調強放射治療計劃驗證不同伽馬通過率評估標準下結果的差異性

張 毅，胡銀祥*，王志勇，許聰鳳，羅元強

（1.貴州醫科大學附屬醫院腫瘤科，貴州 貴陽 550004 ；2.貴州醫科大學附屬腫瘤醫院放射物理技術室，貴州貴陽 550000）

調強放射治療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）是當今使用較為廣泛的一種放射治療技術。該技術采用強度不均勻的輻射束，當輻射束在病人體內疊加在一起時，會產生一個適形的劑量分布。IMRT 對靶區周圍或部分周圍有輻射損傷危險的器官有較大的益處，既能夠有效殺死腫瘤細胞，還能盡量保護靶區周圍的正常組織[1-3]。為了安全有效地進行IMRT，計劃劑量驗證是IMRT 不可或缺的步驟，確保了實際輻射傳遞參數與治療計劃系統（Treatment Planing System，TPS）生成的計劃參數一致及患者治療的安全性[4]。近年來，IMRT 和體積調弧治療（VMAT）的質量保證（QA）有了很大的發展，各種電離室或二極管探測器陣列已經商業化。目前，臨床上常用的二維探測矩陣有Map Check、Matrixx 以及PTW 二維電離室陣列。該技術的廣泛應用取代了點劑量和膠片劑量測定法，并促進了QA 流程的精簡[5]。本研究回顧性分析貴州醫科大學附屬腫瘤醫院2011 年9 月至今的1549 個調強計劃劑量驗證結果，對比不同加速器劑量驗證結果的差異性，以驗證IMRT 的劑量精度誤差。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集并整理我院腫瘤科2011 年9 月至今在不同加速器上執行的1549 個調強計劃（4 ～9 野），計劃設計使用Pinnacle 系統，執行機器為Elekta 加速 器，型 號 分 別 為Precise1343、Precise2444 及Synergy2020，劑量驗證使用Map Check 二維驗證設備。

1.2 方法

將患者的治療計劃移植到模體上，在加速器上執行QA 計劃，通過Map check 測量模體受照劑量，對比TPS 計算值，按照標準判定二者是否相符。其中模體為固體水模體。將計劃射野全部歸零，等中心設置為固體水下6 cm 處。Map check 自帶1.35 cm 固體水和等效2 cm 水。因此在進行Map check 擺位時，將厚度為4 cm 的固體水置于Map check 上，通過調節治療床升降使SSD 在94.65 cm 處。測量數據時，在QA 模式下出束且所有射野均為零度，使用Map check軟件采集數據，得到射野的劑量分布與TPS 計算的劑量分布，二者對比得到gamma 通過率。物理師設計放療計劃時隨機分配給三臺加速器（如表1），統計得出Precise1343 加速器有547 例病人計劃共2983 個射野，Precise2444 加速器有450 例病人計劃共2839 個射野，Synergy2020 加速器有552 例病人計劃共3964個射野。使用Map check 測量劑量分布，并與TPS 計算的劑量分布對比。根據不同的gamma 劑量分布差異評估標準（即gamma 評估指數）[6]，劑量差異分別設置為1%、2% 和3%，距離符合度分別設置為2 mm和3 mm。在不同的gamma 劑量分布差異評估標準下，gamma 通過率大于90% 均定義為通過。在臨床實踐中，3%/3 mm 標準下的gamma 通過率大于90%即為通過[7-8]，若在此標準下通過率小于90% 的，均在查找其原因后重新測量或重新計算計劃。其原因可能包括測量時機架是否置于零度、擺位是否正確、數據采集過程中信號中斷，以及計算QA 計劃時所有射野是否完全歸零、原計劃中心是否置于指定中心（固體水下6 cm）及跳數是否與原計劃一致等。

表1 不同加速器的病人數和射野個數

2 結果

2.1 不同gamma 評估標準下通過率小于90%射野數的統計

在臨床實踐中，3%/3 mm 標準下的gamma 通過率大于90% 即為通過，對于通過率小于90% 的計劃采取相應措施后均得到解決，因此該評估標準下通過率小于90% 的射野數為0。不同gamma 評估標準下通過率小于90% 的射野數統計如表2 所示。將各標準下通過率小于90% 的射野數除以總射野數（共9786 個射野），得出在伽馬指數3%/2 mm 標準下伽馬通過率小于90% 的射野數占總射野數的19%、伽馬指數2%/3 mm 標準下為1.8%、伽馬指數2%/2 mm 標準下為38.8% 和伽馬指數1%/3 mm 標準下為10.9%。比較3%/3 mm、3%/2 mm、3%/3 mm 及2%/3 mm 標準下通過率小于90% 的射野數，發現相較于劑量差異對gamma 通過率的影響，距離符合度的影響更大。

2.2 3%/3mm 伽馬通過率分布及跳數與通過率的相關性

圖1 至圖3 是3%/3 mm 評估標準下各加速器的射野通過率分布圖。Precise1343 加速器伽馬通過率小于95% 的射野數占其總射野束的8.85%，Precise2020 加速器這一數據為6.23%，Synergy2020加速器這一數據為2.47%，兩臺Precise 機型伽馬通過率小于95% 射野數占比是Synergy 加速器的2.5至3.5 倍。Synergy2020 加速器伽馬通過率大多集中于99% 至100% 之間，占其總射野數的50.05%，Precise 機型僅為32.28%（Precise1343 加速器）和31.03%（Precise2444 加速器）。因此，Synergy 加速器驗證伽馬通過率顯著比兩臺Precise 機型更高。3%/3 mm 標準下射野跳數與伽馬通過率如表3 所示，三臺加速器P值均小于0.001，值為負數且絕對值小于0.3，表明射野跳數與伽馬通過率的相關性系數具有統計學意義（P＜0.001），但相關程度為極弱負相關（＜-0.3）。

表3 3%/3 mm 射野跳數與通過率的相關性

圖1 Precise1343 加速器射野伽馬通過率分布

圖2 Precise2444 加速器射野伽馬通過率分布

圖3 Synergy2020 加速器射野伽馬通過率分布

2.3 不同加速器、不同gamma 評估標準下平均通過率的對比

表4 是三臺加速器在不同gamma 評估標準下9786 個射野通過率的平均值。3%/3 mm 平均通過率均大于97%，且標準差s 小于2%，表明大部分數值較接近平均值。在同一個評估標準下，三臺加速器中Synergy2020 的gamma 通過率高于另外兩臺Precise機型。2%/2 mm 標準下Precise2444 加速器的平均通過率小于90%。除了3%/3 mm 外，其他評估標準的標準差偏大，表明通過率離散程度更大。

表4 不同加速器、不同gamma 評估標準下平均通過率的對比（%，± s）

表4 不同加速器、不同gamma 評估標準下平均通過率的對比（%，± s）

加速器 gamma通過率3%/3 mm 3%/2 mm 2%/3 mm 2%/2 mm 1%/3 mm Precise1343 97.80±1.92 93.10±4.10 96.30±3.47 90.10±5.11 92.27±6.23 Precise2444 97.92±1.70 91.80±4.12 96.69±2.40 88.67±5.08 94.48±3.60 Synergy2020 98.65±1.37 94.86±3.80 97.88±2.24 92.80±4.47 96.28±3.13

3 討論

隨著IMRT 技術的日益成熟，人們對于精準放療的要求也更加嚴苛，這就需要獲得較高的適形度劑量分布，而計劃劑量驗證是IMRT 不可或缺的步驟。二維陣列電離室因其便捷性、準確性以及穩定性，仍是當今主流驗證計劃劑量分布的設備[9]。Sun Nuclear公司生產的Map Check 作為常用的二維劑量驗證設備，除了具有以上優點外，還具有測量重復性及數據采集精確性等優勢。本文以1549 個調強計劃共9786個射野為研究對象，對比分析不同加速器執行驗證的伽馬通過率以及同一加速器下不同伽馬指數的驗證通過率，結果顯示，相較于3%/3 mm，2%/3 mm 伽馬通過率小于90% 的射野數占總射野數的1.8%，伽馬指數3%/2 mm 時則高達19%。因此得出結論：與劑量差異對gamma 通過率的影響相比，距離符合度的影響更大。使用Map Check 驗證IMRT 計劃，伽馬指數為3%/3 mm 時三臺機器的平均通過率均大于97%，結果相對穩定且均較高。Yan 等[10]使用Map Check 驗證了18 個調強計劃，平面劑量驗證通過率為97.8%。吳仕章等[8]利用Map Check 對動態調強計劃進行驗證，結果顯示整體通過率較高，其中3%/3 mm標準通過率達（98.46±1.67）%。其他QA 驗證設備同樣也具有較高的伽馬通過率，如郭冉等[11]利用PTW729 電離室矩陣測量68 例靜態調強計劃，發現其參考矩陣相對位置劑量（Local）和參考矩陣最大劑量（Max）的通過率分別為94.6%和98.57%。楊瑞杰等[7]對2010 例IMRT 計劃進行驗證，其中使用MatriXX驗證965 例，平均通過率為97.9%。IMRT 技術現已趨于成熟，其各種QA 驗證設備也更加穩定、準確。本研究結果顯示，3%/3 mm 標準下，射野跳數與伽馬通過率相關性系數具有統計學意義（P＜0.001），但相關程度為極弱負相關（＜-0.3）。吳仕章等[8]分析總跳數與通過率的相關性（P＜0.001）也為負相關，這與本研究的結果相一致。

綜上所述，相較于劑量差異對gamma 通過率的影響，距離符合度的影響更大。Synergy 加速器各個伽馬評估標準下的平均通過率均好于Precise 機型。射野跳數與伽馬通過率相關性系數具有統計學意義，但相關程度為極弱負相關。