馬 筠 柏正璐 李 軍* 桂龍剛 陳永東

調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)是現(xiàn)代放射治療主要技術(shù)方式，由于其復(fù)雜性和精確性，在放射治療實(shí)施前，必須針對患者的治療計劃進(jìn)行放射劑量學(xué)驗(yàn)證，以保障惡性腫瘤患者所受到照射劑量的分布與治療計劃的劑量分布一致，從而盡可能減少放射治療并發(fā)癥的產(chǎn)生，提高腫瘤的治愈率[1-2]。對于IMRT技術(shù)，由于劑量率比較大，射野比較復(fù)雜，驗(yàn)證劑量的準(zhǔn)確性就更為重要。電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)早期主要用于射野擺位驗(yàn)證，近年來由于其操作簡單，使用及顯示劑量結(jié)果方便，逐步用于調(diào)強(qiáng)放射治療的劑量驗(yàn)證[3-5]。采用γ通過率對比分析劑量測量結(jié)果和計劃系統(tǒng)輸出驗(yàn)證計劃是最廣泛接受的一種方式[6-7]。由于加速器在使用過程中絕對劑量會發(fā)生偏移，為保證日常照射中患者治療的精確性，本實(shí)驗(yàn)主要研究射野劑量學(xué)(portal dosimetry，PD)軟件模塊對劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響。

1 資料與方法

1.1 研究資料

選取20例宮頸癌患者和20例食管癌術(shù)后患者的治療計劃制作PD驗(yàn)證計劃，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為宮頸癌患者計劃的大射野通過多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator，MLC)的左右分野和食管癌術(shù)后患者計劃的小野3組，分別為AA180_0組、AA180_1組和E180組。

1.2 儀器設(shè)備

采用Eclipse 13.0版本的計劃系統(tǒng)用于計劃設(shè)計(美國Varian公司)；Clinac IX醫(yī)用直線加速器作為治療機(jī)(美國Varian公司)，能量選擇6 MV的X射線，MLC為60對，劑量率為400 MU/min。Varian版本PD系統(tǒng)模塊，其中包括硬件模塊EPID，作為二維劑量測量工具；軟件模塊PD系統(tǒng)，作為本研究的γ通過率指數(shù)分析軟件。

1.3 驗(yàn)證方法

1.3.1 加速器劑量校準(zhǔn)

為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，對加速器劑量進(jìn)行校正，使用PTW UNDOSE E劑量儀，F(xiàn)C65-G電離室和SP34固體水在標(biāo)準(zhǔn)條件下對6 MV進(jìn)行劑量輸出校準(zhǔn)，即SSD=100.0 cm，參考射野10 cm×10 cm，將輸出量刻度成1 MU=1 cGy[8]。

1.3.2 EPID校準(zhǔn)

在進(jìn)行驗(yàn)證前對EPID-Portal Dosimetry系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)，以保證驗(yàn)證的準(zhǔn)確性，在10 cm×10 cm照射野條件下，校準(zhǔn)使得100 MU=100 CU，其中CU(calibrated unit)為PD系統(tǒng)的準(zhǔn)劑量單位。

1.3.3 驗(yàn)證計劃設(shè)計及實(shí)施

對20 例宮頸癌患者的射野選擇機(jī)架角度為180°，20例食管癌術(shù)后患者的射野選擇機(jī)架角度為0°或180°，采用Clinac IX直線加速器執(zhí)行計劃，驗(yàn)證計劃均在0°機(jī)架角下實(shí)施。測試中保持加速器和EPID板位置不變，全批次驗(yàn)證測試連續(xù)完成。AA180_0組、AA180_1組和E180組3組驗(yàn)證數(shù)據(jù)以EPID測量得到的劑量分布作待比較劑量分布，以放射治療計劃計算得到的劑量分布作參考劑量分布。使用PD軟件間隔0.5%對3組的待比較劑量分布分別模擬絕對劑量偏移(-5%～5%)，觀察3組的γ通過率及平均γ值的變化趨勢。

1.4 評價方法及指標(biāo)

γ指數(shù)分析是IMRT驗(yàn)證中常用的分析方法，測量點(diǎn)γ值≤1通過，γ值＞1失敗[9]。設(shè)置參數(shù)為：劑量誤差標(biāo)準(zhǔn)和距離誤差標(biāo)準(zhǔn)分別為3%和3 mm，閾值為10%。

2 結(jié)果

2.1 PD軟件中劑量驗(yàn)證結(jié)果

在進(jìn)行劑量驗(yàn)證時，以EPID測量得到的劑量分布作為待比較劑量分布，以放射治療計劃計算得到的劑量分布作為參考劑量分布。在Varian PD系統(tǒng)對EPID測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對劑量偏移，使其劑量的相對變化量范圍-5%～5%，觀察γ通過率的變化趨勢，見圖1。

圖1 PD系統(tǒng)分析γ通過率截圖

2.2 三組實(shí)驗(yàn)PD劑量驗(yàn)證結(jié)果

(1)AA180_0組、AA180_1組和E180組三組數(shù)據(jù)的PD劑量驗(yàn)證結(jié)果的γ通過率隨絕對劑量偏移的變化趨勢見圖2、圖3和圖4。

圖2 宮頸癌患者PD驗(yàn)證結(jié)果的γ通過率(左子野)

圖3 宮頸癌患者PD驗(yàn)證結(jié)果的γ通過率(右子野)

圖4 食管癌術(shù)后患者PD驗(yàn)證結(jié)果的γ通過率

(2)三組PD驗(yàn)證結(jié)果的極值數(shù)據(jù)見表1。

表1 三組PD驗(yàn)證結(jié)果的極值數(shù)據(jù)

(3)宮頸癌患者和食管癌術(shù)后患者計劃的射野大小見表2。

表2 宮頸癌患者和食管癌術(shù)后患者計劃的射野大小

3 討論

驗(yàn)證結(jié)果總體顯示，絕對劑量向正負(fù)方向偏移時，γ通過率下降，三組數(shù)據(jù)的劑量驗(yàn)證通過率均較高，表明絕大部分平面劑量分布的計劃計算值和實(shí)際測量值之間、計劃計算劑量分布和實(shí)際測量劑量分布具有良好的一致性。γ通過率最大值分別在劑量偏移-1%、-1.5%和-2%處，可見γ通過率理想值均不在絕對劑量偏移零點(diǎn)，而在偏移相對量-2%～-1%范圍內(nèi)。

當(dāng)劑量相對變化量在-4.5%～4%、-5%～3%和-5%～3.5%范圍內(nèi)，射野的γ通過率＞90%。由此可見：盡管絕對劑量的相對偏移會影響γ通過率值，不過在較小的范圍內(nèi)偏移，整個射野的γ通過率仍＞90%，平均γ值也≤1。而在絕對劑量負(fù)偏移稍低一點(diǎn)的情況下(-2%～-1%)，射野內(nèi)γ通過率的百分比反而高于偏移零點(diǎn)處的通過率值。3組數(shù)據(jù)均表明絕對劑量偏移向負(fù)方向運(yùn)動，其γ通過率值比絕對劑量偏移向正方向移動的結(jié)果理想。但在這個范圍外，絕對劑量的正負(fù)偏移對射野γ通過率的影響表現(xiàn)為急劇下降。

本研究中采取措施盡可能的避免干擾以確保數(shù)據(jù)結(jié)果可靠性，所有病例驗(yàn)證計劃制作和數(shù)據(jù)導(dǎo)出遵循相同的技術(shù)模式和參數(shù)配置，采用同樣的幾何條件避免擺位因素干擾，測試一批次完成避免儀器漂移影響，γ分析數(shù)據(jù)處理采用同樣的方式，這些措施都盡量保障了數(shù)據(jù)的可靠[10]。此外，本研究分別選取了以宮頸癌放射治療患者為代表的大野計劃20例，和以食管癌術(shù)后放射治療患者為代表的小野計劃20例。統(tǒng)計兩組患者計劃的平均射野大小，宮頸癌組射野大小為19.24 cm×20.74 cm，食管癌術(shù)后組的射野大小為10.81 cm×14.43 cm，大小野更具代表性，本研究結(jié)果充分表明了絕對劑量的偏移對劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響[11]。

4 結(jié)語

在放射治療中，應(yīng)定期檢查加速器的劑量學(xué)特性，定期校準(zhǔn)照射患者的常用射線輸出量。此外，EPID是一個放射治療質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的裝置，對其本身的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制尤為重要[12]。