Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學驗證

劉芬

【摘? 要】目的：對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學進行驗證，以對其臨床使用的安全性和有效性進行分析。方法：通過對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)數(shù)學模型的計算和實驗測量輸出因子進行對比，同時采用荷蘭輻射劑量測量委員會推薦的劑量學驗證分析標準，在有關測試項目設計基礎上對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量計算精度進行驗證分析。結(jié)果：對比分析顯示，當前確立的Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)劑量計算精度較好，其全部開野輸出因子的計算結(jié)果偏差均控制在1%以內(nèi)，楔形野計算結(jié)果的偏差控制也基本控制在3%以內(nèi)，而所設計的12項測試結(jié)果的最大平均偏差都在1%以下，與NCS推薦標準相符合。結(jié)論：Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學驗證分析顯示精確度較高，可在臨床中投入使用。

【關鍵詞】Pinnacle;三維治療計劃系統(tǒng);劑量學;驗證

【中圖分類號】R587.1 ??????【文獻標識碼】A ??????【文章編號】1004-7484（2019）06-0114-01

臨床中，治療計劃系統(tǒng)作為現(xiàn)代放療計劃設計與劑量計算使用的重要工具，其系統(tǒng)的良好運行是確保臨床使用安全性和有效性的關鍵，同時加強治療計劃系統(tǒng)的運行維護與管理，也是醫(yī)院放射物理師的重要工作內(nèi)容。需要注意的是，臨床在進行現(xiàn)代放療計劃設計與劑量計算過程中，所應用的治療計劃系統(tǒng)并不是購買后就直接投入使用的，需要通過對系統(tǒng)進行合理設置與驗證分析后，對治療計劃系統(tǒng)數(shù)學模型所需參數(shù)進行測試確認，在符合有關標準及規(guī)定的情況下，才能夠在臨床中投入并使用，從而對該系統(tǒng)工具進行臨床使用的安全性和有效性進行保障。下文以Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)為例，對其劑量學驗證及結(jié)果進行分析，以供參考。

1材料和方法

1.1 儀器與設備

本文所驗證分析的Pinnacle3三維治療計劃系統(tǒng)為9.10版本，劑量學驗證分析參數(shù)測取加速器型號為瓦里安iX，點絕對劑量測量在PTW三維水箱中進行，所使用儀器設備還包括PTW30013電離室，其中，該電離室的室壁外直徑為7mm，氣腔體積為0.12cm3，氣腔直徑為4mm;此外，該系統(tǒng)劑量學驗證分析中，是采用PTW UNTDOS webline劑量儀與PTW30013電離室進行交叉校準，以確保實驗測試與分析順利進行，測試結(jié)果準確可靠。

1.2 方法

根據(jù)上述提供的實驗測試儀器與設備系統(tǒng)，在進行Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學驗證分析中，對每個點的劑量進行重復測量并分析三次后，以其平均值為最終結(jié)果，同時，出于對該三維治療計劃系統(tǒng)臨床使用中的輸出量穩(wěn)定性考慮，還需要在不同工作日和同一工作日內(nèi)均進行10×10cm射野、10cm深度處劑量的重復測量，并且對其測量結(jié)果的誤差要求不超過1%。此外，在進行上述Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量計算輸出因子分析中，除了需要對標準深度輸出因子進行測量驗證外，即SSD為90cm、d為10cm時，還需要對SSD為100cm、d為10cm時的輸出因子進行測量驗證，并將其作為附加深度輸出因子進行實驗分析。

在上述測試分析基礎上，根據(jù)荷蘭輻射劑量測量委員會（NCS）推薦的治療計劃系統(tǒng)劑量測試分析標準，進行相應的測試分析條件設計，對該系統(tǒng)劑量計算的相對偏差與置信限度進行測試并驗證分析，以實現(xiàn)其劑量計算精度的評價。其中，在進行測試條件設計中，是在NCS標準上進行略微改動，根據(jù)本次測試分析的實際情況，對存在測量條件限制以及需要增加測量分析驗證點的情況進行補充，以實現(xiàn)射野中心軸與另外兩條平行線在中心軸深度軸線上的點劑量進行測量分析，上述所測量分析的點劑量除建成區(qū)內(nèi)外均為劑量梯度較小區(qū)域分布點，主要表現(xiàn)為SSD為100cm時，測量深度分別在1、3、5、10、15、20、25和30等不同點的深度輸出因子及有關測量誤差情況。

1.3 測量數(shù)據(jù)的驗證分析

根據(jù)上述方法對驗證測量結(jié)果和治療計劃系統(tǒng)的計算結(jié)果進行對比，對測量值和計算值的誤差分析按照進行計算，并且對統(tǒng)計中所涉及計算偏差作為相對偏差進行分析。如下式（1）所示，其中，表示點劑量計算值，表示點劑量的測量值，對攝影半影外或者是擋塊下的點劑量相對偏差，則通過下式（2）進行表示，其中，表示同一深度射野中心軸的劑量測量值。

此外，針對上述驗證分析的偏差結(jié)果，根據(jù)NCS標準內(nèi)容，其中，對射野內(nèi)高劑量測點的均勻介質(zhì)與簡單幾何條件下的偏差允許值為2%及以下，對楔形板、擋塊以及不均勻介質(zhì)條件的偏差控制要求在3%及以下，對更復雜條件的偏差控制要求為4%及以下;而對射野外低劑量測點的均勻介質(zhì)與簡單幾何條件下的偏差允許值為3%及以下，對楔形板、擋塊以及不均勻介質(zhì)條件的偏差控制要求在4%及以下，對更復雜條件的偏差控制要求為5%及以下。如下式（3）所示，即為NCS推薦標準的置信限度表示公式，即為一組測試計算與測量值的相對偏差平均值，其中，為標準差，在測試計算偏差的平均值或者是計算偏差離散性過大情況下，都可能導致其置信限度超出相應的限度標準。

2結(jié)果分析

根據(jù)上述驗證分析方法，首先對SSD（源皮距）為100cm時的輸出因子計算誤差驗證分析顯示，其開野輸出因子的計算精度非常高，其偏差均控制在1%以內(nèi)，而矩形楔形野的計算偏差相對較大，其中，以60?楔形板15×40cm射野計算偏差為最大，在SSD為90cm時達到3.4%，但仍符合NCS推薦標準的偏差要求。此外，在對系統(tǒng)點劑量計算中輸出因子置信限度驗證分析顯示，雖然存在部分射野的計算偏差相對較大的情況，但是其偏差結(jié)果均在NCS標準允許范圍內(nèi);同時，在附件測試分析條件中，其系統(tǒng)劑量計算的置信限度偏差驗證分析結(jié)果顯示各項測量的平均偏差均低于標準差，由此可見，Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量計算精度較高，能夠在臨床中投入使用。

當前，三維治療計劃系統(tǒng)在實際中的應用越來越普遍，它與傳統(tǒng)的二維治療計劃系統(tǒng)相比進行劑量計算的精確度明顯提升，但同時對其在實際中進行應用的質(zhì)量要求也隨之提高。需要注意的是，三維治療計劃系統(tǒng)在臨床中應用是利用相應的數(shù)學模型根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行擬合以獲取相應的參數(shù)結(jié)果，從而進行劑量計算與應用實現(xiàn)的。因此，為確保三維治療計劃系統(tǒng)在臨床應用的安全性與有效性，必須在使用前對實際應用治療設備的劑量數(shù)據(jù)進行測量，并在三維治療計劃系統(tǒng)中輸入后，通過擬合處理以進行系統(tǒng)測試，避免對三維治療計劃系統(tǒng)在臨床中的正常使用產(chǎn)生不利影響。根據(jù)當前對三維治療計劃系統(tǒng)的驗證分析與研究情況，其主要內(nèi)容包含在以下三個方面，即針對某些疾病類型或照射方法采用仿真體模所開展的針對性深入研究，比較常見的有乳腺癌切線照射驗證等，其在實際驗證分析中容易受測量方法不同，對不同系統(tǒng)的驗證結(jié)果形成相應的影響;此外，還包含對利用標準的測試數(shù)據(jù)包，在三維治療計劃系統(tǒng)中進行基本數(shù)據(jù)輸入并根據(jù)測試項目的具體要求進行計算分析，并對計算結(jié)果與數(shù)據(jù)包測量結(jié)果進行對比，以對其進行驗證判斷的方法，其在實際驗證分析中由于缺乏個人的臨床使用治療機數(shù)據(jù)，導致其不能作為臨床使用驗證結(jié)論進行應用;最后，還包含與本文相一致的驗證方法，即通過對臨床使用治療機的基本參數(shù)測量，并向三維治療計劃系統(tǒng)中輸入，通過擬合處理進行計算模型參數(shù)確定，并根據(jù)標準測試數(shù)據(jù)及方法進行測試與驗證分析。

根據(jù)上述對三維治療計劃系統(tǒng)驗證方法及其具體內(nèi)容的分析，綜合本文對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的驗證分析結(jié)果可以看出，通過對臨床使用治療機的基本參數(shù)測量，并向三維治療計劃系統(tǒng)中輸入，進行擬合處理以確定計算模型參數(shù)，然后根據(jù)標準測試數(shù)據(jù)及方法進行測試與驗證分析，其各項測試與驗證分析精度均比較高，該結(jié)果表明其能夠在臨床中使用。值得注意的是，上述驗證分析過程中，對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學測試與驗證操作并非一開始就實現(xiàn)較高精度的驗證分析結(jié)果獲取，是結(jié)合齊驗證分析過程中存在的問題進行不同擬合分析與調(diào)整基礎上，通過多次驗證最終實現(xiàn)相應的數(shù)學模型確定，并獲取了較高的計算精度。

3結(jié)束語

總之，通過對Pinnacle三維治療計劃系統(tǒng)的劑量學驗證分析顯示，其系統(tǒng)劑量計算精度較高，可在臨床中投入使用。

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