張 朋，閆 冰，薛旭東，劉 磊，吳愛林，吳愛東,

國際輻射單位和計(jì)量委員會24號報(bào)告指出，腫瘤原發(fā)灶根治劑量的準(zhǔn)確性應(yīng)好于±5%，如果根治劑量偏離最佳劑量，就有可能出現(xiàn)腫瘤原發(fā)灶局部復(fù)發(fā)或放射并發(fā)癥增加，從而導(dǎo)致腫瘤治療失敗，因此放療的療效主要取決于照射劑量的準(zhǔn)確性[1]。與常規(guī)調(diào)強(qiáng)放射治療相比，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy,VMAT)在機(jī)架旋轉(zhuǎn)出束的同時(shí)，多葉準(zhǔn)直器位置、射束劑量率和機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度都在發(fā)生動態(tài)變化，對放療實(shí)施精度要求更高, 因此在VMAT計(jì)劃實(shí)施前，必須在加速器上對治療計(jì)劃進(jìn)行實(shí)際的三維劑量驗(yàn)證，以保證治療計(jì)劃的準(zhǔn)確實(shí)施[2]。Delta4、Compass和ArcCHECK是當(dāng)前最常用的VMAT計(jì)劃三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)，這些三維驗(yàn)證設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且使用也相對不便，而作為加速器自帶的電子射野影像裝置(electronic portal imaging device,EPID)，由于具有良好的劑量學(xué)特性、分辨率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在臨床劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用也越來越廣泛[3]。該研究主要運(yùn)用Delta4、ArcCHECK和基于電子射野影像裝置的EDose三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)分別對鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)VMAT計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證測量，研究基于EPID的EDose 5.0系統(tǒng)用于鼻咽癌VMAT計(jì)劃驗(yàn)證的可行性。

1 材料與方法

1.1 病例資料與計(jì)劃設(shè)計(jì)隨機(jī)選擇安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院放療科2018年3～10月已行VMAT的14例NPC患者，所有VMAT計(jì)劃在Pinnacle 9.10放療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)設(shè)計(jì)完成，計(jì)劃采用同步加量雙弧照射技術(shù)，治療床角度為0°，機(jī)架先逆時(shí)針從179°旋轉(zhuǎn)至181°，再由181°至179°順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照射，準(zhǔn)直器角度為±10°，治療控制點(diǎn)間隔是4°，為保證治療計(jì)劃驗(yàn)證精度，劑量計(jì)算網(wǎng)格設(shè)置為2 mm，所有計(jì)劃均滿足臨床靶區(qū)處方劑量和危及器官劑量限量的需求[4]。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.2.1基于EPID的EDose 5.0系統(tǒng) 研究選用Synergy直線加速器(購自瑞典 ELEKTA公司)自帶的非晶硅電子射野影像系統(tǒng)(a-Si EPID)，該EPID有效探測面積為41 cm×41 cm，測量矩陣1 024×1 024，最小分辨率為0.04 cm×0.04 cm[5]。EDose 5.0系統(tǒng)是廣州瑞多思醫(yī)療公司開發(fā)的一款基于EPID的劑量驗(yàn)證與在體劑量監(jiān)測軟件，在放射治療計(jì)劃照射(有患者或無患者)時(shí)，利用EPID測得的實(shí)時(shí)透射圖像或照射劑量圖像與患者電子計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像(computed tomography，CT)相結(jié)合重建出患者體內(nèi)的三維劑量分布，再與治療計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，檢測患者實(shí)際治療中的三維劑量偏差。

1.2.2Delta4瑞典ScandiDos公司生產(chǎn)的p型半導(dǎo)體三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng),該設(shè)備由兩個(gè)正交的半導(dǎo)體陣列嵌在一個(gè)22 cm×40 cm圓柱型聚甲基丙烯酸甲酯模體中，共有1 069個(gè)尺寸為0.78 mm2半導(dǎo)體探頭構(gòu)成，中心6 cm×6 cm的區(qū)域半導(dǎo)體探頭間距為0.5 cm,超過中心區(qū)域半導(dǎo)體探頭之間距離為1 cm,有效探測范圍為20 cm×20 cm[6]。

1.2.3ArcCHECK 美國Sun Nuclear公司生產(chǎn)的N型半導(dǎo)體三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)，半導(dǎo)體探頭以螺旋狀分布在長和直徑均為21 cm圓柱型PMMA模體中，探頭之間距離為1 cm，尺寸是0.64 mm2，共有1 386個(gè)半導(dǎo)體探頭組成，可測量射線的入射和出射劑量[7]。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1基于EPID的EDose 5.0系統(tǒng)三維劑量驗(yàn)證測量 測量時(shí)EPID平板源皮距為160 cm，為確保劑量圖像的采集質(zhì)量，測量前需先對EPID平板進(jìn)行本底和增益校準(zhǔn)，以消除探測器內(nèi)部的暗電流，保證所有測量點(diǎn)響應(yīng)性一致。在無模體條件下采集患者VMAT放療計(jì)劃實(shí)施中的射野劑量圖像，根據(jù)測得的劑量圖像在EDose軟件系統(tǒng)中利用反卷積和卷積算法在患者的CT定位圖像中重建患者體內(nèi)的三維劑量分布，并與TPS計(jì)算的三維劑量分布進(jìn)行比較，得到不同γ分析標(biāo)準(zhǔn)下的驗(yàn)證通過率。

1.3.2Delta4和ArcCHECK三維劑量驗(yàn)證測量 在計(jì)劃系統(tǒng)中將14例患者的鼻咽癌VMAT計(jì)劃分別移植到Delta4和ArcCHECK的CT掃描模體中，選擇2 mm的網(wǎng)格分辨率計(jì)算相應(yīng)模體的三維劑量分布；驗(yàn)證測量時(shí)將兩種探測器分別擺放在加速器治療床上，激光燈擺位，然后在相應(yīng)的測量軟件中進(jìn)行患者計(jì)劃驗(yàn)證數(shù)據(jù)的采集，并與TPS計(jì)算的三維模體劑量分布進(jìn)行比較，得到不同γ分析標(biāo)準(zhǔn)下的驗(yàn)證通過率。

2 結(jié)果

2.1 不同三維驗(yàn)證系統(tǒng)的通過率EDose 5.0、Delta4和ArcCHECK在3%/3 mm、最小閾值10%的標(biāo)準(zhǔn)下，14例鼻咽癌VMAT計(jì)劃的平均通過率均大于95%，分別是(97.09±1.40)%、(96.24±1.52)%、(97.40±1.68)%，所有計(jì)劃驗(yàn)證通過且滿足臨床治療需求。而在其他更為嚴(yán)格的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下，三種三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)的γ通過率都有所下降，標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格，通過率變化就越明顯，見表1。

2.2 三種三維驗(yàn)證系統(tǒng)在不同γ通過率下的比較結(jié)果14例患者三種三維驗(yàn)證系統(tǒng)在不同γ通過率標(biāo)準(zhǔn)下兩兩配對t檢驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知，EDose 5.0與Delta4系統(tǒng)在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm、2%/1 mm的γ分析標(biāo)準(zhǔn)下，兩種驗(yàn)證系統(tǒng)的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；EDose 5.0與ArcCHECK的配對t檢驗(yàn)結(jié)果表明，僅在3%/1 mm分析標(biāo)準(zhǔn)下驗(yàn)證結(jié)果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Delta4與ArcCHECK的配對t檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 三種三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)在不同γ分析標(biāo)準(zhǔn)下的通過率

表2 EDose 5.0、Delta4和ArcCHECK相互行兩兩配對t檢驗(yàn)結(jié)果

分析標(biāo)準(zhǔn)EDose 5.0 vs Delta4t值P值EDose 5.0 vs ArcCHECKt值P值Delta4 vs ArcCHECKt值P值3%/3 mm2.080.060.720.48-2.100.063%/2 mm0.150.88-1.320.21-1.270.233%/1 mm-2.250.04-2.650.02-0.900.392%/3 mm3.000.01-0.090.93-2.670.022%/2 mm2.030.06-0.710.49-2.630.022%/1 mm0.450.66-2.050.06-2.510.031%/3 mm2.490.030.680.51-2.090.061%/2 mm2.340.040.870.40-1.360.201%/1 mm2.360.03-0.520.61-2.550.02

3 討論

EPID最初的設(shè)計(jì)目的是驗(yàn)證患者擺位的準(zhǔn)確性，但由于EPID具有較好的劑量學(xué)響應(yīng)、測量重復(fù)性、長期穩(wěn)定性及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，很多研究[8-9]將它用于二維和三維劑量驗(yàn)證并取得良好效果。而且與Delta4和ArcCHECK等三維驗(yàn)證系統(tǒng)相比，EPID除上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有自動化程度高、不需要擺放驗(yàn)證模體、分辨率高且沒有探頭角度依賴性、溫度和氣壓的影響等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高驗(yàn)證工作效率和驗(yàn)證精度，使得EPID在臨床劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用越來越廣泛[3]。朱金漢 等[10]在基于EPID的VMAT二維劑量驗(yàn)證中，在3%/3 mm和2%/2 mm的分析標(biāo)準(zhǔn)下，EPID與德國PTW 公司Seven29、Matrixx二維驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果相比較，表明EPID可以很好地用于調(diào)強(qiáng)放療二維劑量驗(yàn)證。黎旦 等[11]在直腸癌VMAT計(jì)劃劑量驗(yàn)證中，顯示在3%/3mm的γ分析標(biāo)準(zhǔn)下，ArcCHECK和基于EPID的Portal Dosimetry軟件的驗(yàn)證結(jié)果沒有明顯差異。Warkentin et al[12]通過采用反卷積算法，基于EPID獲取的射野圖像在均勻固體水模擬中重建出劑量分布，與TPS計(jì)算的劑量相比表現(xiàn)出良好的一致性。

選擇不同的調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證γ通過率標(biāo)準(zhǔn)可以檢測治療計(jì)劃的偏差來源及其影響，美國醫(yī)學(xué)物理師協(xié)會TG-119[13]建議：使用3%/3 mm和10%最小閾值的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，γ通過率為 95%是理想的通過狀態(tài)，通過率88%為最低標(biāo)準(zhǔn), 此標(biāo)準(zhǔn)也被其他很多報(bào)告和文獻(xiàn)所采用, 但最新出版的AAPM TG-218號報(bào)告[14]將 3%/3 mm的推薦標(biāo)準(zhǔn)提高為3%/2 mm，認(rèn)為這樣更適合臨床需求。本研究的EDose 5.0系統(tǒng)是基于EPID獲取的射野劑量圖像反投影得到入射通量并結(jié)合患者定位CT解剖圖像重建患者體內(nèi)劑量分布三維驗(yàn)證系統(tǒng)，在不同的γ分析標(biāo)準(zhǔn)下，基于EPID的EDose 5.0與其他兩種三維驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果相比，在3%/3 mm、3%/2 mm和2%/2 mm的γ標(biāo)準(zhǔn)下，EDose 5.0系統(tǒng)與其他兩種三維驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果兩兩比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在臨床使用上效果相當(dāng)，這與黎旦 等[11]和劉書朋 等[15]研究結(jié)果一致。由于ArcCHECK與Delta4兩種探測器設(shè)計(jì)原理、探頭分辨率和結(jié)構(gòu)不盡相同，兩者在不同的γ分析標(biāo)準(zhǔn)下，兩者的驗(yàn)證結(jié)果對比的差異也不盡相同。

綜上所述，基于EPID的EDose 5.0系統(tǒng)與其他兩種常用三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)一樣，均能滿足臨床對計(jì)劃驗(yàn)證的要求，可很好地用于鼻咽癌VMAT計(jì)劃的三維劑量驗(yàn)證。