绝对剂量的变化对射野剂量学验证结果的影响*

2019-10-23柏正璐桂龙刚陈永东

中国医学装备 2019年10期

马筠柏正璐李军* 桂龙刚陈永东

调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)是现代放射治疗主要技术方式，由于其复杂性和精确性，在放射治疗实施前，必须针对患者的治疗计划进行放射剂量学验证，以保障恶性肿瘤患者所受到照射剂量的分布与治疗计划的剂量分布一致，从而尽可能减少放射治疗并发症的产生，提高肿瘤的治愈率[1-2]。对于IMRT技术，由于剂量率比较大，射野比较复杂，验证剂量的准确性就更为重要。电子射野影像装置(electronic portal imaging device，EPID)早期主要用于射野摆位验证，近年来由于其操作简单，使用及显示剂量结果方便，逐步用于调强放射治疗的剂量验证[3-5]。采用γ通过率对比分析剂量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[6-7]。由于加速器在使用过程中绝对剂量会发生偏移，为保证日常照射中患者治疗的精确性，本实验主要研究射野剂量学(portal dosimetry，PD)软件模块对剂量验证结果的影响。

1 资料与方法

1.1 研究资料

选取20例宫颈癌患者和20例食管癌术后患者的治疗计划制作PD验证计划，将实验数据分为宫颈癌患者计划的大射野通过多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)的左右分野和食管癌术后患者计划的小野3组，分别为AA180_0组、AA180_1组和E180组。

1.2 仪器设备

采用Eclipse 13.0版本的计划系统用于计划设计(美国Varian公司)；Clinac IX医用直线加速器作为治疗机(美国Varian公司)，能量选择6 MV的X射线，MLC为60对，剂量率为400 MU/min。Varian版本PD系统模块，其中包括硬件模块EPID，作为二维剂量测量工具；软件模块PD系统，作为本研究的γ通过率指数分析软件。

1.3 验证方法

1.3.1 加速器剂量校准

为保证测量结果的准确性，在进行实验前，对加速器剂量进行校正，使用PTW UNDOSE E剂量仪，FC65-G电离室和SP34固体水在标准条件下对6 MV进行剂量输出校准，即SSD=100.0 cm，参考射野10 cm×10 cm，将输出量刻度成1 MU=1 cGy[8]。

1.3.2 EPID校准

在进行验证前对EPID-Portal Dosimetry系统进行相应的校准，以保证验证的准确性，在10 cm×10 cm照射野条件下，校准使得100 MU=100 CU，其中CU(calibrated unit)为PD系统的准剂量单位。

1.3.3 验证计划设计及实施

对20 例宫颈癌患者的射野选择机架角度为180°，20例食管癌术后患者的射野选择机架角度为0°或180°，采用Clinac IX直线加速器执行计划，验证计划均在0°机架角下实施。测试中保持加速器和EPID板位置不变，全批次验证测试连续完成。AA180_0组、AA180_1组和E180组3组验证数据以EPID测量得到的剂量分布作待比较剂量分布，以放射治疗计划计算得到的剂量分布作参考剂量分布。使用PD软件间隔0.5%对3组的待比较剂量分布分别模拟绝对剂量偏移(-5%～5%)，观察3组的γ通过率及平均γ值的变化趋势。

1.4 评价方法及指标

γ指数分析是IMRT验证中常用的分析方法，测量点γ值≤1通过，γ值＞1失败[9]。设置参数为：剂量误差标准和距离误差标准分别为3%和3 mm，阈值为10%。

2 结果

2.1 PD软件中剂量验证结果

在进行剂量验证时，以EPID测量得到的剂量分布作为待比较剂量分布，以放射治疗计划计算得到的剂量分布作为参考剂量分布。在Varian PD系统对EPID测量得到的数据进行绝对剂量偏移，使其剂量的相对变化量范围-5%～5%，观察γ通过率的变化趋势，见图1。

图1 PD系统分析γ通过率截图

2.2 三组实验PD剂量验证结果

(1)AA180_0组、AA180_1组和E180组三组数据的PD剂量验证结果的γ通过率随绝对剂量偏移的变化趋势见图2、图3和图4。

图2 宫颈癌患者PD验证结果的γ通过率(左子野)

图3 宫颈癌患者PD验证结果的γ通过率(右子野)

图4 食管癌术后患者PD验证结果的γ通过率

(2)三组PD验证结果的极值数据见表1。

表1 三组PD验证结果的极值数据

(3)宫颈癌患者和食管癌术后患者计划的射野大小见表2。

表2 宫颈癌患者和食管癌术后患者计划的射野大小

3 讨论

验证结果总体显示，绝对剂量向正负方向偏移时，γ通过率下降，三组数据的剂量验证通过率均较高，表明绝大部分平面剂量分布的计划计算值和实际测量值之间、计划计算剂量分布和实际测量剂量分布具有良好的一致性。γ通过率最大值分别在剂量偏移-1%、-1.5%和-2%处，可见γ通过率理想值均不在绝对剂量偏移零点，而在偏移相对量-2%～-1%范围内。

当剂量相对变化量在-4.5%～4%、-5%～3%和-5%～3.5%范围内，射野的γ通过率＞90%。由此可见：尽管绝对剂量的相对偏移会影响γ通过率值，不过在较小的范围内偏移，整个射野的γ通过率仍＞90%，平均γ值也≤1。而在绝对剂量负偏移稍低一点的情况下(-2%～-1%)，射野内γ通过率的百分比反而高于偏移零点处的通过率值。3组数据均表明绝对剂量偏移向负方向运动，其γ通过率值比绝对剂量偏移向正方向移动的结果理想。但在这个范围外，绝对剂量的正负偏移对射野γ通过率的影响表现为急剧下降。

本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，γ分析数据处理采用同样的方式，这些措施都尽量保障了数据的可靠[10]。此外，本研究分别选取了以宫颈癌放射治疗患者为代表的大野计划20例，和以食管癌术后放射治疗患者为代表的小野计划20例。统计两组患者计划的平均射野大小，宫颈癌组射野大小为19.24 cm×20.74 cm，食管癌术后组的射野大小为10.81 cm×14.43 cm，大小野更具代表性，本研究结果充分表明了绝对剂量的偏移对剂量验证结果的影响[11]。