調強計劃中計算網格大小對劑量與計算時間的影響

謝陳，汪代杰， 張紅艷 楊波，龐皓文，孫小楊

1.瀘州市人民醫院 腫瘤科，四川 瀘州 646000；2.武漢普仁醫院 康復醫學科，湖北 武漢 430000 3.西南醫科大學附屬醫院 腫瘤科，四川 瀘州 646000

引言

計算網格是放射治療計劃劑量計算過程中的重要參數，在對計算網格的研究結果表明，計算的網格大小越大，優化計劃輸出結果時間越短，但計算結果精度降低[1-4]；因此，臨床工作中需要平衡尋求高精度的計算結果和高效產出計劃的矛盾。劉翔宇等[5]報道了采用PBC（Pencil Beam Convolution）算法，計算網格從10 mm降低到1.25 mm時，計算用時增加約3倍。王文婷等[1]報道了2 mm×2 mm，3 mm×3 mm，4 mm×4 mm三種正方形計算網格大小的驗證計劃通過率，其中2 mm×2 mm的γ通過率全部大于95%，而4 mm×4 mm為0；并建議臨床劑量計算采用2 mm×2 mm計算網格。

本研究擬通過介于2 mm×2 mm計算網格和4 mm×4 mm計算網格之間，引入2 mm×4 mm長方形的計算網格，并與2 mm×2 mm計算網格在計算結果和計劃輸出時間上進行比較。討論2 mm×4 mm的網格代替2 mm×2 mm網格在臨床使用上的可行性。

1 材料與方法

1.1 病例材料

選擇2016年1月到2016年12月鼻咽癌放療計劃10例，宮頸癌放療計劃10例；放療計劃都采用2 mm×2 mm計算網格。鼻咽癌靶區勾畫以及計劃制作根據中國鼻咽癌臨床分期工作委員會報告[6]；宮頸癌靶區勾畫以及計劃制作根據黃曼妮[7]的報告。

1.2 比較方法

在放療計劃系統Pinnacle 8.0中，針對以上已經驗收的20例放療計劃為基礎，只改變計算網格的大小重新計算各組織器官以及靶區的劑量和獲得計算結果的時間（t）。網格大小分別為：2 mm×2 mm、2 mm×4 mm和4 mm×4 mm。

1.3 比較參數

鼻咽部比較參數包括：脊髓（cord）最大劑量Dmax以及脊髓外擴5mm的PRV（Planning Organs At Risk Volume）最大劑量，腦干（stem）最大劑量Dmax和PRVstem最大劑量、左右晶體最大劑量Dmax、95%的鼻咽部GTVnx（GTV:Gross Tumor Volume; nx: nasopharynx）所受到的最小劑量（D95GTVnx），95%的頸部淋巴結GTVnd（nd：node）所受到的最小劑量（D95GTVnd），左右視神經最大劑量Dmax、視交叉最大劑量Dmax、左側腮腺50%體積受到的照射劑量D50，以及右腮腺D50。

宮頸癌病例比較參數包括：50 Gy包繞的直腸體積（V50）直腸、膀胱V50、小腸Dmax、左股骨頭Dmax、右股骨頭Dmax、計劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）的D95。

1.4 統計學分析

在SPSS 19.0統計分析軟件中，采用兩獨立樣本t檢驗統計差異，以P＜0.05為具有統計學差異。

2 結果

20例放療計劃的結果產出時間為：2 mm×2 mm網格平均劑量計算時間為371.52 s，2 mm×4 mm為106.43 s，4 mm×4 mm為44.44 s；兩兩之間比較，差異具有統計學差異（P＜0.05）。

靶區與危及器官的吸收劑量：2 mm×2 mm和2 mm×4 mm之間的差異不具有統計學意義（P＞0.05）；2 mm×2 mm和4 mm×4 mm之間的差異也不具有統計學意義（P＞0.05）；2 mm×4 mm和4 mm×4 mm之間的差異也不具有統計學意義（P＞0.05）；見表1和表2。

3 討論

劑量計算作為調強計劃的重要環節，其計算精確性對放療計劃質量有著重要影響[8-12]。不同的劑量計算網格大小對計算結果的精度的影響不同；同時也影響著驗證計劃的通過率[13-17]。在計算網格大小文獻研究報道中，所選取的網格形狀都是以正方形為主[1,5,13]，如2 mm×2 mm，4 mm×4 mm等。本研究嘗試了采用長方形的2 mm×4 mm計算網格進行了研究越小，結果顯示：計算網格從2 mm×2 mm調整為2 mm×4 mm之后，計算時間縮短了三分之二以上，當網格調整為4 mm×4 mm時，計算時間縮短至十分之一；這與文獻報道的計算網格越大計算耗時越多的結果一致[17]。

表1 鼻咽部不同計算網格的劑量均值（cGy）

表2 宮頸癌不同計算網格的劑量均值

在劑量差異的比較上，郭隆佳等[18]報道了當采用2.5 mm×2.5 mm和1 mm×1 mm兩種計算網格時，劑量學的差異主要存在于各靶區組織的最大劑量。而我們的研究結果顯示2 mm×2 mm和2 mm×4 mm兩種計算網格的劑量差異不具有統計學差異。這可能的一個原因在于：某一個計算網格中的劑量值是該計算網格所有值的平均量，隨著計算網格的變小，當網格達到1 mm×1 mm時，劑量值之間的差異就表現明顯；這還需要在進一步細分網格的大小進行驗證分析。包括引入更多的組織器官劑量學參數的比較，如平均劑量等。但是，該研究作為初步采用2 mm×4 mm長方形計算網格的一種探索，為臨床采用2 mm×4 mm長方形計算網格應用于放療計劃的計算提供了一定的研究基礎；利用2 mm×4 mm長方形計算網格代替2 mm×2 mm正方形計算網格具有一定的可行性。

計算精確性對放療計劃質量有著重要影響，雖然更小的計算網格獲得的計算結果更逼近真實值，但無止境的追求劑量的精確而不考慮臨床工作效率的提高不符合我國現階段臨床工作的需求。我們建議在對于臨床工作效率要求比較突出的放療單位，可以嘗試采用2 mm×4 mm長方形計算網格代替2 mm×2 mm正方形計算網格。

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