汪志，王成，唐虹，洪浩，李銳，陳香存，童鑄廷，王凡

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，a.放療科；b. 醫(yī)工部，安徽 合肥 230022

基于PTW Seven29TM二維電離室矩陣的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量驗(yàn)證

汪志a，王成b，唐虹a，洪浩a，李銳a，陳香存a，童鑄廷a，王凡a

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，a.放療科；b. 醫(yī)工部，安徽 合肥 230022

目的 探討利用PTW Seven29TM二維電離室矩陣驗(yàn)證調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的可行性。方法 選取70例腫瘤患者（頭頸部腫瘤15例，胸部腫瘤30例，腹部腫瘤25例）。在Pinnacle 9.8計(jì)劃系統(tǒng)中設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，然后將調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃移植到驗(yàn)證模體上。在加速器上對(duì)放療計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證并利用PTW Seven29TM測(cè)量相應(yīng)的劑量分布，采用Gamma分析法比較計(jì)劃系統(tǒng)的理論輸出數(shù)據(jù)和PTW Seven29TM實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的差異。結(jié)果 頭、胸、腹部腫瘤患者調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的Gamma通過(guò)率（3 mm，3%）分別為：95.29%±2.46%，96.11%±2.66%和96.03%±1.98%，表明所有患者的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃均能夠滿足臨床需要。結(jié)論 使用PTW Seven29TM二維電離室矩陣驗(yàn)證調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃簡(jiǎn)便、可行。

二維電離室矩陣；調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃；劑量驗(yàn)證；Gamma通過(guò)率

調(diào)強(qiáng)適形放射治療（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）是一種先進(jìn)的放射治療方法，能夠在提高靶區(qū)劑量的同時(shí)更好地保護(hù)危及器官。不過(guò)，基于多葉準(zhǔn)直器的IMRT技術(shù)由于其產(chǎn)生子野的隨機(jī)多樣性可顯著增加其治療計(jì)劃驗(yàn)證結(jié)果的不確定性，因此必須對(duì)其治療計(jì)劃進(jìn)行劑量學(xué)驗(yàn)證。二維探測(cè)器陣列測(cè)量設(shè)備將多個(gè)半導(dǎo)體或電離室排成二維探測(cè)器陣列，具有良好的劑量學(xué)特性、幾何分辨率和劑量線性度，配備相應(yīng)的測(cè)量分析軟件，可用于放射治療設(shè)備以及IMRT技術(shù)日常的質(zhì)量控制[1-4]。本研究利用本院現(xiàn)有的PTW Seven29TM二維電離室矩陣來(lái)驗(yàn)證IMRT計(jì)劃，效果滿意，報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 二維電離室矩陣

采用由德國(guó)PTW公司生產(chǎn)的Seven29TM二維電離室矩陣，每個(gè)電離室在出廠時(shí)均用Co60線進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)以矩陣文件形式列出，可保證每個(gè)電離室測(cè)量結(jié)果的一致性，僅需在每次臨床應(yīng)用前對(duì)其中心電離室進(jìn)行交叉刻度[5]。儀器本身可以測(cè)量溫度和氣壓并自動(dòng)進(jìn)行校正，因此它可以準(zhǔn)確地測(cè)量絕對(duì)劑量分布。二維電離室矩陣的劑量特性具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 PTW Seven29TM二維電離室矩陣的劑量特性參數(shù)

1.1.2 驗(yàn)證模體

采用PTW R3固體水，在二維電離室矩陣下方使用厚度為5 cm，面積為30 cm×30 cm的固體水，考慮到有效測(cè)量點(diǎn)位于矩陣平面下7.5 mm，在矩陣上方也放置厚度為4.2 cm，面積為30 cm×30 cm的固體水。固體水技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 PTW RW3等效固體水技術(shù)參數(shù)

1.1.3 治療計(jì)劃系統(tǒng)

采用飛利浦公司Pinnacle 9.8逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)軟件，內(nèi)置DMPO算法。

1.1.4 加速器

采用德國(guó)西門(mén)子Artiste加速器，內(nèi)置80對(duì)葉片，能量為6 MV，劑量率為300 MU/min。

1.1.5 研究對(duì)象

隨機(jī)選擇2014年9月～2015年5月于本院接受調(diào)強(qiáng)放療的70例腫瘤患者，其中頭頸部腫瘤15例（鼻咽癌8例，其他腫瘤7例）；胸部腫瘤30例（食管癌14例，肺癌9例，乳腺癌4例，其他腫瘤3例）；腹部腫瘤25例（宮頸癌17例，其他腫瘤8例）。

1.2 方法

1.2.1 計(jì)劃移植

在Pinnacle 9.8計(jì)劃系統(tǒng)中對(duì)70例患者設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，隨后將優(yōu)化后的IMRT計(jì)劃復(fù)制到矩陣與驗(yàn)證模體的組合中。為消除加速器機(jī)架角度對(duì)電離室的影響，將機(jī)架角度全部歸零，其他射野參數(shù)（射野、子野、MU）不變，進(jìn)行劑量計(jì)算。為保證后續(xù)Gamma分析的精確度，計(jì)算柵格不應(yīng)超過(guò)吻合距離的1/3[6]，本研究的計(jì)算柵格設(shè)置為3 mm×3 mm×3 mm，以保證在劑量梯度較大區(qū)域內(nèi)Gamma值計(jì)算的精確性。

腎臟脂毒性與糖尿病腎病密切相關(guān)。糖尿病患者及糖尿病動(dòng)物模型的腎臟脂質(zhì)合成代謝增加、脂質(zhì)分解代謝抑制，導(dǎo)致脂質(zhì)堆積，進(jìn)而引起炎癥反應(yīng)，損傷腎臟細(xì)胞[5-7]。研究腎臟脂毒性對(duì)于糖尿病腎病的早期防治具有重要意義。研究[8]提示，肥胖相關(guān)腎損害除腎小球肥大外，還有腎小球基膜增厚、系膜基質(zhì)增多及腎內(nèi)炎癥因子增多。這些病理改變導(dǎo)致腎小球硬化及腎小管基質(zhì)硬化，進(jìn)而導(dǎo)致終末期腎病[4]。本研究采用高脂喂養(yǎng)誘導(dǎo)大鼠腎臟脂毒性，發(fā)現(xiàn)HF組大鼠體質(zhì)量、FFA水平明顯升高，MAU、ACR升高，同時(shí)造成腎臟損害；小檗堿使上述改變明顯改善。

1.2.2 劑量測(cè)量

二維電離室矩陣與驗(yàn)證模體按CT掃描要求組合后置于加速器治療床上，測(cè)量中心與加速器等中心點(diǎn)重合，測(cè)量平面與加速器等中心處于同一平面，模體平面SSD為95 cm，執(zhí)行機(jī)架角歸零后的IMRT計(jì)劃并啟動(dòng)二維電離室矩陣進(jìn)行劑量測(cè)量。測(cè)量前，二維電離室矩陣須先預(yù)熱5 min以上，并進(jìn)行置零以消除本地劑量，隨后給予大劑量（10 Gy）照射，使之達(dá)到電離平衡，觀察其氣溫、氣壓值并將數(shù)據(jù)輸入至測(cè)量軟件MatrixScan，然后開(kāi)始進(jìn)行劑量測(cè)量。

1.2.3 計(jì)劃驗(yàn)證評(píng)估

使用配套的VeriSoft軟件對(duì)70例腫瘤的患者調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行Gamma分析，Gamma指標(biāo)限定條件為3%（劑量誤差）/3 mm（位置誤差）。

2 結(jié)果

70例腫瘤患者調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的Gamma總通過(guò)率為95.91%±2.38%，均高于90%，可滿足臨床需求；頭、胸、腹部腫瘤患者調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的Gamma通過(guò)率（3 mm，3%）分別為：95.29%±2.46%，96.11%±2.66%和96.03%±1.98%。70例患者Gamma總通過(guò)率的頻數(shù)分布，見(jiàn)圖1。

圖1 70例患者Gamma通過(guò)率頻數(shù)分布圖

3 討論

雖然ICRU83號(hào)報(bào)告建議治療計(jì)劃的接受標(biāo)準(zhǔn)可以放寬至5%/5 mm[13]，但國(guó)內(nèi)外同行基本都遵循文獻(xiàn)[6,14]所建議的治療計(jì)劃的接受標(biāo)準(zhǔn)：3%/3 mm條件下，Gamma通過(guò)率達(dá)90%以上即認(rèn)為該治療計(jì)劃是合格的。本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，70例患者治療計(jì)劃的Gamma通過(guò)率均大于90%，表明患者的IMRT計(jì)劃是可以實(shí)施的。

在本研究中，所有治療計(jì)劃都需要在機(jī)架角度歸零后才能進(jìn)行驗(yàn)證，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)際角度下的劑量驗(yàn)證，忽略了驗(yàn)證機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差、重力對(duì)多葉準(zhǔn)直器葉片走位精確度的影響和治療床對(duì)劑量分布的影響等。造成該現(xiàn)象的主要原因是由于二維矩陣探測(cè)器是將微型探測(cè)器排列在一個(gè)平面中，對(duì)同一射野，各探測(cè)器接收到的射線入射角度不完全相同，在射野中心軸與探測(cè)器平面不垂直的射野中測(cè)量時(shí)，特別是當(dāng)射線平行穿過(guò)探測(cè)器平面時(shí)，需要考慮二維矩陣探測(cè)器的方向性響應(yīng)[15]，因此在使用二維矩陣時(shí)必須消除機(jī)架角度對(duì)電離室矩陣的劑量學(xué)影響，這使得二維電離室矩陣在放療計(jì)劃質(zhì)量保證和質(zhì)量控制中的應(yīng)用有一定的限制。另外，二維測(cè)量的特性決定了其只能截取冠狀面的劑量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，無(wú)法對(duì)橫斷面和矢狀面的劑量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，從而導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果有一定的片面性。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)了一批全新的三維驗(yàn)證工具（Delta4、ArcCheck等），可以在真實(shí)機(jī)架旋轉(zhuǎn)的情況下，實(shí)時(shí)測(cè)量三維空間的劑量分布。再者，二維電離室矩陣上方擺放的是均勻的PMMA模體，而真實(shí)人體結(jié)構(gòu)由一系列非均勻組織構(gòu)成，因此計(jì)劃系統(tǒng)在非均勻組織中計(jì)算的誤差遠(yuǎn)大于均勻組織。同時(shí)，本研究所采用的二維矩陣探測(cè)器電離室的間隔為10 mm，在平面劑量驗(yàn)證過(guò)程中，有可能會(huì)漏掉某些劑量信息，或在劑量梯度較大的區(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，相對(duì)于膠片（亞毫米級(jí)）平面劑量測(cè)量而言，空間分辨率也不夠高[15]。目前腫瘤放療患者眾多，如何在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)每例患者治療計(jì)劃的驗(yàn)證對(duì)于臨床工作來(lái)說(shuō)仍然是重大挑戰(zhàn)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、時(shí)間等因素，二維矩陣仍然是現(xiàn)階段調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃驗(yàn)證的主流測(cè)量手段。

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Dosimetric Verifi cation for Intensity-modulated Radiation Therapy Based on PTW Seven29TMTwo-dimensional Ion Chamber Array

WANG Zhia, WANG Chengb, TANG Honga, HONG Haoa, LI Ruia, CHEN Xiang-cuna, TONG Zhu-tinga, WANG Fana
a.Department of Radiation Oncology; b.Department of Medical Engineering, the First Hospital of Anhui Medical University, Hefei Anhui 230022, China

Objective To investigate the feasibility of dosimetric verification for Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT) based on the Seven29TMtwo-dimensional ion chamber array (2D-array). Methods The IMRT plans of 70 tumor patients (15 patients with head and neck neoplasm, 30 with thoracic neoplasm, 25 with abdominal neoplasm) were designed with Pinnacle 9.8 and copied to dosimetric phantom. The results of IMRT plans were imported to linear accelerators (Siemens Artiste) and the plans were executed. The delivered dose distribution were measured by the Seven29TMand compared with the planned dose distribution. Results The results of Gamma of patients with head and neck, breast, abdomen were 95.29%±2.46%, 96.11%±2.66% and 96.03%±1.98% with a standard error of 3 mm and 3%. The radiation therapeutic regimens all meet the clinical needs of all patients examined. Conclusion The IMRT plans can be verifi ed with PTW Seven29TMin a simple and feasible way.

two-dimensional ion chamber array; IMRT plans; dosimetric verifi cation; Gamma pass rate

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.035

1674-1633(2016)01-0116-03

2015-07-16

2015-08-03

國(guó)家自然科學(xué)基金（No.81201743）。

王凡，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。

作者郵箱：wang_zhi81@163.com