234例宫颈癌调强放射治疗计划临床剂量验证结果分析*

彭 倩 吴 凡 许敬辉 唐 斌 康盛伟*

随着计算机和医疗影像等技术的进步，近20年来，放射治疗技术从二维常规治疗发展到了图像引导精确放射治疗[1]。如何保证患者放射治疗方案安全可靠地执行，已成为肿瘤放射治疗物理师和肿瘤放射治疗医师关心的问题。在标准的放射治疗流程中，在患者首次治疗之前，需要采用模体和相应的测量设备对设计好的放射治疗计划进行剂量检测，剂量偏差在规定的范围内才能执行。剂量验证从最初的点剂量验证，发展到以胶片为主的面剂量验证。由于前面两种方法存在一定的局限，在调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)为代表的精确放射治疗出现后，采用二维探测器阵列的测量设备成为检测主流。

近年来，随着容积调强放射治疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技术的普及开展，采用三维模体探测器阵列检测照射剂量成为最新的技术手段，即三维剂量验证。为此，本研究选取234例宫颈癌IMRT治疗计划，使用Delta4三维剂量验证系统进行剂量验证，并对验证结果分类整理分析，为放射治疗计划的设计和剂量验证方法提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年3月至2017年5月四川省人民医院234例宫颈癌患者固定射野调强放射治疗计划，使用Delta4三维剂量验证系统进行剂量验证。

1.2 计划参数

整理获得的病例治疗计划均由Oncentra 4.3计划系统制作完成，采用Elekta Synergy加速器，多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)为40对Elekta®MLCi2叶片，单个叶片宽度1 cm，调强方式为固定射野调强。宫颈癌病例根据病例情况设计7野计划。所有计划单个射野平均子野数≤10个，最小子野面积均为2 cm2，最小子野跳数为4 MU。

1.3 三维剂量验证方式

采用Delta4三维矩阵探测器，每次测量前进行温度校准，以及10 cm×10 cm标准射野剂量修正，应用修正因子后再次进行标准射野剂量验证。对每个病例按照实际照射角度执行一次治疗计划，采集分析每个射野的验证结果和整个计划的验证结果。

1.4 验证结果分析

对计划验证结果做γ分析，γ通过率标准设置为剂量偏差≤3%，位置偏差≤3 mm，阈值取10%[2-5]。统计每个病例治疗计划的整体γ通过率和每个射野的γ通过率。

2 结果

2.1 通过率分布

在统计的234例宫颈癌病例中，治疗计划整体γ通过率＞95%的病例数为109例，其余125例γ通过率为90%～95%；按照不同射野角度的γ射线分析，射野总数1638个，单个射野γ通过率＞95%的为1577个，单个射野γ通过率＜95%的为61个，宫颈癌治疗计划γ通过率如图1所示。

图1 宫颈癌治疗计划γ通过率散点图

2.2 特定角度通过率分布

γ通过率＜95%的射野集中在120°～140°和220°～240°两个角度范围，这些射野造成了所属计划整体通过率偏低，如图2所示。

图2 特定角度通过率分布散点图

2.3 MLC到位精度分析

选取临床病例分析MLC到位精度。宫颈癌病例的角度为129°射野的叶片和一个231°射野叶片到位情况，可以看出，此射野的第26对叶片和第15对叶片到位精度差，使整个射野的通过率降至84.6%和89.2%，进而影响到整个计划的通过率，造成此病例其他射野通过率均为97%以上的情况下，计划整体通过率仅为90.4%。此前，陈诚等[6]和王矫健等[7]采用修改MLC文件的方法也证实了MLC到位精度对放疗剂量分布确有影响。此外，使用Delta4每次验证前，必须对10 cm×10 cm标准射野进行剂量校准，尽可能减小加速器和验证设备带来的系统误差。在临床应用中，是否对标准射野进行剂量校准确实也会影响到最终验证结果(如图3所示)。

图3 宫颈癌患者129°射野第26对叶片和231°射野第15对叶片到位精度示图

3 讨论

肿瘤放射治疗进入调强放射治疗技术以来，对剂量验证的要求越来越高，验证的方式也经历了相应的发展过程，即由最初的点剂量验证，到二维平面剂量验证，再到三维剂量验证技术。如今调强放射治疗计划验证中使用较为广泛的设备主要是二维探测器阵列和三维探测器阵列。本研究所使用的Delta4三维剂量验证系统是一种全新的验证设备，不仅能够测量剂量，还可以监测射野、子野、叶片运动等信息，并与计划中的参数进行实时比对[8]。Uehara等[9]采用独立的技术，如胶片和电离室，对Delta4测量精度进行了研究，发现在使用IMRT、VMAT及SBRT这些精确放射治疗技术的情况下，由于使用相对较多的小子野，计划通过率较低。

目前，国内已有一些应用三维探测器阵列进行调强放射治疗计划验证的研究，如谭丽娜等[10]、刘磊等[11]以及陆佳扬等[12]分别应用Delta4三维剂量验证系统对容积旋转调强计划验证结果进行了研究；张富利等[13]比较了采用EBT3免冲洗胶片、PTWseven29二维探测器阵列和Delta4三维探测器阵列3种验证手段时螺旋断层调强计划验证的差异，研究中发现胶片验证空间分辨率最高，但二维和三维探测器阵列也能满足临床验证精度要求；孔伟等[14]使用Delta4三维剂量验证系统，采用射野归零验证比，采用实际射野角度验证时通过率明显提高，发现采用实际射野角度进行验证能够得到更真实的验证结果。

不同于以往调强放射治疗计划验证研究，多使用二维剂量验证系统，本研究应用Scandidos公司三维剂量验证系统Delta4对234例宫颈癌固定射野调强放射治疗计划进行实际射野角度照射，采用γ通过率指标对结果进行分析。验证分析结果显示，120°～140°和220°～240°范围的射野通过率较低。对计划设计和计划执行进一步分析发现，这是由于参加测试的234例宫颈癌计划均由Oncentra 4.3制作治疗计划，但此系统在计划制作过程中无法添加治疗床。但在计划实际执行时，尽管加速器使用的是碳纤维床板，但在120°～140°和220°～240°角度的射野仍然穿过了较厚的治疗床，影响最终验证结果。为进一步确定治疗床对三维剂量验证结果的影响，本研究将低通过率射野归零，使用Delta4对其再次进行验证，结果所有归零射野γ通过率均在95%以上。至此，基本可以确定治疗床对射线的衰减影响造成这些射野在实际角度执行时通过率低，付庆国等[15]的研究得出了类似结论。正如图2所示的射野角度在120°～140°和220°～240°范围的验证通过率，以及其余角度射野的γ通过率，除了治疗床的影响，在长时间的三维剂量计划验证实践中发现，MLC到位精度情况也会影响放射治疗计划验证通过率。

4 结论

本研究使用Delta4进行放射治疗计划验证以来，结合自身体会和发现的问题，采取相应的改进方案，对于现有部分治疗计划系统不能添加治疗床的情况，对其特定角度射野验证结果具体情况具体分析，使用标准水模体和电离室对治疗床对剂量的影响进行测定，便于综合评估。在放射治疗计划设计阶段，结合所使用加速器和放射治疗计划系统功能参数，避免设置影响较大角度射野。对于叶片到位精度引起的验证结果较差情况，须提前发现并更换叶片，避免对患者接受剂量造成影响。Delta4的测量模体需要使用加速器机房激光灯进行摆位，及时对激光灯进行校准，调整偏差也会对三维剂量验证结果带来一定影响，故要求完善设备质量控制制度，做好设备定期检测。

三维放射治疗计划剂量验证结果如何，与放射治疗使用到的硬件、软件设备的质量控制保养状况有关，并且是一项综合保障工程。

[1]郎锦义，王培，吴大可，等.2015年中国大陆放疗基本情况调查研究[J].中华放射肿瘤学杂志，2016，25(6)：541-545.

[2]Low DA，Harms WB，Mutic S，et al.A technique for the quantitative evaluation of dose distributions[J].Med Phy，1998，25(5)：656-661.

[3]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.

[4]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，2004，13(3)：229-233.

[5]张玉海，高杨.调强放射治疗计划的剂量学验证[J].中国医疗器械杂志，2010，34(3)：218-220，223.

[6]陈诚，周晓艺，韩光，等.静态调强计划中多叶准直器叶片到位误差的检测及其对剂量分布的影响[J].中华放射医学与防护杂志，2015，35(3)：210-213.

[7]王矫健，徐利明，全红，等.多叶准直器叶片到位偏差对调强放射治疗剂量的影响[J].中国医学物理学杂志，2013，30(3)：4121-4124.

[8]Nilsson G.Delta4.A New IMRT QA Device[J].Medical Physics，2007，34(6)：2432.

[9]Uehara R，Tachibana H，Ohyoshi H，et al.Accuracy of Absolute Three-Dimensional Dose Distribution Measurement Using the Delta4[J].Medical Physics，2015，42(6)：3351.

[10]谭丽娜，孙晓欢，马奎，等.三维剂量验证系统Delta4在容积旋转调强计划剂量验证中的应用[J].中国医学物理学杂志，2013，30(6)：4497-4499.

[11]刘磊，吴爱东，闫冰.Delta4在容积弧形调强放疗验证中的应用[J].科技视界，2014(23)：61.

[12]陆佳扬，林珠，陈志坚.基于Delta4对Truebeam容积调强放疗(VMAT)计划的验证评估[J].中国医学物理学杂志，2013，30(3)：4118-4147.

[13]张富利，蒋华勇，王雅棣，等.应用一维、二维、三维探测器阵列进行螺旋断层调强放疗计划剂量验证[J].中国医学物理学杂志，2014，31(6)：5230-5233.

[14]孔伟，丁莉，叶红强，等.调强放疗计划中射野角度归零与实际角度的剂量验证比较[J].中国医学物理学杂志，2015，32(6)：892-896.

[15]付庆国，朱小东，杨海明，等.加速器碳素纤维床对三维治疗计划剂量分布的影响[J].中华放射肿瘤学杂志，2014，23(6)：505-508.