固定铅门射野铅门到位误差对调强计划剂量的影响及解决办法

石江伟 金建华 汪德文

【摘要】目的：在固定铅门射野中平行于MLC叶片的铅门到位精度会造成铅门对运动投射叶片遮挡宽度的改变从而影响射线投射造成靶区剂量变化，本文研究其对靶区剂量的影响大小及如何提高计划对固定铅门射野铅门到位误差的容错即在铅门到位有误差的情况下保证靶区剂量仅有微小变化。方法：①在模体上创建角五等分的六野计划，两个固定铅门的00野分别照射靶区上下部分，照射上半部分的固定铅门野铅门Y1坐标依次取0.0—0.4，优化后计算剂量;再给各计划固定铅门野的坐标±0.1后直接计算剂量，比较前后PTV中心轴上的剂量最小百分比（Dmin）的变化。②利用静止闭合叶片遮挡铅门的方法提高计划对固定铅门野铅门到位误差容错：改变各个计划固定铅门射野的坐标使得铅门始终在静止闭合叶片1mm后，作为新计划重新计算剂量。给这些新计划的固定铅门野的坐标±0.1，比较前后靶区中心轴上的剂量最小百分比Dmin的变化。使用MAPCHECK验证各个计划。结果：各个计划固定铅门射野的铅门坐标Y1±0.1cm后，靶区中心轴上的剂量最小百分比（Dmin）的变化区间在0.1%—5.5%。利用静止闭合叶片遮挡铅门的方法提高计划对固定铅门野铅门到位误差容错方法设计的新计划，在给固定铅门射野的铅门坐标Y1±0.1cm后Dmin变化区间-0.1%—0.1%。MAPCHECK验证各计划中心轴剂量均与计算结果相符度高。结论：利用静止闭合叶片遮挡铅门的方法可以显著降低由于铅门到位误差对靶区剂量的影响，降低铅门到位误差造成剂量投照的不确定性。

【关键词】固定铅门，叶片，剂量，误差，容错

【中图分类号】F763   【文献标识码】A   【文章编号】2026-5328（2021）06-038-03

引言

近年来随着放射治疗技术的飞速发展，调强治疗已经越来越多地运用于临床。调强放疗相对三维适形放疗可以产生高度适形的剂量分布并减少靶区周围正常组织的剂量，但同时也会引起低剂量照射体积的增加[1-2]。近年来低剂量照射越来越受到重视，如一些学者发现V5、V10与放射性肺炎具有更加显著的相关性[3]。减少肺的低剂量照射体积具有重要的意义[4]。而固定鉛门 （fixed jaw） 调强放射治疗可以限制照射野的照射区域， 有效保护危及器官[5-6]，更加优化了调强计划。研究表明在宫颈癌和乳腺癌的调强放疗中，固定射野铅门技术有效降低患者正常组织的低剂量照射同时还能保证治疗靶区的剂量覆盖[7-8];胸中段食管癌调强放疗，fj-IMRT 能够显著降低肺、心脏和全身的低剂量照射[9]。在固定铅门射野中有一平行于MLC叶片的铅门边界在靶区上方（见图1 Y1铅门），此铅门的到位误差会造成铅门对投射射线的叶片遮挡宽度的发生改变，进而影响射线投射，造成靶区出现剂量冷点及低剂量区域。使得计划剂量对铅门到位误差的容错（Tolerant）的降低;这点一直被忽视，还未有相关研究或文章对此作出说明。本文通过在计划系统中改变铅门的坐标模拟铅门的到位误差，比较靶区中心轴最小剂量百分比Dmin的变化△D的大小，发现△D与铅门误差改变宽度下的叶片对射线投射的多少成正相性。要提高计划对固定铅门射野铅门到位误差容错，只要想方设法使得在铅门到位误差区间下的叶片始终静止闭合即可。我们的做法是手动人为改变各个计划固定铅门射野的坐标使得铅门始终在静止闭合叶片1mm后，作为新计划。临床实践中我们建议优化计划时使得固定铅门射野边界在MLC两片叶片间隙处，这样优化后被铅门遮挡的叶片静止闭合，计划完成后，手动给固定铅门射野的铅门坐标加0.1/0.2，从而实现静止闭合叶片遮挡铅门。

1 材料与方法

1.1 加速器和计划系统

Eclipse8.6计划系统，瓦里安23EX直线加速器，MAPCHECK2.0。

1.2 模体

模体为直径16cm、高16cm的柱状模体（即Body），CT值设为0 HU，PTV为一个直径8cm高12cm的与Body同轴的柱状靶区，User Origin设在柱体中心轴上。

1.3 计划设计与验证

创建角度为5等分角的6野计划;计划优化时固定两个0°的射野F1、F2的铅门。F1野的铅门坐标Y2取恒值6.8（为PTV上界外），Y1分别取0、0.1、0.2、0.3、0.4（Y1取0时叶片对B30、B31所在的位置如图1所示）;F2野的铅门Y2取0，Y1取恒值8.3（PTV下界外）。相同优化参数优化后计算剂量，复制这五个计划给射野F1的铅门坐标Y1±0.1cm，直接计算各个计划的剂量。使用MAPCHECK验证各个计划（对比参数设为3、0.01）。我们重点对比的是固定铅门射野的铅门坐标Y1±0.1cm前后中心轴剂量的变化，鉴于MAPCHECK分辨率测量中适当调整其位置使得探头位置在剂量变化处。

2 结果与分析

2.1数据获取

利用Dose Profile工具，获取PTV中心轴上以User Origin点为原点上不超过4 cm的剂量百分比图找出最小剂量百分比值Dmin。结果如下表

由表可以看出射野F1铅门Y1分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4时，铅门到位若出±1mm的误差时;△D（Dmin-0.1-Dmin、Dmin+0.1-Dmin）分别为（-5.5%与0.1%）、（-0.1%与0）、 （-0.4%与0.2%） （-0.2%与0.2%） （-2.0%与3.8%）。

由图2可以直观看出Y1=0时靶区中心轴剂量与给Y1±0.1后重新计算的差异，图3的实际测量结果佐证了计算结果。给Y1±0.1重新计算得△D =5.6%，实测△D=5.4%。

2.2原因分析

观察射野F1的叶片对B31对射线的投射，发现当Y1为0、0.1时叶片对B31静止闭合，射线全被阻挡;当Y1为0.2、0.3时，B31叶片对小间隙快速运动，大量射线被遮挡住;Y1为0.4时，B31与紧邻的B30运动基本一致少量射线被遮挡。可以铅门到位误差导致靶区中心轴上的剂量最小百分比Dmin的变化△D与铅门误差改变宽度下的叶片对射线投射的多少成正相性关系。

2.3提高计划对固定铅门射野铅门到位误差容错的方法

△D与铅门误差改变宽度下的叶片对射线投射的多少成正相性。要使△D很小就要使铅门误差改变宽度下的叶片对射线投射要小最好为静止闭合。利用静止闭合叶片遮挡铅门的方法提高计划对固定铅门野铅门到位误差容错：有两种设计策略，一改变原始计划固定铅门射野的坐标使得铅门始终在静止闭合叶片1mm后，作为新计划，以新计划为治疗计划;二优化计划时使得固定铅门射野边界在MLC两片叶片间隙处，这样优化后能保证被铅门遮挡的叶片始终静止闭合，计划完成后，手动给固定铅门射野的铅门坐标加0.1/0.2，重新计算剂量作为治疗计划。这样铅门边界始终在静止闭合叶片的上，在铅门到位精度0.1/0.2误差下PTV剂量仅有微小变化。使用以上两种方法设计的多个计划给固定射野铅门坐标±0.1后比较中心轴最小剂量百分比得出△D在（-0.1—0.1%）区间内变化。MAPCHECK测量各个计划比较中心轴剂量，结果高度相符。

3 讨论

铅门到位误差造成的剂量变化还未有相关研究做出说明。如何造提高计划剂量对铅门到位误差的容错（Tolerant）这点也未有研究。国际辐射单位与测量委员会（ICRU）建议照射剂量的准确度±5%。表明从模拟到整个放射治疗“链”中的不确定度都要小于5%[9]。对于潜在可能的PTV低剂量冷点及低剂量区域我们应该是避免此不确定性因素的。本文利用改变铅门坐标的方法模拟铅门到位误差对PTV剂量的影响，提供了一种新的研究思路;同时提出一种提高计划靶区剂量对固定铅门野铅门到位误差容错的方法（即在铅门到位有误差时还能保证PTV剂量仅有微小变化）。这种方法的运用能够减小由于铅门到位精度对剂量的影响，使得计划投照更准确、确定。然而这种方法还是有一定的繁琐性。能不能直接在计划系统设计中解决这一问题，我们给出的策略：①在计划系统中优化时使得固定铅门射野的铅门边界下的叶片始终保持静止闭合，同时限制此铅门的位置坐标的可设置值（这些值下铅门的边界远离叶片缝隙的距离要大于铅门到位精度的误差值）这样就能从计划系统中直接解决此问题。②设置一固定铅门射野坐标值加值选项，剂量计算时自动给固定铅门的铅门坐标加一值，并且限制固定铅门射野的位置坐标的可设置值只能取铅门边界在叶片缝隙的值。

【参考文献】

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[9]李玉，徐慧軍，梁军，康静波，曲宝林，王宁等. 现代肿瘤放射物理学[M].1版.北京：中国原子能出版社2015：561-562

作者简介：石江伟  1993.5，本科/初级工程师。江苏省、泰州市、靖江市、中州路28号、靖江市人民医院、放疗科。邮编214500

通讯作者：金建华 南通市肿瘤医院放疗科物理技术组副主任，高级工程师。江苏省、南通市、青年西路、南通市肿瘤医院放疗科。主要从事医学放射物理、放疗质控研究

1. 靖江市人民医院放疗科  江苏泰州  214500

2.南通大学附属肿瘤医院放疗科  江苏南通  226361