Delta4在容积弧形调强放疗验证中的应用

刘 磊 吴爱东 闫 冰

(安徽医科大学附属省立医院 放疗科，安徽 合肥 230001)

容积弧形调强放射治疗 (volumetric modulated arc therapy，VMAT)现已成功地应用于临床，相对于适形调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)来说，VMAT计划在设计和执行的时候更为复杂，它需要精确而又快速运动的多叶准直器，需要能精确运转的机架，需要加速器理想的剂量率的时间响应[1]。显然，VMAT技术的出现对放疗过程中的质量保证(quality assurance，QA)工作提出了更高的要求，必须进行严格的剂量学验证[2]。自2013年12月到2014年3月，共有50多名患者在我科接受了VMAT治疗，笔者随机抽取10例鼻咽癌和10例宫颈癌患者的VMAT计划，利用Delta4剂量验证系统进行剂量验证，并就其测量结果进行对比分析，旨在为临床实践提供借鉴经验。现将我科的VMAT计划验证方法总结报告如下。

1 材料与方法

1.1 病例资料

从安徽省立医院放疗科自2013年12月至2014年3月共50例患者的VMAT计划中，随机抽取10例鼻咽癌和10例宫颈癌的VMAT计划。计划由飞利浦Pinnacle计划系统(Version 9.6)利用SmartArc优化模块优化产生，每个治疗方案均有2个治疗弧，第1个为179°开始沿逆时针方向旋转359°照射，第2个为181°顺时针方向旋转359°照射，控制点间隔为4°，为避免叶片间漏射对计划的影响，小机头collimator角度均设为10°。

1.2 加速器及治疗网络

瑞典Elekta公司容积旋转调强(VMAT)医用直线加速器，剂量率为400MU/min，该加速器内置40对多叶准直器，叶片在等中心的投影宽度为 1cm。 另外，使用 Elekta 公司的 Mosaiq(Version2.20.08E6)网络驱动加速器治疗模体。

1.3 Delta4 剂量验证系统

瑞典ScandiDos公司生产的Delta4剂量验证系统是由一个22cm×40cm圆柱型模体、校准模体、一块探测器主板、两块翼板、连接盒、分析软件及辅助摆位小推车组成。主板和翼板共有1069个P型圆柱形半导体探测器，电离室灵敏度5 nC/Gy，中心6cm×6cm探头间隔5mm，中心以外的区域间隔10mm。探测器阵列正交插入圆柱型模体中，最大探测面积38cm×20cm。Delta4具有各向同性的特性，能收集任意入射角度的粒子信息，最高分辨率达l×0.05mm2，可完成任意角度的测量[3]。使用Delta4前需在常规加速器对其进行相对剂量校准、绝对剂量校准和方向性校准。

1.4 研究方法

(1)在Pinnacle计划系统上，将患者的VMAT计划移植给Delta4模体，治疗中心对准圆柱模体等中心，重新计算治疗计划在Delta4模体中的剂量分布，验证计划不需要对原计划做任何改变，包括治疗机器跳数，然后通过网络把原计划中的RT Structures及验证计划的RT Plan导出到Delta4的软件中等待验证。

(2)把Delta4模体摆放在直线加速治疗床上，激光灯对准模体表面的中心线，Delta4通过信号线与直线加速器的同步信号连接，通过网线与装有Delta4软件的电脑连接。打开Delta4电源开关，预热15分钟。开始计划验证前，先做一个10cm×10cm盒式野计划的测量，与参考盒式野校准计划进行比较，校准当次测量中因加速器绝对输出量不稳定而造成的误差。

(3)从Mosaiq网络上调出患者的治疗计划，通过加速器治疗Delta4模体。整个流程要仔细检查每个步骤，尽量减少误差。Delta4可记录每个射野的数据和每个段控点测量数据。

(4)测量完毕后，ScandiDos软件自动合成整个计划的测量数据，并将Delta4探测器阵列测量得到的剂量分布与治疗计划计算所得的剂量分布进行比较。如图1所示，得出三种分析比较法的结果，剂量偏差 DD(Dose Deviation)、满意距离 DTA(Distance to agreement)分析法和γ分析法。按照文献所建议的QA计划接受标准并参照大多数医院使用的标准[4]，位移偏差标准(Δdm)为 3mm，剂量偏差标准(ΔDm)为 3%时，Gamma值小于1的测量点百分比(即通过率)＞90%，则认为该剂量分布符合临床治疗要求，治疗计划可以用于临床治疗。

1.5 统计方法

计算结果以均数±标准差(x±s)表示，利用 SPSS 19.0 统计软件对鼻咽癌和宫颈癌2组测量数据进行配对设计t检验，P＜0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

20例患者的VMAT计划的3mm3%的γ通过率全部大于90%，平均通过率为 96.7%。其中 10例鼻咽癌 VMAT计划的 DD、DTA、3mm3%γ 的平均通过率分别为 67.35%、94.05%和 94.85%(表 1)，10例宫颈癌 VMAT计划的 DD、DTA、3mm3%γ的平均通过率分别为89.59%、99.19%和 98.54%(表 2)。 二种不同部位患者的 γ 平均通过率结果及比较见表3。

表1 10例鼻咽癌VMAT计划各评价指标比较

表2 10例宫颈癌VMAT计划各评价指标比较

3 讨论

容积旋转调强放疗技术作为调强放射治疗在技术实现上的一种延伸，这一新技术的出现使得放疗越来越复杂，复杂的治疗计划必须经过严格的验证。Delta4剂量验证系统具有简单、快捷、准确的特点，是理想的容积旋转调强放疗的剂量学验证工具[5]。本研究应用Delta4剂量验证系统对20例VMAT计划进行剂量验证，结果显示3mm3%的γ平均通过率为96.7%±1.71，每一例计划的验证通过率均大于90%的，符合临床剂量验证要求。

表3 鼻咽癌与宫颈癌VMAT计划的γ通过率比较

由表1和表2对比DD、DTA和γ这三种分析方法的验证结果可见，DD在剂量分布梯度大的区域对位置偏移敏感，微小的位置偏移会造成较大误差，对于剂量分布相对平缓的区域计算结果较好；DTA适用于剂量分布梯度相对较大区域，在剂量分布平缓的区域会造成较大误差，微小的剂量差异也会造成较大的距离，计算结果偏高；γ分析法则结合了DD与DTA的优点[9]，不管对于剂量梯度较大区域还是平缓的区域，其计算值不会过大，误差较小，能更好地用于临床剂量验证。

为研究由于VMAT计划复杂程度不同引起治疗计划系统计算误差及加速器输出误差对验证结果的影响，笔者对比了10例鼻咽癌的γ 通过率(94.85%±1.74)和 10例宫颈癌的 γ通过率(98.54%±1.69)的分析结果，发现肿瘤部位及计划的复杂度是影响验证通过率结果的主要因素，直接影响计划的通过率，而加速器状态、Delta4状态及人为因素对验证结果的影响也不能忽略，都需尽量避免，这也是临床计划进行验证测量的目的。在使用Delta4进行VMAT剂量验证时，要尽可能精确的摆放模体，并定期保养执行VMAT功能的加速器，必要时需对Delta4验证矩阵校正因子做修正。

综上所述，笔者利用Delta4剂量验证系统等已有的设备条件，建立了患者VMAT计划的剂量学验证方法，并取得了值得信赖的结果。随着设备条件的改善和经验的积累，VMAT计划的剂量学验证方法还会得到进一步完善。

[1]Wang C,Luan S,Tang G,et al.Arc-modulated radiation therapy (AMRT):a single-arc form of intensity-modulated arc therapy[J].Physics in medicine and biology,2008,53(22):6291.

[2]Bedford J L,Warrington A P.Commissioning of volumetric modulated arc therapy (VMAT)[J].International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics,2009,73(2):537-545.

[3]Bedford J L,Lee Y K,Wai P,et al.Evaluation of the Delta4 phantom for IMRT and VMAT verification[J].Physics in medicine and biology,2009,54(9):N167.

[4]Low D A,Harms W B,Mutic S,et al.A technique for the quantitative evaluation of dose distributions[J].Medical physics,1998,25(5):656-661.

[5]张伟,马照,邵鹏,等.Delta4的临床应用研究[J].中华放射肿瘤学杂志,2010(1):48-51.