錢金棟，王運(yùn)來(lái)，鞠忠建，王小申，周一兵

金標(biāo)偽影對(duì)CyberKnife射野劑量學(xué)影響的計(jì)算與測(cè)量

錢金棟，王運(yùn)來(lái)，鞠忠建，王小申，周一兵

目的：分析植入的金標(biāo)在CT掃描時(shí)產(chǎn)生的金屬偽影對(duì)CyberKnife射野的劑量學(xué)影響。方法：用CT模擬機(jī)對(duì)固體水進(jìn)行掃描以獲取金標(biāo)不同深度位置的CT圖像，在計(jì)劃系統(tǒng)中，分別制作以電離室收集極為等中心的單射野照射計(jì)劃，并將相應(yīng)計(jì)劃移植到指定金標(biāo)偽影密度覆蓋值的CT圖像并執(zhí)行計(jì)劃進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果：金標(biāo)的植入對(duì)等中心劑量的影響在0.5%左右，而偽影對(duì)劑量及相同深度離軸點(diǎn)處吸收劑量影響達(dá)3%，并隨金標(biāo)植入深度的增加而降低；給偽影指定密度覆蓋值后，其對(duì)劑量的影響可降低至1%；金標(biāo)偽影使得金標(biāo)后方的百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）有明顯跌落區(qū)，偽影密度值的覆蓋可以減少對(duì)PDD的影響；金標(biāo)對(duì)偏心比（off-center ratio，OCR）的影響較小，但使OCR曲線相對(duì)稍加平坦。結(jié)論：通過(guò)偽影覆蓋可有效降低金標(biāo)偽影對(duì)劑量的影響。

CyberKnife；金標(biāo)偽影；吸收劑量；密度覆蓋

0 引言

CyberKnife計(jì)劃系統(tǒng)MultiPlan標(biāo)準(zhǔn)劑量算法采用射線追蹤函數(shù)，只考慮主要路徑異質(zhì)校正（有效路徑長(zhǎng)度），具有確定性計(jì)算方法固有的優(yōu)勢(shì)。劑量計(jì)算中的有效路徑長(zhǎng)度計(jì)算取決于與包含參考點(diǎn)的中心軸（CAX）垂直的平面的水有效路徑長(zhǎng)度，Cyberknife標(biāo)稱電壓為6 MeV，康普頓效應(yīng)為其主要作用形式，路徑上電子密度相等時(shí)，則彼此等效，即

1 材料與方法

1.1 設(shè)備

PilipseBrillianceCT模擬機(jī)，AccurayCyberKnife，MultiPlan計(jì)劃系統(tǒng)，PTW固體水，PTW UNIDOS靜電計(jì)，PTW 0.125 cm3電離室，金標(biāo)。

1.2 CT圖像掃描

用CT模擬機(jī)對(duì)固體水模體進(jìn)行層厚1.5 mm掃描，分別獲取金標(biāo)不同深度處和無(wú)金標(biāo)的圖像。金標(biāo)由純度99.99%的金制成為周圍帶有螺紋的圓柱體，規(guī)格為0.8 mm×5 mm，掃描時(shí)電離室有效測(cè)量點(diǎn)位于固體水深度50 mm處，電離室下方為60 mm的固體水，電離室收集極與金標(biāo)長(zhǎng)度方向在射野（BEV）方向觀垂直，如圖1所示。

圖1 CT掃描圖像

1.3 單射野計(jì)劃的制作

在計(jì)劃系統(tǒng) MultiPlan中，勾畫出電離室有效測(cè)量體積，選取直徑60 mm的準(zhǔn)直器，分別制作金標(biāo)位于不同深度處的源軸距（source axisdistance，SAD）=800 mm，源皮距（source skin distance，SSD）=750 mm的等中心單射野照射計(jì)劃，輸出劑量為200 MU。偽影覆蓋計(jì)劃的制作：勾畫出偽影區(qū)域，指定金標(biāo)偽影對(duì)水的相對(duì)電子密度為1.0，移植相應(yīng)上述單射野計(jì)劃。

1.4 計(jì)算測(cè)量方法

從單射野計(jì)劃生成的RT Dose文件中導(dǎo)出固體水中百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）數(shù)據(jù)、沿CAX方向50 mm深度處離軸點(diǎn)處的吸收劑量及偏心比（off-center ratio，OCR）數(shù)據(jù)，并記錄電離室有效測(cè)量體積的吸收劑量，Cyberknife輸出劑量校準(zhǔn)后，執(zhí)行各相應(yīng)單射野計(jì)劃，測(cè)量固體水中50 mm深度處的吸收劑量。

2 結(jié)果

2.1 吸收劑量計(jì)算測(cè)量結(jié)果

吸收劑量計(jì)算測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)測(cè)量計(jì)算，金標(biāo)在不同深度時(shí)對(duì)劑量的影響較?。ㄔ?.5%左右），但金標(biāo)產(chǎn)生的偽影對(duì)劑量的影響較大（達(dá)到3%）。給偽影指定相對(duì)電子密度覆蓋值后，能將其對(duì)劑量的影響降低至1%左右，尤其是金標(biāo)深度靠近測(cè)量深度時(shí)，通過(guò)偽影密度覆蓋能大幅度降低偽影對(duì)劑量的影響，這對(duì)治療時(shí)腫瘤內(nèi)植入金標(biāo)的準(zhǔn)確劑量計(jì)算有很大的意義。

表1 吸收劑量計(jì)算測(cè)量結(jié)果

2.2 PDD計(jì)算測(cè)量結(jié)果分析

從單射野計(jì)劃生成的RT Dose文件中導(dǎo)出的水模體中PDD數(shù)據(jù)如圖2、3所示。沿射線方向，金標(biāo)偽影對(duì)金標(biāo)前方的PDD變化趨勢(shì)影響較小，而金標(biāo)及其偽影的存在，其后方的射線及次級(jí)電子的減少，有明顯的劑量跌落區(qū)，偽影密度值的覆蓋，降低了偽影對(duì)PDD的影響。

圖2 45 mm深度處PDD數(shù)據(jù)圖

圖3 20 mm深度處PDD數(shù)據(jù)圖

2.3 相同深度離軸點(diǎn)處吸收劑量

固體水模體中沿CAX方向50 mm深度處離軸點(diǎn)處吸收劑量（DΓ）如圖4所示，偽影對(duì)相同深度離軸點(diǎn)處吸收劑量影響達(dá)3%，并隨著金標(biāo)植入深度及離軸距離的增加而降低。

圖4 相同深度離軸點(diǎn)處吸收劑量

2.4 OCR計(jì)算測(cè)量結(jié)果分析

固體水中沿射野中心軸方向50 mm深度處的OCR曲線如圖5所示。由于金標(biāo)及偽影的存在，使靠近射野中心軸吸收劑量降低，而遠(yuǎn)離中心軸劑量變化小，所以O(shè)CR相對(duì)稍加平坦。

3 討論

圖5 OCR計(jì)算和測(cè)量結(jié)果

CyberKnife是新型全身腫瘤立體定向放射治療外科設(shè)備[4-6]。CyberKnife放射治療方法給予靶區(qū)照射高度精確性是其他放射治療設(shè)備所不能企及的，不管是使用骨性結(jié)構(gòu)，還是采用金標(biāo)植入作為腫瘤靶區(qū)定位的參考標(biāo)志，均可取得與使用剛性框架作為定位參考標(biāo)志相同的空間準(zhǔn)確性，而且克服了傳統(tǒng)金屬框架的有創(chuàng)性和不能保證精確擺位的重復(fù)性，以及受限于單次照射和通常要求其所治病灶直徑不能超過(guò)3 cm的缺陷[7]。它采用實(shí)時(shí)影像引導(dǎo)及同步動(dòng)態(tài)追蹤等技術(shù)，確保了治療的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。

部分腫瘤浸潤(rùn)在體部軟組織內(nèi)，缺少可被追蹤的骨性結(jié)構(gòu)，不能利用骨性標(biāo)記進(jìn)行影像引導(dǎo)，在射波刀治療前需要腫瘤內(nèi)部或周邊植入金標(biāo)作為追蹤標(biāo)記行影像引導(dǎo)，可有效追蹤腫瘤的位置[8-10]。但是，由于金標(biāo)的CT值大，在進(jìn)行掃描時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生金屬偽影，并且在臨床觀察中，偽影區(qū)域面積較大，這在很大程度上影響實(shí)際CT值映射的電子密度值，影響劑量計(jì)算的精確度。而廠家的技術(shù)指導(dǎo)中，建議給金屬偽影指定新的電子密度值，指定的參考值為金標(biāo)附近組織的電子密度值。目前沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道金標(biāo)及其偽影對(duì)吸收劑量具體的影響。筆者通過(guò)單射野計(jì)劃的計(jì)算、執(zhí)行，研究了金標(biāo)偽影對(duì)射野劑量學(xué)方面的影響，從文中的分析可以看出，植入的追蹤標(biāo)記金標(biāo)主要通過(guò)偽影的形式影響其后方的劑量分布，影響較大達(dá)3%。為了腫瘤區(qū)劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性，金標(biāo)應(yīng)植入在腫瘤區(qū)域內(nèi)或距離腫瘤較近處；此外，還可以通過(guò)偽影覆蓋有效提高腫瘤區(qū)劑量計(jì)算的精確性。

[1]胡逸民.腫瘤放射物理學(xué)[M].北京：原子能科學(xué)出版社，1999：150-151.

[2]Accuray Inc.CyberKnife Robotic Radiosurgery[EB/OL].[2008-04-03].http：//www.accuray.com/Products/Cyberknife/RoboticRadiosurgery/index.aspx.

[3]Cheng W，Adler J R.An overview of CyberKnife radiosurgery[J]. Chin J Clin Oncol，2006，3（4）：229-243.

[4]梁軍，李玉，柴廣金.圖像引導(dǎo)技術(shù)與肝膽胰腫瘤放射治療[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，2009：86-97.

[5]鞏漢順，鞠忠建，徐壽平，等.G4 CyberKnife—全新式立體定向放療設(shè)備及其臨床應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（4）：127-129.

[6]李兵，封其卉，沈君姝.射波刀—全身腫瘤立體定向放射外科新設(shè)備[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30（1）：37-39.

[7]Brown W T，Wu X D，F(xiàn)ayad F，et al.CyberKnife radiosurgery for stage I lung cancer：results at 36 months[J].Clin Lung Cancer，2007，8（8）：488-492.

[8]Yu C，Jozsef G，Apuzzo M L，et al.Measurements of the relative output factors for CyberKnife collimators[J].Neurosurgery，2004，54（1）：157-161.

[9]Chang S D，Adler J R.Robotics and radiosurgery the cyberknife[J]. Stereotact Funct Neurosurg，2001，76（3-4）：204-208.

[10]Romanelli P，Heit G，Chang S D，et al.Cyberknife radiosurgery for trigeminal neuralgia[J].Stereotact Funct Neurosurg，2003，81（1-4）：105-109.

（收稿：2014-05-07 修回：2014-08-10）

Calculation and measurement of effect of gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry

QIAN Jin-dong1,WANG Yun-lai2,JU Zhong-jian2,WANG Xiao-shen2,ZHOU Yi-bing1
(1.Institute of Cancer Research of the PLA,Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University,Chongqing 400037,China;2.Department of Radiation Oncology,General Hospital of the PLA,Beijing 100853,China)

ObjectiveTo analyze the influences of the gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry during CT scanning.MethodsSolid water was scanned with CT simulator to obtain CT images with the gold marker at different depths. In the planning system,some single field radiation scheme was established with ionization chamber collector as the isocenter,and then the scheme was applied to the CT images with the specified artifact density for measurement.Results The gold marker had influences on the isocenter dose by 0.5%,and the artifact had influences on the dose and the offaxis absorbed dose at the same depth by 3%,which increased with the depth of the gold marker.When gifted with the fixed overlay for the artifact density,the artifact had influences on the dose by 1%.The gold marker artifact resulted in an apparent drop zone for the percentage depth dose (PDD)behind the marker,which could be weakened by the overlay of the artifact density.The marker made OCR curve flattened with few influences on it.ConclusionThe overlay for the artifact decreases the effects of the gold marker artifact on the dose.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（11）：92-94]

CyberKnife;gold marker artifact;absorbed dose;density overlay

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）11-0092-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.11.092

錢金棟（1986—），男，工程師，主要從事放射治療質(zhì)控與安全方面的研究工作，E-mail：zhuben86@126.com。

400037重慶，第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院全軍腫瘤研究所（錢金棟，周一兵）；100853北京，解放軍總醫(yī)院放療科（王運(yùn)來(lái)，鞠忠建，王小申）