張波, 朱鳳盈, 王學(xué)濤, 宋炳文, 潘建南, 吳思宇

1貴州省人民醫(yī)院腫瘤科(貴州貴陽(yáng) 550000)； 2南方醫(yī)科大學(xué)順德醫(yī)院放射治療科(廣東佛山 528300)； 3廣東省中醫(yī)院放射治療科(廣東廣州 510120)

調(diào)強(qiáng)放療(intensity modulated radiotherapy,IMRT)技術(shù)可以在加速器出束的同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)劑量率和多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator,MLC)葉片的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)束流的調(diào)制，從而獲取較好的靶區(qū)覆蓋率并能更好地保護(hù)周?chē)＝M織。已廣泛應(yīng)用于腫瘤的治療，是肺癌放療的常規(guī)技術(shù)[1-2]。放療過(guò)程存在多種不確定因素，如器官呼吸運(yùn)動(dòng)、擺位誤差、機(jī)器機(jī)架角度誤差等，都會(huì)造成患者實(shí)際接受的劑量和計(jì)劃劑量不一致，因此患者在治療前必須對(duì)實(shí)際投照的劑量分布進(jìn)行驗(yàn)證。ICRU142號(hào)報(bào)告報(bào)道要求常規(guī)IMRT治療時(shí)加速器機(jī)架角度誤差差≤1.0°[3]。本研究利用ArcCHECK三維半導(dǎo)體探測(cè)器，研究肺癌患者IMRT計(jì)劃最小子野面積設(shè)置值與機(jī)架角度誤差對(duì)劑量驗(yàn)證通過(guò)率的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 隨機(jī)選取2017年10月至2018年10月在貴州省人民醫(yī)院進(jìn)行IMRT治療的肺癌患者10例進(jìn)行回顧性研究。均為男性。年齡49～71歲，中位年齡58歲。

1.2 主要設(shè)備和儀器 醫(yī)科達(dá)公司VersaHD直線加速器，機(jī)頭，80對(duì)MLC葉片，葉片寬度為5 mm。計(jì)劃使用Monaco5.11.1系統(tǒng)完成，采用蒙特卡洛算法，計(jì)算網(wǎng)格為3 mm，總子野數(shù)設(shè)置為150 MU，每個(gè)子野最小跳數(shù)為4 MU。驗(yàn)證工具為SunNuclear公司的ArcCHECK驗(yàn)證模體及其配套的SNC PatientV6.1劑量分析軟件。ArcCHECK為螺旋形n-型半導(dǎo)體探測(cè)矩陣，表面有1 386個(gè)高精度半導(dǎo)體探頭，探頭有效面積0.64 mm2，靈敏體積為0.019 mm3，探頭間距1 cm。

1.3 IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)和機(jī)架角度誤差模擬 一級(jí)靶區(qū)處方劑量6 420 cGy，二級(jí)靶區(qū)處方劑量5 460 cGy，分30次完成照射。采用前3后2或前2后3偏向患側(cè)肺布野，射野避開(kāi)對(duì)脊髓及食管的照射。保持優(yōu)化條件和其他優(yōu)化參數(shù)一致，分別設(shè)置最小子野面積4 cm2、8 cm2和12 cm2進(jìn)行逆向優(yōu)化得到3個(gè)原計(jì)劃。每個(gè)計(jì)劃在執(zhí)行時(shí)引入機(jī)架角度到位誤差±2.0°、±1.0°。正數(shù)代表順時(shí)針?lè)较虻臋C(jī)架誤差，機(jī)架角度比計(jì)劃角度大；負(fù)數(shù)代表逆時(shí)針?lè)较虻臋C(jī)架誤差，機(jī)架角度比計(jì)劃角度小。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo) 對(duì)每個(gè)計(jì)劃的測(cè)量劑量分布和計(jì)算劑量分布進(jìn)行分析處理，取最大劑量點(diǎn)為劑量歸一點(diǎn)，劑量閾值設(shè)置為10%。采用γ分析方法分析絕對(duì)劑量得到每個(gè)計(jì)劃的劑量通過(guò)率，其中誤差限定條件為3%(劑量誤差)/2 mm(位置誤差)、2%/2 mm和1%/1 mm。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)原計(jì)劃通過(guò)率和引入誤差后的通過(guò)率行非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 計(jì)劃通過(guò)率 以最小子野面積設(shè)置值4 cm2通過(guò)率為基準(zhǔn)，8 cm2和12 cm2的通過(guò)率分別與其進(jìn)行非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。引入機(jī)架角度誤差越大，計(jì)劃通過(guò)率越低。評(píng)價(jià)指標(biāo)取3%/2 mm，沒(méi)有引入機(jī)架角度誤差時(shí)，計(jì)劃通過(guò)率為(95.06±1.93)%，引入1.0°、-1.0°誤差時(shí)通過(guò)率為(92.79±3.41)%、(85.29±3.78)%，1.0°誤差的通過(guò)率>-1.0°誤差的通過(guò)率。引入2.0°、-2.0°誤差時(shí)通過(guò)率為(77.83±5.47)%、(73.20±4.71)%，2.0°誤差的通過(guò)率>-2.0°誤差的通過(guò)率。如表1所示，在相同的機(jī)架角度誤差下，最小子野面積設(shè)置為8 cm2和12 cm2的計(jì)劃分別與設(shè)置值為4 cm2的計(jì)劃行非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，最小子野面積設(shè)置值增大為8 cm2時(shí)平均通過(guò)率高于4 cm2，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。最小子野面積增大為12 cm2時(shí)，平均通過(guò)率>8 cm2、4 cm2，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)取2%/2 mm和1%/1 mm時(shí)，與評(píng)價(jià)指標(biāo)3%/2 mm時(shí)規(guī)律一致。見(jiàn)圖1和表1。

圖1 不同最小子野面積計(jì)劃在不同機(jī)架角度誤差下劑量驗(yàn)證的γ通過(guò)率(%)

2.2 不同子野面積設(shè)置值對(duì)通過(guò)率的影響 表2列出了機(jī)架角度誤差引起的通過(guò)率的變化值。評(píng)價(jià)指標(biāo)取3%/2mm，機(jī)架存在2.0°、1.0°、-1.0°、-2.0°誤差時(shí)，最小子野面積為4cm2、8cm2和12cm2的計(jì)劃通過(guò)率分別為(71.74%、72.7%、75.17%)、(83.69%、85.12%、87.07%)、(94.43%、94.74%、95.99%)、(91.57%、92.83%、93.97%)、(76.81%、77.52%、79.16%)，計(jì)劃通過(guò)率下降值△分別為(22.69%、22.04%、20.82%)、(10.74%、9.62%、8.92%)、(2.86%、1.91%、2.02%)、(17.627%、17.22%、16.83%)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)取2%/2mm和1%/1mm時(shí)，相同機(jī)架角度誤差下的計(jì)劃通過(guò)率下降值在不同最小子野面積設(shè)置值的計(jì)劃之間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。1.0°誤差的通過(guò)率下降值>-1.0°誤差的通過(guò)率下降值，2.0°誤差的通過(guò)率下降值>-2.0°誤差的通過(guò)率下降值。

表1 10例病例不同最小子野面積計(jì)劃劑量驗(yàn)證的γ通過(guò)率

表2 10例病例計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ平均通過(guò)率下降值

3 討論

IMRT實(shí)施過(guò)程中會(huì)遇到多種不確定因素，導(dǎo)致實(shí)際治療的劑量跟計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算的劑量分布不一致，影響治療效果。這些因素包括網(wǎng)絡(luò)傳輸，分次間擺位誤差，患者器官呼吸運(yùn)動(dòng)，附件如補(bǔ)償模、擋鉛等的誤差，機(jī)器因素如機(jī)架角度、MLC到位精度等[4]。研究者在質(zhì)控統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在IMRT技術(shù)中，機(jī)械誤差概率高達(dá)47.4%[5-7]。加上國(guó)內(nèi)有些醫(yī)療機(jī)構(gòu)直線加速器老舊，機(jī)架到位不穩(wěn)定，在計(jì)劃角度附近小范圍來(lái)回?cái)[動(dòng)。即使對(duì)直線加速器進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)控，機(jī)架角度偏差也無(wú)法完全避免。因此治療前進(jìn)行劑量學(xué)驗(yàn)證十分重要，確保治療時(shí)劑量準(zhǔn)確投遞。

Arccheck是廣泛應(yīng)用于IMRT計(jì)劃驗(yàn)證的設(shè)備，為圓柱形三維探測(cè)器，表面的1 386個(gè)高精度半導(dǎo)體探頭具有能量依賴(lài)性，不同的機(jī)架入射角度，其能量響應(yīng)不同[8]。γ分析算法計(jì)算通過(guò)率，同時(shí)考慮了位置和劑量偏差。美國(guó)醫(yī)學(xué)物理師協(xié)會(huì)(AAPM)TG-218號(hào)報(bào)告[9]認(rèn)為在3%/2mm評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下，γ通過(guò)率超過(guò)90%計(jì)劃通過(guò)，即機(jī)器實(shí)際投遞劑量與計(jì)劃系統(tǒng)劑量分布偏差在臨床可接受范圍之內(nèi)，可應(yīng)用于臨床。本研究以3%(劑量誤差)/2 mm(位置誤差)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)架角度無(wú)誤差時(shí)，計(jì)劃平均通過(guò)率(95.06±1.93)%，引入±1.0°誤差時(shí)<90%，±2.0°誤差時(shí)通過(guò)率<80%，不滿(mǎn)足臨床劑量驗(yàn)證要求，與ICRU142號(hào)報(bào)告規(guī)定的加速器機(jī)架角度質(zhì)控誤差≤1.0°的要求相吻合。機(jī)架角度存在誤差時(shí)通過(guò)率降低，一是重力、摩擦力等原因，MLC葉片到位、物理半影、漏射線受到影響。二是床板的存在，在治療過(guò)程中，機(jī)架角度誤差導(dǎo)致射線穿射路徑發(fā)生變化，引起劑量投遞不準(zhǔn)。引入的機(jī)架角度誤差越大，計(jì)劃通過(guò)率越低[10-12]。本研究對(duì)最小子野面積為4 cm2、8 cm2和12 cm2三組計(jì)劃進(jìn)行劑量學(xué)驗(yàn)證，最小子野面積設(shè)置值為8 cm2時(shí)平均通過(guò)率高于4 cm2，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。但當(dāng)最小子野面積增大為12 cm2時(shí)，平均通過(guò)率大于8 cm2和4 cm2，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。主要考慮探頭間距1 cm以及γ分析算法的不確定度，最小子野面積由4 cm2增大為8 cm2時(shí)，ArcCHECK驗(yàn)證模體對(duì)面積變化的探測(cè)還不夠靈敏。計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，最小子野面積設(shè)置值越大，計(jì)劃驗(yàn)證通過(guò)率越高。

對(duì)于通過(guò)率下降值△，評(píng)價(jià)指標(biāo)取3%/2 mm，機(jī)架存在2.0°、1.0°、-1.0°、-2.0°誤差時(shí)，最小子野面積為4 cm2、8 cm2和12 cm2的計(jì)劃△通過(guò)率分別為(22.69%、22.04%、20.82%)、(10.74%、9.62%、8.92%)、(2.86%、1.91%、2.02%)、(17.627%、17.22%、16.83%)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。有研究表明，計(jì)劃優(yōu)化時(shí)通過(guò)增大最小子野面積限制值可以減少M(fèi)LC到位偏差對(duì)靶區(qū)和危及器官劑量的影響[13]。但對(duì)于通過(guò)率，增大最小子野面積限制值不能減小機(jī)架角度存在誤差時(shí)通過(guò)率的降低值△，即不能減小機(jī)架角度誤差對(duì)驗(yàn)證通過(guò)率的影響，為臨床計(jì)劃評(píng)估驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)參考。

本研究結(jié)果顯示，臨床進(jìn)行IMRT治療時(shí)，計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置的最小子野面積越大，在相同機(jī)架角度誤差下，計(jì)劃通過(guò)率越高，但大的最小子野面積設(shè)置值不能減小計(jì)劃執(zhí)行時(shí)機(jī)架角度誤差對(duì)通過(guò)率帶來(lái)的影響。