靶区体积与调强验证伽马通过率关系研究

四川大学华西医学中心(成都 610041)

樊　林△　唐　斌△　赵艳群△　傅玉川　肖明勇△



靶区体积与调强验证伽马通过率关系研究

四川大学华西医学中心(成都 610041)

樊林△唐斌△赵艳群△傅玉川肖明勇△

摘要目的：探讨临床调强验证中肿瘤靶区体积与验证伽马通过率之间关联关系。方法：将同一批次18例鼻咽癌为主的验证计划纳入研究以排除偶然因素影响，统计靶区体积和不同分析条件下的伽马通过率，进行相关性分析。按照肿瘤大小将数据分为两组，行t检验判断数据范围内肿瘤大小导致伽马通过率差异程度。调强技术为Varian NTX加速器上采用6MV X射线实现的Varian Sliding Window IMRT，验证技术系统为IBA MultiCube，验证方式为机架角归零。结果：相关性分析：不同分析条件得到的伽马通过率间高度相关(r=0.93～1)数据自洽；PTV体积与伽马通过率中或高度负相关(r=-0.73～-0.84)，GTV体积与伽马通过率相关度低或中度负相关(r=-0.44～-0.56)；PTV体积和GTV体积低度相关(r=0.35)。分组对比t检验：小靶区组伽马通过率优于大靶区组，差异有统计学意义；除外GTV体积，其余各项参数分组数据差异也有统计学意义，分组分析差异有统计学意义。讨论：验证伽马通过率和靶区PTV体积相关，在临床PTV体积变化范围，伽马通过率变化有统计学意义；临床验证工作中选用伽马通过率判断指标，除外设备技术性因素，也应考虑靶区PTV体积因素。

主题词鼻咽肿瘤/放射疗法@伽马通过率@靶区体积

调强放射治疗(Intensity modulated radiation therapy, IMRT)是现代放射治疗主要的技术方式，是构建IGRT(Image guide radiation therapy)等系统的基础。采用伽马通过率对比分析平面剂量仪测量结果和计划系统输出验证计划是最广泛接受的一种方式。伽马通过率指标选择适当导致剔除掉可靠性足够的计划或遗漏可靠性不足的计划；最终导致临床业务风险增大。临床工作中，初步被判断为可靠性不足的，如经过考虑更多影响因素，附加修正证明“正确性”有保障则仍可用于临床治疗[1]。

已有研究影响伽马通过率的文献报道，集中在验证技术方式、设备状态和计划系统配置等[2-6]，未见患者靶区(肿瘤)体积同验证伽马通过率关系的研究报道。作者临床IMRT验证，采用伽马通过率分析经验：较小肿瘤的更多倾向更佳的数据，后程计划验证的通过率常优于首次计划结果。本研究用临床实际验证进行分析研究，探讨分析靶区体积对伽马通过率的影响和相互间的相关性。

资料与方法

1一般资料选取四川省肿瘤医院一批次验证测试的验证计划；该批次总计完成22例IMRT验证测量，其中18例技术模式一致，验证计划及其测量数据纳入研究；18例均为头颈部肿瘤，鼻咽癌13例，腮腺癌2例，其它头颈部肿瘤5例。13例鼻咽癌分期T22例，T35例，T46例，中位年龄52岁；8例为放疗第一阶段，5例为放疗第二阶段(推量)。

2方法患者均采用MedTEC头架、面膜固定，仰卧固定，鼻咽癌患者张口含塞。扫描采用Philips BigBore16排大孔径定位CT扫描，扫描层厚和层距均3mm。定义靶区和各个紧要器官：鼻咽癌定义GTVnx包括影像学和内窥镜可见的原发肿瘤部位，GTVnd包括影像学和内窥镜可见的转移淋巴结部位，CTV1包括GTVnx加周围高危区域额及上颈淋巴结引流区，CTV2包括中下颈淋巴结引流区，各靶区外放3mm形成PTV。正常器官定义脑干、脊髓、晶体、视神经、视交叉、颞叶、腮腺、颞颌关节、下颌骨、舌等。

放疗计划在Varian Eclipse系统上完成，调强技术方式均为滑动窗(Sliding window)定角度调强，限制入射方向5～7个；其中鼻咽癌采用均分7野，入射机架角度为153、102、51、0、309、258、207度。鼻咽癌第一段计划剂量处方：GTV 60-66GY/28-30F、CTV1 60-66GY/28-30F、CTV2 50-56GY/28-30F；鼻咽癌GTV推量计划处方：GTV 6.6-11GY/3-5F，同患者分期和第一阶段确认计划实得剂量有关。

2.1验证计划设计:18例验证计划采用相同的几何条件，以避免测量时仪器重新摆位引入不一致的摆位误差；选取等中心点位于模体中心原点，即MultiCube模体中心有效探测平面。机架角、准直器角度归零，以避免测量仪器的角度响应差异。计算网格设定为临床常用值2.5mm，选用AAA算法计算(模块版本8615)；所有射野剂量合并输出包含所有射野的整合剂量(Total dose)分布用于伽马分析。

2.2选择和验证测量:验证仪器为IBA Multi Cube系统；执行加速器为Varian NTX，采用120叶多叶光栅和6MV X射线。测试在Mosaiq系统支持下选用QA方式执行患者治疗计划，在Varian控制台Override机架角度完成，测试中保持加速器和测试仪器位置不变，全批次验证测试连续完成。

2.3伽马分析:验证测量结果和计划系统输出剂量分布用Omni Pro4.6.1软件分析；均采用最大剂量点归一，不限制计算分析范围，不调整移动数据和归一量等，逐次改变分析设置中的条件：5mm&5%、4mm&4%、3mm&3%、2mm&2%、1mm&1%，计算并记录伽马通过率。

2.4参数获取和分组:PTV和GTV的总体积在Varian Eclipse计划系统上统计对应患者计划得到，多个GTV记录合并后的总GTV体积值，PTV也记录合并后总PTV体积值。数据按照PTV体积大小分为两组，9例大体积组(Big group，PTV体积175.2～603.4cc)，9例小体积组(Little group，PTV体积23.6～144.9cc)。

结果

数据导入Microsoft office 2003 Excel进行相关性分析，相关系数|r|>0.95存在显著性相关、|r|≥0.8高度相关、0.5≤|r|<0.8中度相关、0.3≤|r|<0.5低度相关、|r|<0.3关系极弱认为不相关。相关性分析：不同分析条件得到的伽马通过率间高度相关(r=0.93～1)数据自洽；PTV体积与伽马通过率中或高度负相关(r=-0.73～-0.84)，GTV体积与伽马通过率相关度低或中度负相关(r=-0.44～-0.56)。PTV体积和GTV体积低度相关(r=0.35),见表1。

表1　相关性分析

两组数据导入Microsoft office 2003 Excel行T检验分析，以P<0.05差异有统计学意义。分组对比t检验：小靶区组伽马通过率优于大靶区组，差异有统计学意义(P<0.05)；除外GTV体积，其余各项参数分组数据差异也有统计学意义。分组分析差异有统计学意义，说明在选择病例涵盖的临床情况变化范围内，PTV体积大小因素导致的对验证伽马通过率影响程度达到有统计学意义程度。分组t检验结果，见表2。

表2　分组对比t检验

注：括号内为值范围：体积值单位cc，伽马通过率值单位为百分数

讨论

调强验证的伽马通过率受到计划系统参数计算网格设置、算法设置与选用、准直器角度选择、验证仪器和验证方式等设备、技术和配置因素影响：许万松报道光野射野一致性影响伽马通过率。张建英报道算法[2]和计算间隔[3]影响伽马通过率。孟慧鹏报道剂量率和准直器角度因素对伽马通过率影响[4]。柏朋刚报道了选用仪器和分析参数对伽马通过率的影响[5]。阎超研究了伽马通过率高实例的胶片验证通过率[6]。此外，仪器摆位偏差必然明显影响伽马通过率。本研究证明验证伽马通过率同靶区PTV体积有关，随着靶区PTV体积增大验证的伽马通过率降低，临床实际验证工作中应当考虑。伽马通过率的计算中，函数γ计算剂量分布的差异是г取极小值得到，而г函数是距离和剂量的函数[7]。随着靶区PTV体积增大，影响伽马通过率的面积增多，从而导致伽马通过率下降。本研究采用的二维矩阵验证技术系统，采用delta 4等其它验证技术系统结论是否一致需要进一步研究。

研究中采取措施尽可能的避免干扰以确保数据结果可靠性：所有病例验证计划制作和数据导出遵循相同的技术模式和参数配置、采用同样的几何条件避免摆位因素干扰、测试一批次完成避免仪器漂移影响、伽马分析数据处理采用同样的方式不调整不限制范围避免处理的过优化；这些措施尽量保障了数据的可靠。通常临床验证采用3mm&3%作为伽马分析参数条件[8]，并进行范围限制、归一选择、数据调整等确保分析更优化。本研究选用多个参数条件和固定的分析方式，减少各项分析和参数优化选择带来不一致的影响，也因简单易行易于接受，是临床多用的处理方式。

一般临床调强验证，通常每批次验证的数量都不多，发现通过率较差更可能考虑其它原因，限制了分析批次内数据探讨靶区大小来源；这可能是现有相关研究缺乏PTV大小对验证伽马通过率方面研究的原因。

临床工作期望，验证工作中使用明确限值作为伽马验证通过率评价标准；鉴于影响因素多部分因素难以控制故难以实现，且不同单位难以比照执行。综合临床工作需要注重质量并兼顾各种技术因素，工作中选用较严格的伽马通过率通过标准作为初步筛选参照，对临界或较差数据附加剂量分布分析和影响因素校正，结合专职物理师判断作为最终结论依据较为合理。与临床某些认为首程治疗验证应该更严格不同，本研究证实在相同条件下，后首程验证由于PTV体积较小大倾向更好的伽马通过率。

参考文献

[1]李延军,张波.食管癌三维适形放疗60例疗效观察[J].陕西医学杂志,2012,41(9):1170-1171.

[2]张建英,江涛.Pinnacle计划系统调强放疗验证Gamma通过率的研究 [J].中国医疗器械杂志,2011,35(6):422-424.

[3]张建英.插值对二维电离室矩阵调强验证Gamma通过率的影响[J].中国医学物理学杂志,2010,27(6): 2224-2226.

[4]孟慧鹏,孙小喆.剂量率和准直器角度对二维电离室矩阵调强验证Gamma通过率的影响[J].中国医学物理学杂志,2014,31(1):4608-4611.

[5]柏朋刚,李奇欣,张秀春,等.两种验证工具对鼻咽癌调强验证结果对比分析[J].中国医学物理学杂志,2011,28(6):2964-2966.

[6]阎超,王中和,胡海生,等.鼻咽癌调强放射治疗计划的多序列平面剂量仪(Mapcheck)验证[J]. 肿瘤,2009,29(5):486-489.

[7]戴建荣,胡逸民,张红志,等.针对患者调强放射治疗计划的剂量学验证[J]. 中华放射肿瘤学杂志,2004,(3):89-93.

[8]Low Daniel A, Dempsey James F, Evaluation of the gamma dose distribution comparison method[J].Medical Physics, 2003, 30 (9):2455-64.

(收稿：2015-07-25)

【中图分类号】R459.9

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1000-7377.2016.03.022

△四川省肿瘤医院