碳素纖維床模型對鼻咽癌容積調強技術計劃劑量驗證的影響

曾疆

福建醫科大學附屬第一醫院放療科 （福建福州 350005）

鼻咽癌是我國常見的腫瘤之一，由于其位置的特殊性導致手術切除困難，放射治療是主要的治療手段之一。近年來，放射治療技術飛速發展，容積調強技術（volumetricmodulated arc therapy，VMAT）應用的越來越廣泛，容積調強不僅可以減少治療時間與跳數，還能提高靶區適形度[1-2]。在鼻咽癌的計劃設計中，2×360°全弧計劃能夠使靶區得到很好的劑量分布。隨著放療技術的復雜化，對劑量驗證提出了更高的要求。作為患者治療的重要載體的碳素纖維IGRT床被普遍應用于現代放射治療中。關于醫用直線加速器碳纖維治療床對后斜射野劑量的影響，國內外已有多篇文獻報道[3-8]。在鼻咽癌的弧形照射中，由于有相當一部分照射野需要先穿過床板，因此有必要將治療床在計劃設計時考慮其中。由于本單位所使用的RAYSTATION計劃系統并沒有內置的治療床模型，因此，本研究將討論在RAYSTATION計劃系統的驗證模體中加入碳素纖維床的模型對鼻咽癌VMAT計劃驗證的影響。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

美國瓦里安Trilogy醫用高能電子直線加速器，裝配 Varian Exact IGRT 治 療 床。 瑞 典 RaySearoh 公 司 的RAYSTATION4.7.5.4放射治療計劃系統，能進行三維適形（3DCRT）、調強（IMRT）、容積調強（VMAT）等計劃設計，可被用于治療計劃及驗證計劃設計；采用瑞典Scandidos公司的Delta4模體進行劑量驗證。Delta4三維驗證模體為圓柱形模體，其內部成十字形正交叉分布著1 069個半導體探頭，中心部分間距為5 mm，邊緣部分為10 mm，具有很高的靈敏度和空間分辨力，能夠驗證任意角度的照射野，適用于VMAT計劃驗證。

1.2 實驗方法

1.2.1 碳素纖維床模型的建立

本研究采用定義治療床的輪廓以及修改ROI密度的方式建立治療床模型。根據文獻數據，治療床模型內部（Panel Interior）CT 值設置為 -960 HU，床體表面（Panel Surface）CT 值設置為 -700 HU[9]。VARIAN IGRT 全碳纖維治療床的結構是根據患者治療部位的不同，針對頭頸部、 胸腹部、盆腔部的組織結構及身體厚度的不同分別對應IGRT治療床的薄、中、厚3個部分；考慮到鼻咽癌患者實際治療的位置是在治療床薄的部分，因此在計劃系統的驗證準備模塊的Delta4驗證模體中，根據模體實際擺放的高度加入薄的治療床模型，形成新的驗證模體，記有床模型的模體為A模體（圖1），無床模型的模體為B模體。

圖1 模體A帶碳素纖維床模型

1.2.2 驗證計劃的設計

選取我科2019年3—6月治療24例鼻咽癌患者，其中男18例，女6例；年齡24～72歲，中位年齡51.5歲。24例患者均采用2×360°雙弧容積調強計劃設計。在驗證準備模塊中，將經批準的用于治療的計劃分別移植到A模體與B模體上，生成驗證計劃A和驗證計劃B，計算網格均采用0.2 mm×0.2 mm×0.2 mm，將驗證計劃A和驗證計劃B的DICOM格式的劑量文件通過網絡傳輸到Delta4軟件中。

1.2.3 劑量驗證與分析

將Delta4模體擺放至治療床前部的中心，高度與計劃系統中模擬的高度一致，并將模體的中心與加速器等中心對齊。在Trilogy加速器上通過ARIA網絡調取治療計劃，以QA模式執行治療計劃。因驗證計劃A、驗證計劃B均是從治療計劃直接移植到模體上，其中的機器跳數、MLC位置等機器信息完全一致，所以采集驗證劑量時只需執行治療計劃；將Delta4實際測量的結果分別與驗證計劃A和驗證計劃B的劑量分布進行比較；使用GAMMA分析工具，分別對兩組計劃Delta4驗證劑量的3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/2%、2 mm/1% 的通過率進行對比，根據 AAPM TG218號報告[10]建議，考慮到每個弧的誤差會相互疊加或者相互抵消，因此，分別對每個弧（即A弧與B弧）各分析參數下的通過率差別進行比較。

1.3 統計學處理

采用SPSS 20.0統計軟件進行數據分析，計量資料以x-±s表示，采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組驗證計劃總體通過率比較

A組與B組驗證計劃不同分析參數下的GAMMA通過率，見圖2。A組驗證計劃的通過率均高于B組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表1。

圖2 不同參數下A、B兩組驗證計劃總體GAMMA通過率

表1 兩組驗證計劃總體通過率比較（%，x-±s）

2.2 兩組驗證計劃A弧通過率比較

A組與B組驗證計劃不同分析參數下A弧的GAMMA通過率，見圖3。A組驗證計劃的通過率均高于B組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2。

2.3 兩組驗證計劃B弧通過率比較

A組與B組驗證計劃不同分析參數下B弧的GAMMA通過率，見圖4。A組驗證計劃的通過率均高于B組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表3。

3 討論

圖3 不同參數下A、B兩組驗證計劃A弧GAMMA通過率

表2 兩組驗證計劃A弧通過率比較（%，x-±s）

圖4 不同參數下A、B兩組驗證計劃B弧GAMMA通過率

表3 兩組驗證計劃B弧通過率比較（%，x-±s）

國內外已有研究表明，醫用直線加速器在使用過程中射線穿過碳素纖維床會有不同的衰減。研究表明[3-6]，不同厚度的碳素纖維床會對不同能量、不同角度、不同大小的射野造成不同的影響。鼻咽癌的VMAT計劃復雜程度高，不同方向、大小的子野眾多，射線穿過碳素纖維床的影響更加復雜。時飛躍等[7]研究表明，碳素纖維床模型會對食管癌驗證計劃通過率產生影響。此外，有研究表明[11-13]，加速器碳素纖維床對宮頸癌VMAT計劃的劑量分布有一定影響。本研究尚未對碳素纖維床模型對鼻咽癌VMAT計劃劑量分布的影響進行分析，應當繼續深入分析。

本研究的24例鼻咽癌VMAT驗證計劃A組和B組3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/2%、2 mm/1% 的 GAMMA 通過率差異均有統計學意義（P＜0.05）。A組驗證計劃的GAMMA通過率均高于B組驗證計劃，而且當GAMMA分析參數越來越嚴格時，A組與B組驗證計劃通過率的差別越來越大。劑量驗證作為放射治療質量保證的重要環節，應提高自身精度，減小系統誤差（將碳素纖維床的衰減考慮在內）。在RAYSTATION4.7.5.4計劃系統中不存在內置的治療床模型，Scandidos廠家提供的Delta4模體圖像中也不包含治療床模型，而實際在治療患者或者驗證計劃時，部分射野是先穿過治療床再到達人體或者模體，因此，在計劃設計時應考慮根據不同病種的實際情況加入不同厚度的碳素纖維床模型，在設計驗證計劃時也應根據模體擺放的位置加入相應厚度的碳素纖維床模型，以提高計劃劑量的準確性以及驗證系統的精度。

綜上所述，碳素纖維床會對鼻咽癌容積調強計劃劑量驗證產生影響，在設計鼻咽癌驗證計劃時應考慮加入治療床模型，以提高驗證系統的精確性。