限制了分析批次內數據探討靶區大小來源；這可能是現有相關研究缺乏PTV大小對驗證伽馬通過率方面研究的原因。

臨床工作期望，驗證工作中使用明確限值作為伽馬驗證通過率評價標準；鑒于影響因素多部分因素難以控制故難以實現，且不同單位難以比照執行。綜合臨床工作需要注重質量并兼顧各種技術因素，工作中選用較嚴格的伽馬通過率通過標準作為初步篩選參照，對臨界或較差數據附加劑量分布分析和影響因素校正，結合專職物理師判斷作為最終結論依據較為合理。與臨床某些認為首程治療驗證應該更嚴格不同，本研究證實在相同條件下，后首程驗證由于PTV體積較小大傾向更好的伽馬通過率。

參考文獻

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[2]張建英,江濤.Pinnacle計劃系統調強放療驗證Gamma通過率的研究 [J].中國醫療器械雜志,2011,35(6):422-424.

[3]張建英.插值對二維電離室矩陣調強驗證Gamma通過率的影響[J].中國醫學物理學雜志,2010,27(6): 2224-2226.

[4]孟慧鵬,孫小喆.劑量率和準直器角度對二維電離室矩陣調強驗證Gamma通過率的影響[J].中國醫學物理學雜志,2014,31(1):4608-4611.

[5]柏朋剛,李奇欣,張秀春,等.兩種驗證工具對鼻咽癌調強驗證結果對比分析[J].中國醫學物理學雜志,2011,28(6):2964-2966.

[6]閻超,王中和,胡海生,等.鼻咽癌調強放射治療計劃的多序列平面劑量儀(Mapcheck)驗證[J]. 腫瘤,2009,29(5):486-489.

[7]戴建榮,胡逸民,張紅志,等.針對患者調強放射治療計劃的劑量學驗證[J]. 中華放射腫瘤學雜志,2004,(3):89-93.

[8]Low Daniel A, Dempsey James F, Evaluation of the gamma dose distribution comparison method[J].Medical Physics, 2003, 30 (9):2455-64.

(收稿：2015-07-25)

【中圖分類號】R459.9

【文獻標識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1000-7377.2016.03.022

△四川省腫瘤醫院