楊欣，李銳，曹泓立，方亞玲，裴曦，汪志

（1.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放療科,安徽 合肥 230022；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)放射醫(yī)學(xué)物理中心,安徽 合肥 230025）

自20 世紀(jì)90 年代初提出適形放療的概念以來,治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證方法隨著腫瘤放射治療技術(shù)的快速更迭不斷發(fā)展,尤其是快速旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)（RapidArc）出現(xiàn),在使腫瘤靶區(qū)劑量提高的同時(shí)降低了腫瘤周圍正常組織及危及器官的劑量。相對(duì)于三維適形放射治療（3D-CRT）和傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)技術(shù)（intensity modulated radiation therapy,IMRT）,RapidArc 以其旋轉(zhuǎn)機(jī)架同時(shí)調(diào)節(jié)射野形狀,劑量率等手段,使其可以在短時(shí)間內(nèi)以更多的角度照射腫瘤靶區(qū)［1］。但如此快速、精準(zhǔn)的計(jì)劃在要求治療位置足夠準(zhǔn)確的同時(shí),治療計(jì)劃劑量的準(zhǔn)確性也至為重要［2］。一般的二維探測器已經(jīng)不能滿足其驗(yàn)證需求,三維探測設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。目前計(jì)劃劑量三維驗(yàn)證有Delta4（瑞典ScandiDos公司）,ArcCheck （美國Sun Nuclear 公司）,Commpass（瑞典IBA 公司）及Octavius 4D（德國PTW 公司）等［3-4］。瓦里安公司Eclipse13.6 計(jì)劃系統(tǒng)常用AAA、AXB 兩種計(jì)劃優(yōu)化算法。目前國內(nèi)對(duì)兩種算法在快速旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)（RapidArc）計(jì)劃計(jì)量驗(yàn)證中的差別研究較少。為了研究Octavius 4D 驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性及分析兩種算法在驗(yàn)證計(jì)劃中的區(qū)別,為臨床物理師優(yōu)化計(jì)劃時(shí)采取何種算法提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持,本研究選擇29 例RapidArc計(jì)劃移植到Octavius 4D 模體上分別以AAA 和AXB 兩種算法生成驗(yàn)證計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性隨機(jī)選取本科室2019 年度29 例RapidArc 計(jì)劃。計(jì)劃靶區(qū)處方定義為95%靶區(qū)體積所接受的劑量。所有計(jì)劃均達(dá)到臨床醫(yī)生要求,各危及器官受量均在限制范圍內(nèi)。

1.2 儀器設(shè)備

計(jì)劃驗(yàn)證采用Octavius 4D 系統(tǒng),該系統(tǒng)由Octavius 4D 模體、角度儀以及數(shù)據(jù)劑量重建軟件組成。Octavious 4D 模體,直徑為32.0 cm,長度34.0 cm,相對(duì)電子密度1.016,CT 值為16 HU,為16,物理密度為1.02 g/cm3。該模體能以相同的角速度和機(jī)架同時(shí)旋轉(zhuǎn),實(shí)時(shí)測量輸出劑量。探測器矩陣為2D 平板探測儀PTW729（德國PTW公司）,有效測量范圍27×27 cm,分布有729 個(gè)電離室單元,電離室面積5×5 mm,相鄰電離室中心距離1 cm。執(zhí)行計(jì)劃加速器為VitalBeam 直線加速器（美國瓦里安公司）。加速器劑量校準(zhǔn)按照美國醫(yī)學(xué)物理師協(xié)會(huì)（American Association of Physicists in Medicine,AAPM） 的 TG-51 報(bào) 告進(jìn)行［5］。

1.3 方法

1.3.1 創(chuàng)建驗(yàn)證計(jì)劃 將29 例RapidArc 計(jì)劃移植到Octavius 4D CT 掃描模體上,分別以AAA 和AXB 兩種算法生成驗(yàn)證計(jì)劃,并命名為OCT-AAA和OCT-AXB,驗(yàn)證計(jì)劃的鉛門、多葉光柵（MLC）等機(jī)械參數(shù)與原計(jì)劃一致；導(dǎo)出計(jì)劃的RT dose 和RT plan。

1.3.2 劑量測量 劑量測量開始前,檢測并確定加速器各參數(shù)符合TG-51 報(bào)告的相關(guān)規(guī)定。將角度儀固定在加速器機(jī)架上,并用水平儀保持其水平。把Octavius 4D 模體放置在加速器治療床前部,將平板探測儀PTW729 插入其中,進(jìn)行擺位,使其表面的十字與治療室內(nèi)的激光線重合。連接好Octavius 4D 各組件,開機(jī)自檢,確保模體運(yùn)轉(zhuǎn)與加速器機(jī)架同步。由于AAA 和AXB 兩種算法的輸出因子不同,每一組測量前都進(jìn)行一步測量模體校準(zhǔn),并在PTW MEPHYSTO Navigator 軟件Verisoft 模塊中輸入校準(zhǔn)因子。以QA 模式執(zhí)行驗(yàn)證計(jì)劃,以患者姓名保存測量數(shù)據(jù)。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 在verisoft 模塊,將實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)與原治療計(jì)劃輸出的RT dose 進(jìn)行比較,分析采用的是Gamma 方法。分別比較3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/2%及2 mm/3%。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行分析。驗(yàn)證結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示,對(duì)相同標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)下兩種算法的驗(yàn)證結(jié)果做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

使 用Octavius 4D,PTW729 組 合,AAA 和AXB 兩種算法組合Gamma 通過率均符合要求,兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。四種標(biāo)準(zhǔn)下,29例RapidArc 計(jì)劃AAA 和AXB 算法計(jì)劃劑量驗(yàn)證Gamma 通過率見表1。

表1 29 例RapidArc 驗(yàn)證計(jì)劃Gamma 通過率的統(tǒng)計(jì)分析 （,%）

表1 29 例RapidArc 驗(yàn)證計(jì)劃Gamma 通過率的統(tǒng)計(jì)分析 （,%）

通過獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)研究不同算法對(duì)于Gamma 通過率的差異性,由表1 可見,兩種算法對(duì)于Gamma 通過率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）,意味著兩種算法在計(jì)劃驗(yàn)證上沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

29 例RapidArc 計(jì)劃,AAA 和AXB 兩種算法下的3%/2 mm 的通過率分別為97.7% 和98.3%,均達(dá)到TG218 相關(guān)指標(biāo)建議。見圖1、2。

圖1 AAA 算法下驗(yàn)證計(jì)劃應(yīng)用Octavius 4D 驗(yàn)證系統(tǒng)Gamma 通過率

圖2 AXB 算法下驗(yàn)證計(jì)劃應(yīng)用Octavius 4D 驗(yàn)證系統(tǒng)Gamma 通過率

3 討論

1998 年,通過對(duì)百分劑量偏差法（Dose Difference,DD） 和距離符合度（Distanc-To-Agreenment,DAT）的研究,LOW 等［6］提出可以通過計(jì)算Gamma 指數(shù)來比較2D 矩陣通量驗(yàn)證。本研究的劑量驗(yàn)證通過率采用的是3%的最大劑量值和3 mm 的距離、3% 的最大劑量值和2 mm 的距離、2%的最大劑量值和2 mm 的距離以及2%的最大劑量值和3 mm 的距離四種標(biāo)準(zhǔn)。劑量閾值選取10%,即低于10% 的劑量區(qū)域不參與分析。Octavius 4D 是一種新型的4D 驗(yàn)證系統(tǒng),基于真實(shí)的數(shù)據(jù)測量支持IMRT 和RapidArc 治療計(jì)劃的準(zhǔn)確驗(yàn)證。劑量驗(yàn)證通過一塊高分辨率電離室矩陣板插入一個(gè)圓柱形可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械模體中完成。Octavius 4D 模體通過藍(lán)牙連接機(jī)架上的角度儀,Octavius 和機(jī)架同時(shí)旋轉(zhuǎn)來收集成千上萬測量點(diǎn)的信息。由于電離室矩陣板（PTW729）始終與射野方向垂直,所以O(shè)ctavius 4D 不需要角度修正和探測板校準(zhǔn)。相對(duì)于其他3D 劑量驗(yàn)證系統(tǒng),Octavius 4D 聯(lián)合PTW729 應(yīng)用簡單方便。直觀簡潔的MEPHYSTO Navigator 軟件滿足了物理師對(duì)計(jì)劃的橫斷面,矢狀面,冠狀面方向上的數(shù)據(jù)測量和對(duì)比。李兵兵等［7］也做了相關(guān)的劑量測試,但未涉及不同算法對(duì)劑量驗(yàn)證的影響。瓦里安公司的Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)常用的X 射線調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的算法有AXB 和AAA 兩種且兩種算法的機(jī)制不盡相 同［8］。AAA 采用的是卷積/疊加（convolution/superposition）的方式進(jìn)行運(yùn)算,AXB采用的是求解玻爾茲曼輸運(yùn)方程的原理。本研究應(yīng)用Octavius 4D 聯(lián)合PTW729 離線驗(yàn)證29 例RapidArc 計(jì)劃劑量的Gamma 3 mm/3%,3 mm/2%,2 mm/2%及3 mm/2%,同時(shí)將29 例驗(yàn)證計(jì)劃使用了2 種不同的算法。結(jié)果顯示兩種算法生成的驗(yàn)證計(jì)劃Gamma 通過率均大于90%,并且兩種算法沒有顯著差別。

AAPM 的TG218 報(bào)告建議使用絕對(duì)劑量的全局歸一進(jìn)行γ 分析,調(diào)強(qiáng)計(jì)劃劑量驗(yàn)證在3%/2 mm標(biāo)準(zhǔn)下劑量閾值10%,Gamma 通過率應(yīng)不低于95%,在此標(biāo)準(zhǔn)下通過率小于90%必須進(jìn)行人工干 預(yù)［9］。本研究29 例RapidArc 計(jì) 劃,AAA 和AXB 兩種算法下的3%/2 mm 的通過率分別為97.7%和98.3%,均達(dá)到TG218 相關(guān)指標(biāo)建議。

有研究顯示,AXB 算法的計(jì)算精確度要高于AAA 算法,故推薦在后期的臨床工作中使用AXB算法取代AAA 算法［8］。綜上所述,Octavius 4D 聯(lián)合PTW729 能快速準(zhǔn)確的驗(yàn)證RapidArc 計(jì)劃,是合適理想的劑量驗(yàn)證工具。