利用Elekta Omni-Wedge技术提高靶区剂量均匀性的初步探讨

董志祥，崔建国，柏 晗，赵 彪，潘 香

(1.云南省肿瘤医院，云南 昆明650118;2.昆明医科大学第三附属医院，云南 昆明650118)

放疗临床剂量学四原则要求接受照射的靶区剂量均匀性要达到一定的标准，通常为±5%。因受人体体表不平整和体内密度不均匀性的影响，有时需要采用一些物理学方法改变野内束流强度分布，插入楔形板就是其中之一［1-2］。

目前商用的直线加速器都为用户提供楔形板，但不同的厂商提供的楔形板类别不尽相同，归结起来大致分为4 类，1)物理楔形板:用高密度的合金制成，能提供的楔形角度数是固定的，通常为15°、30°、45°、60°;2)一楔合成式楔形板:在小机头内内置一块物理楔形板(主楔形板，通常为60°)，在执行照射时通过轮照主楔形野和平野实现楔形野照射，该楔形野的楔形角度数通过调节主楔形野和平野的比例来实现;3)动态楔形板:该技术通过准直器挡块的步进式运动来实现楔形剂量分布，调节挡块的步进速度和停留位置实现不同的楔形角度;4)Omni-Wedge:通过合成平野、60°楔形野和动态楔形野实现任意插入方向任意角度的楔形野照射［3-4］。

1 Elekta Omni-Wedge 技术及其特点

随着多页光栅(multi-leaf comllimator，MLC)技术的发展，物理楔形板技术在三维适形放疗中渐渐被淘汰;Elekta 的一楔合成式楔形板(Motorized Wedge)采用了与小机头共轴的设计，使得其插入的方向始终要位于与MLC 垂直的方向上，有时在这个方向上并不能达到改善剂量分布的目的;Elekta 动态楔形板(Virtual Wedge)技术挡块的步进方向只能平行于MLC 所在的方向，这与上述Motorized Wedge 有着相同的弱点;Omni-Wedge 技术采用的也是合成的原理，与一楔合成不同的是其的合成不再局限于一个方向，而是平面内矢量的合成。即任何一Omni-Wedge 野都可以分解为沿X 和Y 的2 个楔形板，Y 方向即是Motorized Wedge所在的方向，X 方向即是Virtual Wedge 所在的方向，见图1。

图1 一Omni-Wedge 野可以分解为沿X 和Y 的2 个楔形板，Y方向是Motorized Wedge 所在的方向，X 方向是Virtual Wedge 所在的方向。其楔形角的大小关系:Vw =cosα ×Ow，Mw =sinα ×Ow，其中Vw，Ow，Mw 分别为Virtual Wedge、Omni-Wedge、Motorized Wedge 楔形角的大小

2 Elekta Omni-Wedge 在提高靶区剂量均匀性应用上的举例

在1 例接受三维适形放疗的胸部肿瘤病例计划设计时，设计了如图2 所示的3 野照射计划，图3、4 显示在靶区的右上方(患者坐标系统)出现了高剂量区域，而在患者的左下方存在剂量低区域。如果要用楔形板来调节靶区的均匀性，这一楔形板的角度和方向必须可以任意组合，显然Motorized Wedge 和VirtualWedge 受适行后MLC 垂直方向(或平行方向)的限制，其方向不能是任意的。于是，作者采用了Omni-Wedge来调节靶区的均匀性，图5 ～7 分别显示的是在计划的1 野 上 插 入Motorized Wedge、Virtual Wedge、Omni-Wedge 后获得的最好的靶区DVH 图。

3 结语

楔形板是一个有大小、有方向的量，其可以用物理学中的矢量来描述。矢量可以分解与合成，运算满足“平行四边形法则”。从这一点来讲，任何一个Omni-Wedge 野能实现的剂量分布都可以用一个Motorized Wedge 野和一个Virtual Wedge 野来合成实现。但这其中存在3 个问题:1)将一野分成两野，增加了野的数量;2)分成两野后，两野权重比例还要进行计算和优化，增加了计划的复杂性和难度;3)由于楔形野的离轴比因楔形板类型而存在差异，所以即使算出两野权重的比例，也不能得到完全一样的结果，如图8、9 所示。图8 中A、B 分别显示的是，单一Omni-Wedge 野在轴中心平面形成的PDD 图，Motorized Wedge 与Virtual Wedge 合成在轴中心平面形成的PDD 图，两者的差异较小。图9 中A、B 分别显示的是，单一Omni-Wedge 野在垂直射束中心轴水下10 cm 处平面内形成的等剂量线图，Motorized Wedge 与Virtual Wedge 合成在垂直射束中心轴水下10 cm 处平面内形成的等剂量线图，两者的差异很大，这主要是楔形野的离轴比因楔形板类型而存在差异带来的。

图9 不同条件下的等剂量线图(A:显示的是单一Omni-Wedge 在垂直射束中心轴水下10 cm 处平面内形成的等剂量线图;B:显示的是Motorized Wedge 与Virtual Wedge 合成在垂直射束中心轴水下10 cm 处平面内形成的等剂量线图)

由图5 ～7 可以看出，在提高靶区的均匀性上Omni-Wedge 要好于Motorized Wedge 和Virtual Wedge。

Omni-Wedge 是在MLC 选择好最优适形方向后，可在射野内任意角度插入的楔形板，并且其的方向、大小连续可调，这给改变束流分布，改善靶区均匀性提供了方便快捷的方法。

［1］Xing L，Pelizzari C，Kuchnir FT. Optimization of relative weights and wedge angles in treatment planning［J］. Med Phys，1997，24(2):215 -221.

［2］Dai J，Zhu Y.Comparison of two algorithms for determining beam weights and wedge filters［J］.J Appl Clin Med Phys，2002 ，3(3):190 -199.

［3］Vinagre FL，Simoes PC，Rachinhas PJ. Omni-wedge technique for increased dose homogeneity in head and neck radiotherapy［J］.Phys Med，2009，25(3)，154 -159.

［4］刘永超.Omni-Wedge 在脑瘤三维适形放射治疗计划中的应用［J］.包头医学，2011，8(1)，1 -4.