使用两种方法评价鼻咽癌调强计划的Portal Dosimetry剂量验证结果

时飞跃，柏正璐，秦伟，赵环宇

南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）a.肿瘤放疗中心；b.医疗设备处，江苏 南京 210006

使用两种方法评价鼻咽癌调强计划的Portal Dosimetry剂量验证结果

时飞跃a，柏正璐b，秦伟a，赵环宇a

南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）a.肿瘤放疗中心；b.医疗设备处，江苏 南京 210006

目的使用瓦里安Portal Dosimetry（PD）系统对鼻咽癌调强放疗计划进行剂量验证，使用两种方法对验证结果进行分析与评价。方法选取16例鼻咽癌PD验证计划的数据，使用两种方法进行分析评价。方法1，对每一例验证计划所有射野的Gamma通过率数据进行统计分析；方法2，对每一例验证计划，通过矩阵相加的方法得到总射野，对总射野进行Gamma分析。结果16例鼻咽癌PD验证计划共计有278个射野，所有射野的Gamma通过率（平均值±标准差）为98.73%±1.66%；Gamma通过率超过95%的射野数目占总射野数目的97.12%；每一例验证计划所有射野Gamma通过率的平均值大于97%。对16例PD验证计划总射野的Gamma通过率进行统计分析，平均值为96.05%±2.01%。对所有验证计划，比较每例计划所有射野Gamma通过率的平均值与计划总射野的Gamma通过率值，两组数据有统计学差异。结论由两种评价方法的分析可见，16例鼻咽癌调强计划PD剂量验证结果总体较好，表明计划参数的网络传输和治疗实施比较准确。综合运用这两种方法，可对调强计划的PD剂量验证结果进行全面评价。

鼻咽癌；调强计划；剂量验证；Gamma通过率；放射治疗

引言

鼻咽癌是我国常见的头颈部恶性肿瘤，放射治疗是鼻咽癌的主要治疗手段，调强放射治疗（Intensity-Modulated Radiotherapy，IMRT）对肿瘤靶区能提供高度适形的剂量分布，保护邻近的危及器官和正常组织，已逐步成为鼻咽癌主流的治疗方式[1-2]。鼻咽癌的肿瘤靶区体积较大，形状不规则，周围需保护的危及器官较多，因此其调强放疗计划比较复杂，采用的照射野数目较多。随着放疗技术复杂程度的增加，对调强放射治疗的质量保证及剂量验证变得越来越重要，以确保复杂的剂量分布准确传输到患者身上。COMPASS、ArcCHECK、Mapcheck、MatriXX和 基 于 多叶准直器的日志文件等，都已被用于鼻咽癌放疗计划的剂量验证[3-7]。基于非晶硅电子射野影像装置（a-Si EPID）的瓦里安Portal Dosimetry（PD）系统，由于其操作简单、使用方便和显示剂量结果及时，近年来越来越多地被用于固定野调强放疗和容积旋转调强的剂量验证中[8-15]。本研究，使用PD系统对鼻咽癌固定野调强放疗计划进行剂量验证，通过两种方法对剂量验证结果数据进行分析与评价。

1 材料与方法

1.1 临床资料

选取2013年1月～2015年8月收治的16例鼻咽癌患者固定野调强治疗计划的PD验证计划数据进行研究。16例鼻咽癌患者中，女性7例，男性9例；最大年龄75岁，最小年龄38岁，平均年龄53.8岁，中位年龄49.5岁；鼻咽癌分期，Ⅰ期1例，Ⅱ期2例，Ⅲ期3例，Ⅳ期10例。

1.2 计划设计

使用瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统制作鼻咽癌患者的固定野调强治疗计划。16例鼻咽癌调强治疗计划，均采用九野机架角度分布：280°、300°、320°、340°、0°、20°、40°、60°和80°。使用Eclipse 8.6制作患者调强治疗计划的PD验证计划，由PDIP算法计算得到计算（预测）剂量图像。

1.3 验证及分析方法

将Clinac iX直线加速器的aS1000型电子射野影像装置（Electronic Portal Imaging Device，EPID）伸展至预定的等中心位置，然后操作加速器出束，执行PD验证计划。验证计划执行结束后，在PD软件模块里分析剂量验证结果，使用Gamma分析工具比较计算剂量分布和测量剂量分布，得到每个射野的Gamma通过率值。使用Gamma分析的分析参数设定为：距离符合度3 mm，标准剂量差异3%，剂量阈值10%。

使用两种方法对计划的PD验证结果进行分析和评价。方法1：对每一例PD验证计划，计算该验证计划中所有射野Gamma通过率数据的平均值、最大值、最小值、中位值和标准差；方法2：对每一例PD验证计划，导出每个射野计算值和测量值的DXF文件，考虑每个射野的跳数（MU）值后，将每个射野的计算值和测量值的数据矩阵分别相加，得到总射野的计算值和测量值的DXF文件，再将两类文件导入PD软件模块，从而对总射野进行Gamma分析。某个计划总射野在PD软件模块中的Gamma分析界面，见图1。

1.4 统计学分析

使用Excel进行统计学处理。两种方法数据的比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 对某个鼻咽癌PD验证计划的总射野进行Gamma分析

2 结果

瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统，采用动态调强滑窗式出束方式时，由于鼻咽癌计划射野尺寸较大，治疗计划虽采用九野设计，在生成PD验证计划时过大的射野会自动分野，因此每个PD验证计划中的射野数目在分野后变为14～19个。16例鼻咽癌PD验证计划Gamma通过率的统计结果，见表1。16个PD验证计划射野Gamma通过率的平均值与16个总射野Gamma通过率的比较，见图2；使用配对t检验，对两组数据进行比较，P值=0.0001＜0.05。对16个PD验证计划Gamma通过率的平均值进行统计分析，平均值±标准差为98.75%±0.51%；16个PD验证计划总射野的Gamma通过率（平均值±标准差）为96.05%±2.01%。

表1 16例鼻咽癌PD验证计划Gamma通过率的统计分析（%）

图2 射野Gamma通过率的平均值与总射野Gamma通过率值的比较

3 讨论

本研究显示，16例PD验证计划共计有278个射野，因此共得到278个Gamma通过率值，平均值为98.73%。16例PD验证计划，每例计划中Gamma通过率值的平均值都大于97%。由以上数据可见，16例鼻咽癌PD验证计划的射野二维剂量验证结果总体上较好，表明这些鼻咽癌调强放疗计划参数的网络传输和治疗实施比较准确[11]。

278个Gamma通过率值，其中数值大于95%的270个，数值大于90%且小于95%的4个，数值小于90%的4个，分别占总数的97.12%、1.44%和1.44%。具体分析Gamma通过率小于90%的4个射野，其MU值分别为50、40、41和53；这4个MU值分别占原射野MU值的比例分别为30.67%、24.39%、22.16%和21.54%；与这4个射野相对应分野的另外4个射野，Gamma通过率值均大于99%。本研究中，Gamma通过率数据较差的射野，MU值一般较小，占原射野MU值的比例也较小。

本研究中，通过矩阵相加得到总射野的计算值和测量值的剂量分布。射野Gamma通过率的平均值与总射野Gamma通过率值的比较结果（图2）。由图2和相关的统计分析数据可见，射野Gamma通过率的平均值与总射野的Gamma通过率，两组数据有统计学差异，且总体上后者小于前者。总射野的剂量分布，代表了计划中每个射野剂量分布的合成和叠加效果，具有单个射野不具备的剂量分布信息。每个射野的Gamma通过率高，不代表总射野的Gamma通过率高。因此，综合分析每个射野的剂量分布和总射野的剂量分布，可对一个PD验证计划的结果进行更全面的评价。瓦里安早期版本的PD软件模块，不能进行多野（弧）剂量合成得到总射野[13]。目前，瓦里安高版本的的PD软件模块，已经具有了多野（弧）剂量合成的功能。

瓦里安的PD系统，包含非晶硅电子射野影像装置（a-Si EPID）和PD软件模块，采用PDIP算法计算射野的预测剂量分布，可用于放疗计划的剂量验证，可分析每个照射野的剂量验证结果。与使用二维探测器矩阵（MatriXX、Mapcheck）等剂量验证产品相比，使用PD系统减少了数据导出导入的操作，也不必重新连接线路和摆放探测器矩阵和模体，因此使用PD系统制作验证计划更加方便、执行验证计划更加快捷[11-14]。尤其是对鼻咽癌固定野调强计划这样射野较多的情形，物理师使用PD系统可节约更多的时间和精力来完成剂量验证的工作[15-16]。本工作的研究表明，通过对计划中每个射野和计划总射野的PD剂量验证结果进行分析，可全面评价放疗计划的验证结果。

[1] Lee N,Xia P,Quivey JM,et al.Intensity-modulated radiotherapy in the treatment of nasopharyngeal carcinoma: an update of the UCSF experience[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,53(1):12-22.

[2] 莫小眯,肖爱农,杨立,等.鼻咽癌调强放疗中头颈部轮廓变化对摆位误差的影响[J].中国医学物理学杂志,2016,33(5):468-472.

[3] 柏朋刚,李奇欣,陈开强,等.COMPASS系统在鼻咽癌容积旋转调强剂量验证中的应用[J].中华放射医学与防护杂志,2012,32(3):304-307.

[4] 易金玲,金献测,周永强,等.ArcCheck模体与胶片在鼻咽癌VMAT剂量验证中的比较研究[J].中国医疗器械,2013,37(3):228-231.

[5] 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.

[6] 张基永,陈志坚,陆佳扬.鼻咽癌调强放疗计划的PD和MatriXX剂量验证比较[J].中华放射肿瘤学杂志,2013,22(6):459-460.

[7] 曹瑛,杨振,邱小平,等.基于多叶准直器日志文件的鼻咽癌调强放疗的累积剂量验证[J].中华放射医学与防护杂志,2015,35(9):665-669.

[8] Roxby KJ,Crosbie JC.Pre-treatment verification of intensity modulated radiation therapy plans using a commercial electronic portal dosimetry system[J].Australas Phys Eng Sci Med,2010,33:51-57.

[9] Vinall AJ,Williams AJ,Currie VE,et al.Practical guidelines for routine intensity-modulated radiotherapy verification: pretreatment verification with portal dosimetry and treatment verification with in vivo dosimetry[J].Br J Radiol,2010,83(995):949-957.

[10] Fogliata A,Clivio A,Fenoglietto P,et al.Quality assurance of RapidArc in clinical practice using portal dosimetry[J].Br J Radiol,2011,84(1002):534-545.

[11] 杨瑞杰,王俊杰,许峰,等.电子射野影像系统用于调强放疗剂量验证[J].中华放射医学与防护杂志,2013,33(1):55-57.

[12] 黎旦,宾石珍,程品晶,等.非晶硅电子射野影像装置在宫颈癌剂量验证中的应用[J].中国医学物理学杂志,2017,34(3):230-234.

[13] 孟慧鹏,孙小喆,王昊,等.Varian EPID和PTW Detector 729在容积旋转调强剂量验证中的比较分析[J].辐射研究与辐射工艺学报,2015,33(5):050204.

[14] 黎旦,宾石珍,程品晶,等.非晶硅电子射野影像系统与Arc CHECK在直肠癌容积旋转调强剂量验证中的应用[J].中国医学物理学杂志,2016,33(7):674-677.

[15] 时飞跃,秦伟,赵环宇,等.碳纤维材料对鼻咽癌放疗计划剂量验证的影响[J].中国医疗设备,2016,31(1):108-109.

[16] 徐桂琼,李珍,叶奕菁,等.鼻咽癌容积调强旋转放疗和固定野适形调强放疗的剂量学对比[J].中国肿瘤临床,2015,42(22):1090-1095.

Evaluation of Portal Dosimetry Dose Verification Results for Intensity-Modulated Radiotherapy Plans of Nasopharyngeal Carcinoma by Using Two Methods

SHI Feiyuea, BAI Zhenglub, QIN Weia, ZHAO Huanyua
a.Radiation Therapy Center; b.Department of Medical Equipment, Nanjing First Hospital,Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China

ObjectiveTo perform dose verification for intensity-modulated radiotherapy (IMRT) plans of nasopharyngeal carcinoma(NPC) with the Varian Portal Dosimetry (PD) system, and evaluate the dose verification results by two methods.MethodsA total of 16 PD verification plans of NPC were selected to analyze the data by two methods. Method 1, statistical analysis was applied to data of gamma passing rate of all fields for each PD verification plan. Method 2, for each PD verification plan, the total field was obtained by matrix superposition, and gamma analysis was applied to each total field.ResultsThere were 278 fields for the 16 PD plans, and the statistical value (mean±standard deviation) of the gamma passing rate was 98.73%±1.66%. There were 97.12% of the total 278 fields with gamma passing rate higer than 95%. For each PD verification plan, the mean value of gamma passing rate of all fields was higher than 97%. For the 16 PD verification plans, statistical analysis was also applied to the data of gamma passing rate of the total field, the mean value of gamma passing rate was 96.05%±2.01%. There was statistical difference by comparing the mean values of gamma passing rate of all fields for each verification plan and the values of gamma passing rate of the total field.ConclusionFrom analyses of the two methods, it could be seen that, results of PD dose verification for the 16 IMRT plans of NPC are good. It indicates that the parameter delivery and treatment implementation for the IMRT plans ware accurate. By using a combination of the above two methods, the PD dose verification results of IMRT plans could be analyzed in depth.

nasopharyngeal carcinoma; intensity-modulated radiotherapy plan; dose verification; Gamma passing rate; radiotherapy

R739.63

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.022

1674-1633(2017)11-0089-03

2017-06-01

国家自然科学基金（81603674）。

赵环宇，博士，副主任医师，主要研究方向为肿瘤放射治疗。

通讯作者邮箱：oncodoc@163.com

本文编辑 袁隽玲