Mobius 3D軟件在調強放射治療計劃劑量驗證中的應用研究

于得全 張琰君 常 浩 高 宏 屈煥敏

調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)是目前最先進的、使用最普遍的放射治療技術之一，其能夠最大限度地減少正常組織的輻射劑量， 滿足不規則形狀腫瘤靶區的治療需要。然而，由于劑量梯度的變化大， 很小的誤差都能造成很嚴重的后果[1]。因此，要確?；颊叩玫接媱澰O計達到的照射劑量和劑量分布，IMRT計劃必須經過嚴謹的設計和準確的位置和劑量驗證。目前，放射治療單位常用劑量檢定方法分為絕對劑量檢定和相對劑量分布驗證， 其中包括點、二維平面、三維劑量檢定和第三方獨立計算軟件驗證。Mobius 3D調強驗證軟件是一種新興的以第三方獨立計算軟件為主的調強驗證系統，其功能多，具有在線性、多樣性及重復性等特點。本研究利用新裝的Mobius 3D軟件驗證調強放射治療計劃，取得了滿意的效果。

1 材料與方法

1.1 研究資料

隨機選擇2017年5-11月于空軍軍醫大學唐都醫院接受IMRT的80例腫瘤患者，其中頭頸部腫瘤34例；胸部腫瘤33例；腹部腫瘤13例。所有患者在治療實施前，均采用PTW1500驗證系統提前進行調強劑量驗證，且結果都符合臨床調強驗證要求，可正常治療。

1.2 儀器設備

采用美國Varian Eclipse 11.0治療計劃系統(treatment planning system，TPS)軟件設計患者調強計劃，Varian 600C/D加速器治療患者，其內置120片多葉準直器(multi-leaf collimator，MLC)，X射線能量為6 MV，治療劑量率400 MU/min?；颊咧委熐熬褂肞TW1500二維電離室矩陣進行調強計劃驗證。

1.3 Mobius 3D調強驗證軟件

Mobius 3D使用全新的、獨立開發的倒錐卷積和(或)疊加算法計算光子劑量分布，通過網絡無縫與系統內的服務器相連，讀取加速器治療系統的運行參數Dyna log，包括MLC到位精度、機架角參數、治療床運行參數及劑量參數等文件，實施卷積和(或)疊加運算生成靶區治療的3D劑量，并與治療計劃系統(treatment planning system，TPS)3D劑量對比進行Gamma通過率分析。

1.4 計劃傳輸方法

在Varian Eclipse 11.0計劃系統中對80例患者設計相應的IMRT計劃，隨后將優化后的IMRT計劃傳輸到Mobius 3D軟件工作站，包括CT圖像數據，RT Plan，RT Structure和RT Dose等。

1.5 計劃評估

使用Mobius 3D軟件對80例腫瘤患者IMRT計劃驗證數據與計劃數據進行Gamma通過率分析，其指標限定條件劑量誤差與位置誤差為3%/3 mm。

2 結果

經驗證，80例腫瘤患者IMRT計劃的Gamma總通過率為(99.04%±0.96)%，均高于95%，可滿足臨床需求；頭頸部腫瘤、胸部腫瘤和腹部腫瘤患者IMRT計劃的Gamma通過率(3%/3 mm)分別為(98.33±1.67)%、(99.02±0.98)%和(98.73±1.07)%，80例患者的3D劑量Gamma通過率分析結果如圖1所示。

圖1 80例患者Gamma總通過率分布示圖

3 討論

目前，多數醫院均開展以三維IMRT技術為主的放射治療。IMRT計劃具有復雜性和特殊性，其在加速器執行過程中，涉及到射線傳遞整個過程，尤其是MLC的各種參數、加速器的輸出劑量率穩定性等直接影響到患者腫瘤靶區劑量的準確性。因此，必須進行相應的劑量驗證，其常用的驗證方法主要有膠片法、電離室法的電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)方法以及二維電離室矩陣驗證法等[4-6]。膠片法可以通過膠片劑量分析系統顯示調強射野的形狀、大小以及劑量分布的情況，是一種相對劑量分析驗證方面，非常的直觀和方便，其具有分辨率高的特點，但絕對劑量測量較為困難，比較耗時，通常在早期的調強驗證中使用較多；電離室法主要是點劑量的測量， 絕對劑量值測量準確；而EPID法具有較高的分辨率。EPID法是近年來最流行的方法之一，但標定過程復雜， 絕對劑量測量難度大。

電離室矩陣驗證法是一種常用的檢測方法，其使用Gamma通過率評估IMRT計劃是否符合臨床要求，根據美國醫學物理學會(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)建議的Gamma通過率運算標準是3%/3 mm或者是3%/4 mm。一般情況下，通常采用3%/3 mm的標準，當計算的Gamma通過率≥95%時，意味著IMRT計劃符合臨床要求；當IMRT的通過率＜95%時，需要對其進行重新驗證或重新設計計劃。

IMRT劑量驗證還可以運用計算軟件的方法加以驗證，Mobius 3D調強驗證軟件作為一款在線調強驗證系統，讀取患者加速器治療的每次治療log文件，進行劑量重新反算之后與TPS計算的劑量分布進行比較分析，根據一定的標準進行評估，以達到調強計劃驗證的目的[7-8]。Mobius 3D驗證結果顯示，3D軟件劑量分布的曲線和TPS計劃曲線之間具有良好的一致性，并且Gamma通過率計算分析均在95%以上，符合調強計劃驗證要求。值的一提的是，Mobius 3D驗證軟件可監測加速器治療機各項機械參數運行到位情況，包括MLC葉片到位精度、XY準直器位置、機架、機頭位置等，為加速器質量保證維護提供預判維修的依據。

4 結語

IMRT計劃具有腫瘤靶區高劑量分布和高梯度的特點。為了保證腫瘤IMRT計劃的準確實施，嚴格的個體化劑量學驗證是治療前的一項重要工作。目前，腫瘤放射治療患者較多，在臨床實踐中驗證患者的每個治療方案仍然是重大的挑戰?？紤]到時間因素和經濟因素，利用Mobius 3D調強驗證系統對IMRT方案進行驗證的優勢為簡單、省時且可行，可用于放射治療臨床劑量驗證工作。