微光刀立體定向放射治療系統(tǒng)劑量學(xué)測試

彭倩，廖雄飛，張聲江，許敬輝，譚庭強

1.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院 腫瘤中心，四川 成都 6100722.四川省腫瘤醫(yī)院·研究所，四川省癌癥防治中心，電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院 放療中心，四川 成都 610041

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)放射治療設(shè)備的研發(fā)技術(shù)有了大幅提升[1]，國產(chǎn)IMRT、IGRT以及蒙特卡洛算法等技術(shù)均得到大力推廣，然而自主技術(shù)的穩(wěn)定性和精確性一直以來都是自身的“弱點”[2]。微光刀立體定向放射治療系統(tǒng)（Dual Camera 2 mm Stereotactic Radiosurgerg，D2SRS）是蘇州雷泰醫(yī)療科技有限公司自主研發(fā)的一套精確放療系統(tǒng)，包括蒙特卡洛放射治療計劃系統(tǒng)（TiGRT TPS）、外置微型電動多葉準直器（TiGRT MLC）、放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)（TiGRT IVS）以及網(wǎng)絡(luò)等部件。本研究主要是針對該系統(tǒng)進行劑量學(xué)測試并給出相應(yīng)的結(jié)論。

1　材料與方法

1.1　一般資料

隨機選取20例已接受放射治療的病例，其中包括7例顱內(nèi)腫瘤、6例肺部腫瘤和7例肝癌病例，腫瘤均為長、寬小于10 cm的孤立病灶。將20例病例的CT圖像和RT Structures通過DICOM網(wǎng)絡(luò)分別傳輸至 TiGRT TPS（雷泰公司）和Eclipse11.0（Varian公司）計劃系統(tǒng)并進行計劃設(shè)計，比較兩組計劃設(shè)計方式得出的劑量學(xué)差異。

1.2　治療計劃設(shè)計

兩組治療計劃均采用Sliding Window模式進行設(shè)計且射野數(shù)目（一般設(shè)置5～6個共面射野）、射野角度、準直器角度、床轉(zhuǎn)角等參數(shù)均相同，射線質(zhì)均為6 MV X射線，計劃系統(tǒng)中劑量計算網(wǎng)格大小均設(shè)置為2.5 mm；Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)中劑量計算運用AAA（Anisotropie Analytical Algorithm，AAA）算法，加速器MLC在等中心投影寬度為2.5 mm；而 TiGRT TPS計劃系統(tǒng)采用蒙特卡洛算法進行劑量計算，外置MLC在等中心投影寬度為2.0 mm；兩組計劃的臨床處方劑量定義為50 Gy分25次，至少95%的靶區(qū)體積接受到處方劑量的照射，危及器官限量均以QUANTEC作為標準，并且在此基礎(chǔ)上盡可能的再降低危及器官危及器官及正常組織的受照劑量。

1.3　治療計劃評估及計劃驗證

對比靶區(qū)和危及器官的劑量體積直方圖（DVH），對靶區(qū)和危及器官的受照劑量進行統(tǒng)計學(xué)分析，靶區(qū)的統(tǒng)計指標為D98、D50、D02以及均勻性指數(shù)（Homogeneity Index，HI）和適形指數(shù)（Conformity Index，CI）[3-4]；D98、D50、D02分別表示98%、50%、2%的靶區(qū)體積受到的照射劑量；對危及器官分析受到特定劑量水平照射的劑量體積百分比，如對腦干、脊髓評估Dmax和D1cc，Dmax表示最大劑量點，D1cc表示1cm3體積接受的劑量；肺評估V20，V20表示受到20 Gy照射劑量所對應(yīng)的體積。HI的計算公式為:HI = (D02- D98) / D50，HI取值越接近0，均勻性越好；CI的計算公式為:CI=VT,ref/VT×VT,ref/Vref，VT,ref為接受劑量等于或大于參考劑量的靶區(qū)體積（單位cm3）；Vref為接受劑量等于或大于參考劑量的體積（單位cm3）；VT為靶區(qū)體積（單位cm3），CI值接近1說明適形性越好。

1.4　治療計劃的驗證

兩組放射治療計劃在患者治療前進行絕對劑量和二維平面劑量驗證，驗證工具均采用IBA公司的點劑量驗證模體、0.6CC電離室、劑量儀和Matrixx電離室矩陣。點劑量偏差計算公式為：δ=（Dm-Dtps）/Dtps，Dm為劑量儀讀數(shù)；Dtps為計劃系統(tǒng)中計算值；二維平面劑量驗證主要是應(yīng)用Gamma分析[5-8]進行結(jié)果檢測，檢測標準：閾值取10%（3 mm，3%）。將驗證結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析。

1.5　統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，劑量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，兩組參數(shù)的比較采用配對t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1　靶區(qū)及危及器官劑量學(xué)統(tǒng)計結(jié)果

兩組計劃靶區(qū)及危及器官劑量學(xué)參數(shù)對比結(jié)果，見表1。20例病例的靶區(qū)劑量運用劑量歸一的方法使得D95完全一致，其值均為50 Gy，故表1中沒有D95的參數(shù)統(tǒng)計；表1中統(tǒng)計結(jié)果顯示，兩組計劃靶區(qū)及危及器官的劑量學(xué)參數(shù)均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

表1　兩組計劃靶區(qū)及危及器官劑量學(xué)參數(shù)對比結(jié)果

2.2　絕對劑量點劑量驗證誤差結(jié)果對比

兩組計劃點劑量誤差統(tǒng)計結(jié)果，見圖1。Eclipse組劑量誤差均保持在±3%以內(nèi)；TiGRT組第16例病例誤差為-3.21%，超出-3%范圍，其他病例誤差均在±3%以內(nèi)。Eclipse與TiGRT 兩組誤差統(tǒng)計結(jié)果為（0.70±1.44；0.57±1.86，t=0.268，P=0.796）。

圖1　兩組計劃20例病例絕對劑量誤差比較

2.3　二維平面劑量Gamma分析結(jié)果

二維平面劑量Gamma分析主要是借助軟件Omnipro I'mRT 1.7版本（IBA公司，瑞典）進行[9]，流程見圖2。在加速器機房應(yīng)用Matrixx二維電離室矩陣獲取測量數(shù)據(jù)（a），從計劃系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)（b），分別將上述兩份數(shù)據(jù)輸入OmniproI' mRT軟件進行分析，計算Gamma分析的結(jié)果。Eclipse與TiGRT兩組計劃Gamma分析結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果為（96.8%±0.9%；97.3%±1.2%；t=2.031，P=0.056）。兩組計劃通過率，見圖3。

圖2　TiGRT TPS系統(tǒng)完成的某一病例Gamma分析示意圖

圖3　兩組計劃20例病二維平面劑量通過率比較

3　討論

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，中國醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)取得飛速進步，衛(wèi)生服務(wù)能力取得穩(wěn)步提升[10-11]。中國自主醫(yī)用加速器產(chǎn)業(yè)自上世紀70年代以來取得極大進步，在上海核子儀器廠、北京醫(yī)療器械研究所、山東新華醫(yī)療器械有限公司、蘇州雷泰醫(yī)療科技有限公司等為代表的國產(chǎn)放療設(shè)備供應(yīng)商的不懈努力之下，在清華大學(xué)、中山大學(xué)等科研單位的大力支持下，目前國內(nèi)的醫(yī)用加速器在技術(shù)的先進性、質(zhì)量的可靠性、產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性方面都得到了不同程度的提升[12-13]；各種定位輔助固定裝置的不斷投入和研制，國產(chǎn)放療設(shè)備已經(jīng)形成了一個完整的體系，具備了提供一整套放療解決方案服務(wù)于患者治療的能力[2]。然而單從技術(shù)層面來看，隨著D-IMRT、IGRT和VMAT等技術(shù)的涌現(xiàn)，國產(chǎn)放療設(shè)備與進口設(shè)備相比在這些方面還是存在一定的差距。

D2SRS主要由外置MLC、影像裝置、計劃系統(tǒng)、影像質(zhì)量控制模體等部件組成，其工作原理是將D2SRS的各個部件鑲嵌在主體加速器上，形成一套新的放療系統(tǒng)。本研究的主要目的是測試該放射治療系統(tǒng)劑量計算的準確性和可靠性。研究結(jié)果顯示，D2SRS系統(tǒng)針對孤立的、且長寬均小于10 cm的腫瘤，應(yīng)用其特有的蒙特卡洛算法進行劑量計算，靶區(qū)及危及器官均可滿足臨床要求，與Eclipse計劃系統(tǒng)（美國瓦里安公司）應(yīng)用AAA算法計算得到的結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）；用點劑量和二維平面劑量進行劑量驗證得到的結(jié)果均能滿足臨床要求，點劑量偏差國際通用標準為±5%[14-15]，D2SRS系統(tǒng)針對此20例病例得到的結(jié)果最大偏差為-3.21%，其余均在±3%以內(nèi)；二維平面劑量驗證結(jié)果國際標準為Gamma通過大于90%[16-17]，D2SRS系統(tǒng)針對此20例病例得到的Gamma通過率為97.3%±1.2%；與Eclipse計劃系統(tǒng)相比較，D2SRS系統(tǒng)點劑量與二維平面劑量驗證結(jié)果均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

通過本研究結(jié)果可見，D2SRS針對一些特定的腫瘤，其劑量計算結(jié)果和驗證結(jié)果均能夠達到同類型設(shè)備的國際水平，可以用于臨床治療。

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