石江偉 金建華 汪德文

【摘要】目的：在固定鉛門(mén)射野中平行于MLC葉片的鉛門(mén)到位精度會(huì)造成鉛門(mén)對(duì)運(yùn)動(dòng)投射葉片遮擋寬度的改變從而影響射線投射造成靶區(qū)劑量變化，本文研究其對(duì)靶區(qū)劑量的影響大小及如何提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)射野鉛門(mén)到位誤差的容錯(cuò)即在鉛門(mén)到位有誤差的情況下保證靶區(qū)劑量?jī)H有微小變化。方法：①在模體上創(chuàng)建角五等分的六野計(jì)劃，兩個(gè)固定鉛門(mén)的00野分別照射靶區(qū)上下部分，照射上半部分的固定鉛門(mén)野鉛門(mén)Y1坐標(biāo)依次取0.0—0.4，優(yōu)化后計(jì)算劑量;再給各計(jì)劃固定鉛門(mén)野的坐標(biāo)±0.1后直接計(jì)算劑量，比較前后PTV中心軸上的劑量最小百分比（Dmin）的變化。②利用靜止閉合葉片遮擋鉛門(mén)的方法提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)：改變各個(gè)計(jì)劃固定鉛門(mén)射野的坐標(biāo)使得鉛門(mén)始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計(jì)劃重新計(jì)算劑量。給這些新計(jì)劃的固定鉛門(mén)野的坐標(biāo)±0.1，比較前后靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比Dmin的變化。使用MAPCHECK驗(yàn)證各個(gè)計(jì)劃。結(jié)果：各個(gè)計(jì)劃固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)坐標(biāo)Y1±0.1cm后，靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比（Dmin）的變化區(qū)間在0.1%—5.5%。利用靜止閉合葉片遮擋鉛門(mén)的方法提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)方法設(shè)計(jì)的新計(jì)劃，在給固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)坐標(biāo)Y1±0.1cm后Dmin變化區(qū)間-0.1%—0.1%。MAPCHECK驗(yàn)證各計(jì)劃中心軸劑量均與計(jì)算結(jié)果相符度高。結(jié)論：利用靜止閉合葉片遮擋鉛門(mén)的方法可以顯著降低由于鉛門(mén)到位誤差對(duì)靶區(qū)劑量的影響，降低鉛門(mén)到位誤差造成劑量投照的不確定性。

【關(guān)鍵詞】固定鉛門(mén)，葉片，劑量，誤差，容錯(cuò)

【中圖分類號(hào)】F763 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? 【文章編號(hào)】2026-5328（2021）06-038-03

引言

近年來(lái)隨著放射治療技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)強(qiáng)治療已經(jīng)越來(lái)越多地運(yùn)用于臨床。調(diào)強(qiáng)放療相對(duì)三維適形放療可以產(chǎn)生高度適形的劑量分布并減少靶區(qū)周?chē)＝M織的劑量，但同時(shí)也會(huì)引起低劑量照射體積的增加[1-2]。近年來(lái)低劑量照射越來(lái)越受到重視，如一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)V5、V10與放射性肺炎具有更加顯著的相關(guān)性[3]。減少肺的低劑量照射體積具有重要的意義[4]。而固定鉛門(mén) （fixed jaw） 調(diào)強(qiáng)放射治療可以限制照射野的照射區(qū)域， 有效保護(hù)危及器官[5-6]，更加優(yōu)化了調(diào)強(qiáng)計(jì)劃。研究表明在宮頸癌和乳腺癌的調(diào)強(qiáng)放療中，固定射野鉛門(mén)技術(shù)有效降低患者正常組織的低劑量照射同時(shí)還能保證治療靶區(qū)的劑量覆蓋[7-8];胸中段食管癌調(diào)強(qiáng)放療，fj-IMRT 能夠顯著降低肺、心臟和全身的低劑量照射[9]。在固定鉛門(mén)射野中有一平行于MLC葉片的鉛門(mén)邊界在靶區(qū)上方（見(jiàn)圖1 Y1鉛門(mén)），此鉛門(mén)的到位誤差會(huì)造成鉛門(mén)對(duì)投射射線的葉片遮擋寬度的發(fā)生改變，進(jìn)而影響射線投射，造成靶區(qū)出現(xiàn)劑量冷點(diǎn)及低劑量區(qū)域。使得計(jì)劃劑量對(duì)鉛門(mén)到位誤差的容錯(cuò)（Tolerant）的降低;這點(diǎn)一直被忽視，還未有相關(guān)研究或文章對(duì)此作出說(shuō)明。本文通過(guò)在計(jì)劃系統(tǒng)中改變鉛門(mén)的坐標(biāo)模擬鉛門(mén)的到位誤差，比較靶區(qū)中心軸最小劑量百分比Dmin的變化△D的大小，發(fā)現(xiàn)△D與鉛門(mén)誤差改變寬度下的葉片對(duì)射線投射的多少成正相性。要提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)射野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)，只要想方設(shè)法使得在鉛門(mén)到位誤差區(qū)間下的葉片始終靜止閉合即可。我們的做法是手動(dòng)人為改變各個(gè)計(jì)劃固定鉛門(mén)射野的坐標(biāo)使得鉛門(mén)始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計(jì)劃。臨床實(shí)踐中我們建議優(yōu)化計(jì)劃時(shí)使得固定鉛門(mén)射野邊界在MLC兩片葉片間隙處，這樣優(yōu)化后被鉛門(mén)遮擋的葉片靜止閉合，計(jì)劃完成后，手動(dòng)給固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)坐標(biāo)加0.1/0.2，從而實(shí)現(xiàn)靜止閉合葉片遮擋鉛門(mén)。

1 材料與方法

1.1 加速器和計(jì)劃系統(tǒng)

Eclipse8.6計(jì)劃系統(tǒng)，瓦里安23EX直線加速器，MAPCHECK2.0。

1.2 模體

模體為直徑16cm、高16cm的柱狀模體（即Body），CT值設(shè)為0 HU，PTV為一個(gè)直徑8cm高12cm的與Body同軸的柱狀靶區(qū)，User Origin設(shè)在柱體中心軸上。

1.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

創(chuàng)建角度為5等分角的6野計(jì)劃;計(jì)劃優(yōu)化時(shí)固定兩個(gè)0°的射野F1、F2的鉛門(mén)。F1野的鉛門(mén)坐標(biāo)Y2取恒值6.8（為PTV上界外），Y1分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4（Y1取0時(shí)葉片對(duì)B30、B31所在的位置如圖1所示）;F2野的鉛門(mén)Y2取0，Y1取恒值8.3（PTV下界外）。相同優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化后計(jì)算劑量，復(fù)制這五個(gè)計(jì)劃給射野F1的鉛門(mén)坐標(biāo)Y1±0.1cm，直接計(jì)算各個(gè)計(jì)劃的劑量。使用MAPCHECK驗(yàn)證各個(gè)計(jì)劃（對(duì)比參數(shù)設(shè)為3、0.01）。我們重點(diǎn)對(duì)比的是固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)坐標(biāo)Y1±0.1cm前后中心軸劑量的變化，鑒于MAPCHECK分辨率測(cè)量中適當(dāng)調(diào)整其位置使得探頭位置在劑量變化處。

2 結(jié)果與分析

2.1數(shù)據(jù)獲取

利用Dose Profile工具，獲取PTV中心軸上以User Origin點(diǎn)為原點(diǎn)上不超過(guò)4 cm的劑量百分比圖找出最小劑量百分比值Dmin。結(jié)果如下表

由表可以看出射野F1鉛門(mén)Y1分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4時(shí)，鉛門(mén)到位若出±1mm的誤差時(shí);△D（Dmin-0.1-Dmin、Dmin+0.1-Dmin）分別為（-5.5%與0.1%）、（-0.1%與0）、 （-0.4%與0.2%） （-0.2%與0.2%） （-2.0%與3.8%）。

由圖2可以直觀看出Y1=0時(shí)靶區(qū)中心軸劑量與給Y1±0.1后重新計(jì)算的差異，圖3的實(shí)際測(cè)量結(jié)果佐證了計(jì)算結(jié)果。給Y1±0.1重新計(jì)算得△D =5.6%，實(shí)測(cè)△D=5.4%。

2.2原因分析

觀察射野F1的葉片對(duì)B31對(duì)射線的投射，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Y1為0、0.1時(shí)葉片對(duì)B31靜止閉合，射線全被阻擋;當(dāng)Y1為0.2、0.3時(shí)，B31葉片對(duì)小間隙快速運(yùn)動(dòng)，大量射線被遮擋住;Y1為0.4時(shí)，B31與緊鄰的B30運(yùn)動(dòng)基本一致少量射線被遮擋?？梢糟U門(mén)到位誤差導(dǎo)致靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比Dmin的變化△D與鉛門(mén)誤差改變寬度下的葉片對(duì)射線投射的多少成正相性關(guān)系。

2.3提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)射野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)的方法

△D與鉛門(mén)誤差改變寬度下的葉片對(duì)射線投射的多少成正相性。要使△D很小就要使鉛門(mén)誤差改變寬度下的葉片對(duì)射線投射要小最好為靜止閉合。利用靜止閉合葉片遮擋鉛門(mén)的方法提高計(jì)劃對(duì)固定鉛門(mén)野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)：有兩種設(shè)計(jì)策略，一改變?cè)加?jì)劃固定鉛門(mén)射野的坐標(biāo)使得鉛門(mén)始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計(jì)劃，以新計(jì)劃為治療計(jì)劃;二優(yōu)化計(jì)劃時(shí)使得固定鉛門(mén)射野邊界在MLC兩片葉片間隙處，這樣優(yōu)化后能保證被鉛門(mén)遮擋的葉片始終靜止閉合，計(jì)劃完成后，手動(dòng)給固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)坐標(biāo)加0.1/0.2，重新計(jì)算劑量作為治療計(jì)劃。這樣鉛門(mén)邊界始終在靜止閉合葉片的上，在鉛門(mén)到位精度0.1/0.2誤差下PTV劑量?jī)H有微小變化。使用以上兩種方法設(shè)計(jì)的多個(gè)計(jì)劃給固定射野鉛門(mén)坐標(biāo)±0.1后比較中心軸最小劑量百分比得出△D在（-0.1—0.1%）區(qū)間內(nèi)變化。MAPCHECK測(cè)量各個(gè)計(jì)劃比較中心軸劑量，結(jié)果高度相符。

3 討論

鉛門(mén)到位誤差造成的劑量變化還未有相關(guān)研究做出說(shuō)明。如何造提高計(jì)劃劑量對(duì)鉛門(mén)到位誤差的容錯(cuò)（Tolerant）這點(diǎn)也未有研究。國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)（ICRU）建議照射劑量的準(zhǔn)確度±5%。表明從模擬到整個(gè)放射治療“鏈”中的不確定度都要小于5%[9]。對(duì)于潛在可能的PTV低劑量冷點(diǎn)及低劑量區(qū)域我們應(yīng)該是避免此不確定性因素的。本文利用改變鉛門(mén)坐標(biāo)的方法模擬鉛門(mén)到位誤差對(duì)PTV劑量的影響，提供了一種新的研究思路;同時(shí)提出一種提高計(jì)劃靶區(qū)劑量對(duì)固定鉛門(mén)野鉛門(mén)到位誤差容錯(cuò)的方法（即在鉛門(mén)到位有誤差時(shí)還能保證PTV劑量?jī)H有微小變化）。這種方法的運(yùn)用能夠減小由于鉛門(mén)到位精度對(duì)劑量的影響，使得計(jì)劃投照更準(zhǔn)確、確定。然而這種方法還是有一定的繁瑣性。能不能直接在計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)中解決這一問(wèn)題，我們給出的策略：①在計(jì)劃系統(tǒng)中優(yōu)化時(shí)使得固定鉛門(mén)射野的鉛門(mén)邊界下的葉片始終保持靜止閉合，同時(shí)限制此鉛門(mén)的位置坐標(biāo)的可設(shè)置值（這些值下鉛門(mén)的邊界遠(yuǎn)離葉片縫隙的距離要大于鉛門(mén)到位精度的誤差值）這樣就能從計(jì)劃系統(tǒng)中直接解決此問(wèn)題。②設(shè)置一固定鉛門(mén)射野坐標(biāo)值加值選項(xiàng)，劑量計(jì)算時(shí)自動(dòng)給固定鉛門(mén)的鉛門(mén)坐標(biāo)加一值，并且限制固定鉛門(mén)射野的位置坐標(biāo)的可設(shè)置值只能取鉛門(mén)邊界在葉片縫隙的值。

【參考文獻(xiàn)】

[1] SONG W， LU H， LIU J， et al. Fixed-jaw technique to improve IMRT plan quality for the treatment of cervical and upper thoracic esophageal cancer[J]. J Appl Clin Med Phy， 2019， 20（10）： 24-32.

[2] FREILICH J， HOFFE S E， ALMHANNA K， et al. Comparative outcomes for three-dimensional conformal versus intensity-modulated radiation therapy for esophageal cancer[J]. Dis Esophagus， 2015， 28 （4）： 352-357.

[3]SHAIKH T， CHURILLA T M， MONPARA P， et al. Risk of radiation pneumonitis in patients receiving taxane-based trimodality therapy for locally advanced esophageal cancer[J]. Pract Radiat Oncol， 2016， 6 （6）： 388-394.

[4][9]宋威，鹿紅，馬珺，趙迪，劉婕，于大海，張碧云. 固定鉛門(mén)技術(shù)應(yīng)用于胸中段食管癌調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2020，37（02）：159-163.

[5]Joy S， Starkschall G， Kry S， et al. Dosimetric effects of jawtrackingin step-and-shootintensity-modulated radiation therapy[J].J Appl Clin Med Phys， 2012， 13（2）： 3707.

[6]Kim JI， Park JM， Park SY， et al. Assessment of potential jawtracking advantage using control point sequences of VMAT planning[J]. J Appl Clin Med Phys， 2014， 15（2）： 4625

[7] CHEN J， CHEN X， HUANG M， et al. A fixed-jaw method to protect critical organs during intensity-modulated radiotherapy[J]. Med Dosim， 2014， 39（4）： 325-329.

[8] WANG J， YANG Z， HU W， et al. Intensity modulated radiotherapy with fixed collimator jaws for locoregional left-sided breast cancer irradiation[J]. Oncotarget， 2017， 8（20）： 33276-33284

[9]李玉，徐慧軍，梁軍，康靜波，曲寶林，王寧等. 現(xiàn)代腫瘤放射物理學(xué)[M].1版.北京：中國(guó)原子能出版社2015：561-562

作者簡(jiǎn)介：石江偉 ?1993.5，本科/初級(jí)工程師。江蘇省、泰州市、靖江市、中州路28號(hào)、靖江市人民醫(yī)院、放療科。郵編214500

通訊作者：金建華 南通市腫瘤醫(yī)院放療科物理技術(shù)組副主任，高級(jí)工程師。江蘇省、南通市、青年西路、南通市腫瘤醫(yī)院放療科。主要從事醫(yī)學(xué)放射物理、放療質(zhì)控研究

1. 靖江市人民醫(yī)院放療科 ?江蘇泰州 ?214500

2.南通大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療科 ?江蘇南通 ?226361