234例宮頸癌調強放射治療計劃臨床劑量驗證結果分析*

彭 倩 吳 凡 許敬輝 唐 斌 康盛偉*

隨著計算機和醫療影像等技術的進步，近20年來，放射治療技術從二維常規治療發展到了圖像引導精確放射治療[1]。如何保證患者放射治療方案安全可靠地執行，已成為腫瘤放射治療物理師和腫瘤放射治療醫師關心的問題。在標準的放射治療流程中，在患者首次治療之前，需要采用模體和相應的測量設備對設計好的放射治療計劃進行劑量檢測，劑量偏差在規定的范圍內才能執行。劑量驗證從最初的點劑量驗證，發展到以膠片為主的面劑量驗證。由于前面兩種方法存在一定的局限，在調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)為代表的精確放射治療出現后，采用二維探測器陣列的測量設備成為檢測主流。

近年來，隨著容積調強放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技術的普及開展，采用三維模體探測器陣列檢測照射劑量成為最新的技術手段，即三維劑量驗證。為此，本研究選取234例宮頸癌IMRT治療計劃，使用Delta4三維劑量驗證系統進行劑量驗證，并對驗證結果分類整理分析，為放射治療計劃的設計和劑量驗證方法提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年3月至2017年5月四川省人民醫院234例宮頸癌患者固定射野調強放射治療計劃，使用Delta4三維劑量驗證系統進行劑量驗證。

1.2 計劃參數

整理獲得的病例治療計劃均由Oncentra 4.3計劃系統制作完成，采用Elekta Synergy加速器，多葉準直器(multi-leaf collimator，MLC)為40對Elekta?MLCi2葉片，單個葉片寬度1 cm，調強方式為固定射野調強。宮頸癌病例根據病例情況設計7野計劃。所有計劃單個射野平均子野數≤10個，最小子野面積均為2 cm2，最小子野跳數為4 MU。

1.3 三維劑量驗證方式

采用Delta4三維矩陣探測器，每次測量前進行溫度校準，以及10 cm×10 cm標準射野劑量修正，應用修正因子后再次進行標準射野劑量驗證。對每個病例按照實際照射角度執行一次治療計劃，采集分析每個射野的驗證結果和整個計劃的驗證結果。

1.4 驗證結果分析

對計劃驗證結果做γ分析，γ通過率標準設置為劑量偏差≤3%，位置偏差≤3 mm，閾值取10%[2-5]。統計每個病例治療計劃的整體γ通過率和每個射野的γ通過率。

2 結果

2.1 通過率分布

在統計的234例宮頸癌病例中，治療計劃整體γ通過率＞95%的病例數為109例，其余125例γ通過率為90%～95%；按照不同射野角度的γ射線分析，射野總數1638個，單個射野γ通過率＞95%的為1577個，單個射野γ通過率＜95%的為61個，宮頸癌治療計劃γ通過率如圖1所示。

圖1 宮頸癌治療計劃γ通過率散點圖

2.2 特定角度通過率分布

γ通過率＜95%的射野集中在120°～140°和220°～240°兩個角度范圍，這些射野造成了所屬計劃整體通過率偏低，如圖2所示。

圖2 特定角度通過率分布散點圖

2.3 MLC到位精度分析

選取臨床病例分析MLC到位精度。宮頸癌病例的角度為129°射野的葉片和一個231°射野葉片到位情況，可以看出，此射野的第26對葉片和第15對葉片到位精度差，使整個射野的通過率降至84.6%和89.2%，進而影響到整個計劃的通過率，造成此病例其他射野通過率均為97%以上的情況下，計劃整體通過率僅為90.4%。此前，陳誠等[6]和王矯健等[7]采用修改MLC文件的方法也證實了MLC到位精度對放療劑量分布確有影響。此外，使用Delta4每次驗證前，必須對10 cm×10 cm標準射野進行劑量校準，盡可能減小加速器和驗證設備帶來的系統誤差。在臨床應用中，是否對標準射野進行劑量校準確實也會影響到最終驗證結果(如圖3所示)。

圖3 宮頸癌患者129°射野第26對葉片和231°射野第15對葉片到位精度示圖

3 討論

腫瘤放射治療進入調強放射治療技術以來，對劑量驗證的要求越來越高，驗證的方式也經歷了相應的發展過程，即由最初的點劑量驗證，到二維平面劑量驗證，再到三維劑量驗證技術。如今調強放射治療計劃驗證中使用較為廣泛的設備主要是二維探測器陣列和三維探測器陣列。本研究所使用的Delta4三維劑量驗證系統是一種全新的驗證設備，不僅能夠測量劑量，還可以監測射野、子野、葉片運動等信息，并與計劃中的參數進行實時比對[8]。Uehara等[9]采用獨立的技術，如膠片和電離室，對Delta4測量精度進行了研究，發現在使用IMRT、VMAT及SBRT這些精確放射治療技術的情況下，由于使用相對較多的小子野，計劃通過率較低。

目前，國內已有一些應用三維探測器陣列進行調強放射治療計劃驗證的研究，如譚麗娜等[10]、劉磊等[11]以及陸佳揚等[12]分別應用Delta4三維劑量驗證系統對容積旋轉調強計劃驗證結果進行了研究；張富利等[13]比較了采用EBT3免沖洗膠片、PTWseven29二維探測器陣列和Delta4三維探測器陣列3種驗證手段時螺旋斷層調強計劃驗證的差異，研究中發現膠片驗證空間分辨率最高，但二維和三維探測器陣列也能滿足臨床驗證精度要求；孔偉等[14]使用Delta4三維劑量驗證系統，采用射野歸零驗證比，采用實際射野角度驗證時通過率明顯提高，發現采用實際射野角度進行驗證能夠得到更真實的驗證結果。

不同于以往調強放射治療計劃驗證研究，多使用二維劑量驗證系統，本研究應用Scandidos公司三維劑量驗證系統Delta4對234例宮頸癌固定射野調強放射治療計劃進行實際射野角度照射，采用γ通過率指標對結果進行分析。驗證分析結果顯示，120°～140°和220°～240°范圍的射野通過率較低。對計劃設計和計劃執行進一步分析發現，這是由于參加測試的234例宮頸癌計劃均由Oncentra 4.3制作治療計劃，但此系統在計劃制作過程中無法添加治療床。但在計劃實際執行時，盡管加速器使用的是碳纖維床板，但在120°～140°和220°～240°角度的射野仍然穿過了較厚的治療床，影響最終驗證結果。為進一步確定治療床對三維劑量驗證結果的影響，本研究將低通過率射野歸零，使用Delta4對其再次進行驗證，結果所有歸零射野γ通過率均在95%以上。至此，基本可以確定治療床對射線的衰減影響造成這些射野在實際角度執行時通過率低，付慶國等[15]的研究得出了類似結論。正如圖2所示的射野角度在120°～140°和220°～240°范圍的驗證通過率，以及其余角度射野的γ通過率，除了治療床的影響，在長時間的三維劑量計劃驗證實踐中發現，MLC到位精度情況也會影響放射治療計劃驗證通過率。

4 結論

本研究使用Delta4進行放射治療計劃驗證以來，結合自身體會和發現的問題，采取相應的改進方案，對于現有部分治療計劃系統不能添加治療床的情況，對其特定角度射野驗證結果具體情況具體分析，使用標準水模體和電離室對治療床對劑量的影響進行測定，便于綜合評估。在放射治療計劃設計階段，結合所使用加速器和放射治療計劃系統功能參數，避免設置影響較大角度射野。對于葉片到位精度引起的驗證結果較差情況，須提前發現并更換葉片，避免對患者接受劑量造成影響。Delta4的測量模體需要使用加速器機房激光燈進行擺位，及時對激光燈進行校準，調整偏差也會對三維劑量驗證結果帶來一定影響，故要求完善設備質量控制制度，做好設備定期檢測。

三維放射治療計劃劑量驗證結果如何，與放射治療使用到的硬件、軟件設備的質量控制保養狀況有關，并且是一項綜合保障工程。

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