准直器角度对宫颈癌计划Portal Dosimetry剂量验证的影响
2019-03-15时飞跃王敏秦伟赵环宇金洵
时飞跃，王敏，秦伟，赵环宇，金洵
1. 南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院） 肿瘤放疗中心，江苏 南京 210006；2. 南京医科大学 医学物理研究中心，江苏 南京 210029；3. 南京中医药大学 第二临床医学院，江苏 南京 210023
引言
宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤之一，在全球女性恶性肿瘤中的发病率仅次于乳腺癌，放射治疗是宫颈癌最主要的治疗方法之一，近年来调强放疗（IMRT）在宫颈癌放射治疗中的应用越来越广泛[1-3]。宫颈癌的肿瘤靶区体积较大，形状不规则，因此其照射野较大，采用的调强计划照射野数目一般为7～9野[4-6]。随着放疗技术复杂程度的增加，对调强和容积旋转调强放疗计划的剂量验证越来越重要，以确保患者得到准确的剂量分布[7-10]。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，由于其众多优点，近年来越来越多地被用于固定野调强和容积旋转调强放疗计划的剂量验证中[11-14]。由于aSl000探测器在Y方向的有效探测长度为30 cm，因此PD验证计划射野在Y1或Y2方向的长度均不得大于15 cm，否则射线将照射到探测器外的线路板上，对a-Si EPID造成损伤。在实际工作中，遇到治疗计划射野Y1或Y2值大于或接近15 cm的情况，在制作PD验证计划时，常把准直器角度设置为90°，使长Y方向的射野照射到探测器的X方向上来，可以有效避免射线照射到探测器外。针对实际工作中的上述情况，本工作通过比较0°和90°两种准直器角度的PD剂量验证数据，探讨准直器角度对宫颈癌计划PD剂量验证结果的影响，为评估PD剂量验证结果提供有益的参考。
1 材料与方法
1.1 临床资料
选取2015年1月至2016年9月，我中心收治的24例宫颈癌患者的固定野IMRT治疗计划进行研究。
1.2 验证计划设计
使用瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统，选取每例宫颈癌IMRT治疗计划的机架角度为180°的射野（记为G180），制作两个PD剂量验证计划，由PDIP算法计算得到计算（预测）剂量图像。每例宫颈癌IMRT治疗计划，计算网格大小为2.5 mm，均采用7个射野，机架角度分别为 300°、260°、220°、180°、140°、100°和 60°。由于宫颈癌计划的射野尺寸较大，因此G180射野在生成PD验证计划时自动分成两个分野，分别记为G180_0和G180_1。两个PD计划射野的准直器（Collimator）角度分别为0°和90°，因此两个PD验证计划的四个分射野分别记为：G180_0-C0、G180_1-C0、G180_0-C90 和 G180_1-C90。
1.3 验证实施及Gamma分析
使用Clinac iX直线加速器及其aS1000型电子射野影像装置（EPID），机架角度归一至0°，操作加速器出束，执行48个PD验证计划，得到射野的测量剂量分布。执行结束后，使用PD软件模块分析剂量验证结果，使用Gamma分析工具进行分析。根据Gamma分析的原理及放疗剂量验证中常用的Gamma分析参数设置[11-16]，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%。对射野的Gamma通过率值和平均Gamma值进行分析比较。
1.4 总射野的Gamma分析
对每个PD验证计划，导出分野G180_0和G180_1的DXF文件，考虑每个射野的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G180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G180进行Gamma分析，得到Gamma通过率值和平均Gamma值[13]。0°和90°准直器角度的总射野分别记为：G180-C0和G180-C90。
1.5 统计学分析
使用WPS表格进行统计学处理。采用配对t检验对两种准直器角度的数据进行比较，P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
两个分野（G180_0、G180_1）和一个总射野（G180），两种准直器角度（0°和90°），搭配组合共计得到有六组射野的剂量分布，每组有24个。图1所示为某患者六组射野的剂量分布示意图。
图1 六组射野剂量分布示意图
表1所示为六组射野Gamma通过率和平均Gamma值的统计数据。图2所示为G180_0、G180_1和G180三种射野在0°和90°两种准直器角度时的Gamma通过率值。图3所示为三种射野在两种准直器角度时的平均Gamma值。
使用配对t检验，对两种准直器角度的Gamma通过率值和平均Gamma值进行比较，P＜0.05为有统计学差异。结果显示，对Gamma通过率值，G180_0-C0和G180_0-C90的两组数据有统计学差异；G180_1-C0和G180_1-C90两组数据有统计学差异，且差异比较明显；G180-C0和G180-C90没有统计学差异（P=0.1593）。对平均 Gamma值，G180_0-C0和 G180_0-C90，G180_1-C0和G180_1-C90，G180-C0和G180-C90，两两比较均有统计学差异（P＜0.05）。
表1 Gamma通过率和平均Gamma值的统计数据（±s）
表1 Gamma通过率和平均Gamma值的统计数据（±s）
Gamma通过率 (%) 平均Gamma值G180_0-C0 99.06±0.68 0.37±0.03 G180_0-C90 98.61±0.68 0.41±0.03 G180_1-C0 98.51±0.94 0.30±0.02 G180_1-C90 99.88±0.09 0.23±0.02 G180-C0 96.28±1.66 0.39±0.03 G180-C90 96.58±1.37 0.37±0.02
图2 两种准直器角度的Gamma通过率的比较
图3 两种准直器角度的平均Gamma值的比较
3 讨论
由图1可见，根据象限来划分，G180_0-C0的剂量主要分布在第二和第三象限，G180_1-C0的剂量主要分布在第一和第四象限，G180_0-C90的剂量主要分布在第三和第四象限，G180_1-C90的剂量主要分布在第一和第二象限。瓦里安EPID的aSl000型非晶硅平板探测器的有效探测范围是30 cm×40 cm，像素矩阵768×1024，像素大小为0.39 mm×0.39 mm[14]。不同的象限对应了aS1000型探测器的不同部位。图1所示的左右和上下方向分别为探测器的X和Y方向。本研究中，24个治疗计划中G180射野的X值和Y值（X方向和Y方向的铅门大小）分别为：（19.3±1.4）cm和（20.4±1.5）cm；Y1和Y2值中，有7个值大于12.0 cm，有2个值大于13.0 cm（分别为13.3 cm和13.8 cm）。
由图2及表1可见，对G180_0射野，准直器角度从0°旋转到90°后，Gamma通过率值变小，但幅度不大，平均变化值在0.45%左右；对G180_1射野，准直器角度从0°旋转到90°后，Gamma通过率值明显变大，平均变化值在1.37%左右；对总射野G180，准直器角度从0°旋转到90°后，Gamma通过率值虽有变化，但是没有统计学差异。由图3及表1可见，准直器角度从0°旋转到90°后，G180_0、G180_1和G180三组射野的平均Gamma值，总体上分别变大、变小和变小，变化前后的两组数据均有统计学差异，G180_1射野的变化最为明显。比较两种准直器角度情况下三种射野的Gamma通过率和平均Gamma值的数据可见，对宫颈癌计划的PD剂量验证，准直器角度对分射野的Gamma通过率和平均Gamma值的影响有统计学意义；准直器角度对总射野的Gamma通过率的影响没有统计学意义，对总射野平均Gamma值的影响有统计学意义。比较G180_0和G180_1射野的数据可见，准直器角度对Gamma通过率的影响程度，与射野剂量分布的位置相关，这可能与EPID板下的支撑臂导致的非晶硅探测器的背散射有关（图4）。
图4 瓦里安a-Si EPID的探测器及支撑臂的位置
陈亚正等[17]研究了准直器角度对宫颈癌术后VMAT计划的影响，提示应充分考虑准直器角度的因素来寻求更优质更有执行效率的治疗计划。孟慧鹏等[18]研究了准直器角度对二维电离室矩阵（OCTAVIUS Detector 729）调强验证Gamma通过率的影响，结果表明不同的准直器角度对二维电离室矩阵调强验证Gamma通过率有明显的影响。上述研究表明，准直器角度对治疗计划的制作和计划的剂量验证都有一定的影响。本工作与孟慧鹏等[18]的研究有相似之处。本研究的数据，为物理师评估非零准直器角度射野的PD剂量验证结果，提供了有益的参考。本研究也有不足之处，仅研究了本单位一台加速器的情况，下一步应当对多个单位的多台加速器及小射野的数据进行汇总分析比较，这样得到的数据和结论更具有普遍参考意义。
