调强放射治疗计划验证不同伽马通过率评估标准下结果的差异性

张 毅，胡银祥*，王志勇，许聪凤，罗元强

（1.贵州医科大学附属医院肿瘤科，贵州 贵阳 550004 ；2.贵州医科大学附属肿瘤医院放射物理技术室，贵州贵阳 550000）

调强放射治疗（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）是当今使用较为广泛的一种放射治疗技术。该技术采用强度不均匀的辐射束，当辐射束在病人体内叠加在一起时，会产生一个适形的剂量分布。IMRT 对靶区周围或部分周围有辐射损伤危险的器官有较大的益处，既能够有效杀死肿瘤细胞，还能尽量保护靶区周围的正常组织[1-3]。为了安全有效地进行IMRT，计划剂量验证是IMRT 不可或缺的步骤，确保了实际辐射传递参数与治疗计划系统（Treatment Planing System，TPS）生成的计划参数一致及患者治疗的安全性[4]。近年来，IMRT 和体积调弧治疗（VMAT）的质量保证（QA）有了很大的发展，各种电离室或二极管探测器阵列已经商业化。目前，临床上常用的二维探测矩阵有Map Check、Matrixx 以及PTW 二维电离室阵列。该技术的广泛应用取代了点剂量和胶片剂量测定法，并促进了QA 流程的精简[5]。本研究回顾性分析贵州医科大学附属肿瘤医院2011 年9 月至今的1549 个调强计划剂量验证结果，对比不同加速器剂量验证结果的差异性，以验证IMRT 的剂量精度误差。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集并整理我院肿瘤科2011 年9 月至今在不同加速器上执行的1549 个调强计划（4 ～9 野），计划设计使用Pinnacle 系统，执行机器为Elekta 加速 器，型 号 分 别 为Precise1343、Precise2444 及Synergy2020，剂量验证使用Map Check 二维验证设备。

1.2 方法

将患者的治疗计划移植到模体上，在加速器上执行QA 计划，通过Map check 测量模体受照剂量，对比TPS 计算值，按照标准判定二者是否相符。其中模体为固体水模体。将计划射野全部归零，等中心设置为固体水下6 cm 处。Map check 自带1.35 cm 固体水和等效2 cm 水。因此在进行Map check 摆位时，将厚度为4 cm 的固体水置于Map check 上，通过调节治疗床升降使SSD 在94.65 cm 处。测量数据时，在QA 模式下出束且所有射野均为零度，使用Map check软件采集数据，得到射野的剂量分布与TPS 计算的剂量分布，二者对比得到gamma 通过率。物理师设计放疗计划时随机分配给三台加速器（如表1），统计得出Precise1343 加速器有547 例病人计划共2983 个射野，Precise2444 加速器有450 例病人计划共2839 个射野，Synergy2020 加速器有552 例病人计划共3964个射野。使用Map check 测量剂量分布，并与TPS 计算的剂量分布对比。根据不同的gamma 剂量分布差异评估标准（即gamma 评估指数）[6]，剂量差异分别设置为1%、2% 和3%，距离符合度分别设置为2 mm和3 mm。在不同的gamma 剂量分布差异评估标准下，gamma 通过率大于90% 均定义为通过。在临床实践中，3%/3 mm 标准下的gamma 通过率大于90%即为通过[7-8]，若在此标准下通过率小于90% 的，均在查找其原因后重新测量或重新计算计划。其原因可能包括测量时机架是否置于零度、摆位是否正确、数据采集过程中信号中断，以及计算QA 计划时所有射野是否完全归零、原计划中心是否置于指定中心（固体水下6 cm）及跳数是否与原计划一致等。

表1 不同加速器的病人数和射野个数

2 结果

2.1 不同gamma 评估标准下通过率小于90%射野数的统计

在临床实践中，3%/3 mm 标准下的gamma 通过率大于90% 即为通过，对于通过率小于90% 的计划采取相应措施后均得到解决，因此该评估标准下通过率小于90% 的射野数为0。不同gamma 评估标准下通过率小于90% 的射野数统计如表2 所示。将各标准下通过率小于90% 的射野数除以总射野数（共9786 个射野），得出在伽马指数3%/2 mm 标准下伽马通过率小于90% 的射野数占总射野数的19%、伽马指数2%/3 mm 标准下为1.8%、伽马指数2%/2 mm 标准下为38.8% 和伽马指数1%/3 mm 标准下为10.9%。比较3%/3 mm、3%/2 mm、3%/3 mm 及2%/3 mm 标准下通过率小于90% 的射野数，发现相较于剂量差异对gamma 通过率的影响，距离符合度的影响更大。

2.2 3%/3mm 伽马通过率分布及跳数与通过率的相关性

图1 至图3 是3%/3 mm 评估标准下各加速器的射野通过率分布图。Precise1343 加速器伽马通过率小于95% 的射野数占其总射野束的8.85%，Precise2020 加速器这一数据为6.23%，Synergy2020加速器这一数据为2.47%，两台Precise 机型伽马通过率小于95% 射野数占比是Synergy 加速器的2.5至3.5 倍。Synergy2020 加速器伽马通过率大多集中于99% 至100% 之间，占其总射野数的50.05%，Precise 机型仅为32.28%（Precise1343 加速器）和31.03%（Precise2444 加速器）。因此，Synergy 加速器验证伽马通过率显著比两台Precise 机型更高。3%/3 mm 标准下射野跳数与伽马通过率如表3 所示，三台加速器P值均小于0.001，值为负数且绝对值小于0.3，表明射野跳数与伽马通过率的相关性系数具有统计学意义（P＜0.001），但相关程度为极弱负相关（＜-0.3）。

表3 3%/3 mm 射野跳数与通过率的相关性

图1 Precise1343 加速器射野伽马通过率分布

图2 Precise2444 加速器射野伽马通过率分布

图3 Synergy2020 加速器射野伽马通过率分布

2.3 不同加速器、不同gamma 评估标准下平均通过率的对比

表4 是三台加速器在不同gamma 评估标准下9786 个射野通过率的平均值。3%/3 mm 平均通过率均大于97%，且标准差s 小于2%，表明大部分数值较接近平均值。在同一个评估标准下，三台加速器中Synergy2020 的gamma 通过率高于另外两台Precise机型。2%/2 mm 标准下Precise2444 加速器的平均通过率小于90%。除了3%/3 mm 外，其他评估标准的标准差偏大，表明通过率离散程度更大。

表4 不同加速器、不同gamma 评估标准下平均通过率的对比（%，± s）

表4 不同加速器、不同gamma 评估标准下平均通过率的对比（%，± s）

加速器 gamma通过率3%/3 mm 3%/2 mm 2%/3 mm 2%/2 mm 1%/3 mm Precise1343 97.80±1.92 93.10±4.10 96.30±3.47 90.10±5.11 92.27±6.23 Precise2444 97.92±1.70 91.80±4.12 96.69±2.40 88.67±5.08 94.48±3.60 Synergy2020 98.65±1.37 94.86±3.80 97.88±2.24 92.80±4.47 96.28±3.13

3 讨论

随着IMRT 技术的日益成熟，人们对于精准放疗的要求也更加严苛，这就需要获得较高的适形度剂量分布，而计划剂量验证是IMRT 不可或缺的步骤。二维阵列电离室因其便捷性、准确性以及稳定性，仍是当今主流验证计划剂量分布的设备[9]。Sun Nuclear公司生产的Map Check 作为常用的二维剂量验证设备，除了具有以上优点外，还具有测量重复性及数据采集精确性等优势。本文以1549 个调强计划共9786个射野为研究对象，对比分析不同加速器执行验证的伽马通过率以及同一加速器下不同伽马指数的验证通过率，结果显示，相较于3%/3 mm，2%/3 mm 伽马通过率小于90% 的射野数占总射野数的1.8%，伽马指数3%/2 mm 时则高达19%。因此得出结论：与剂量差异对gamma 通过率的影响相比，距离符合度的影响更大。使用Map Check 验证IMRT 计划，伽马指数为3%/3 mm 时三台机器的平均通过率均大于97%，结果相对稳定且均较高。Yan 等[10]使用Map Check 验证了18 个调强计划，平面剂量验证通过率为97.8%。吴仕章等[8]利用Map Check 对动态调强计划进行验证，结果显示整体通过率较高，其中3%/3 mm标准通过率达（98.46±1.67）%。其他QA 验证设备同样也具有较高的伽马通过率，如郭冉等[11]利用PTW729 电离室矩阵测量68 例静态调强计划，发现其参考矩阵相对位置剂量（Local）和参考矩阵最大剂量（Max）的通过率分别为94.6%和98.57%。杨瑞杰等[7]对2010 例IMRT 计划进行验证，其中使用MatriXX验证965 例，平均通过率为97.9%。IMRT 技术现已趋于成熟，其各种QA 验证设备也更加稳定、准确。本研究结果显示，3%/3 mm 标准下，射野跳数与伽马通过率相关性系数具有统计学意义（P＜0.001），但相关程度为极弱负相关（＜-0.3）。吴仕章等[8]分析总跳数与通过率的相关性（P＜0.001）也为负相关，这与本研究的结果相一致。

综上所述，相较于剂量差异对gamma 通过率的影响，距离符合度的影响更大。Synergy 加速器各个伽马评估标准下的平均通过率均好于Precise 机型。射野跳数与伽马通过率相关性系数具有统计学意义，但相关程度为极弱负相关。