張曉寧，仇樹帥，仇海英

調(diào)強放射治療 （intensity modulated radiation therapy，IMRT）是目前腫瘤放射治療的主流技術(shù)，能有效提高腫瘤靶區(qū)劑量，同時降低周圍正常組織受照劑量，達(dá)到提高治療增益比的目的［1］。各種回顧性研究顯示，當(dāng)有些患者靶區(qū)實際照射劑量低于計劃設(shè)計時，腫瘤可能因劑量達(dá)不到要求而局部復(fù)發(fā)［2］；當(dāng)有些患者照射區(qū)域內(nèi)正常組織接受劑量高于計劃設(shè)計時，射野內(nèi)正常組織器官受到過量照射發(fā)生各種放射性不良反應(yīng)概率大大增加［3］；因此除了嚴(yán)格按照日常質(zhì)量控制規(guī)程對放療整個過程進(jìn)行質(zhì)控外， 對治療計劃進(jìn)行可靠的劑量驗證很有必要。放射治療計劃進(jìn)行驗證時，除了驗證儀器精度的影響，還可能受到放射治療計劃輸出的空間分辨率等其他因素影響。 該文通過二維電離室矩陣和EBT2膠片分別對20 例行IMRT 的鼻咽癌患者進(jìn)行劑量分布測量，分析測量的劑量分布曲線與計劃計算的劑量曲線的誤差，評價這20 例鼻咽癌IMRT 計劃輸出的空間分辨率對劑量驗證的影響。

1 資料與方法

1.1 材料和設(shè)備 比利時IBA 公司的二維電離室矩陣Matrixx 及控制軟件OmniPro I'mRT 系統(tǒng)；美國Sun Nuclear 公司的固體水一套； 德國西門子公司的CT 模擬機；美國Varian 公司的UNIQUE 醫(yī)用直線加速器（配備60 對多葉光柵），Eclipse 13.5 治療計劃系統(tǒng)； 美國產(chǎn)EBT2 膠片，EPSON Express 11000XL 掃描儀。 其中，二維電離室陣列Matrixx 的基本結(jié)構(gòu)是由1020 個開放式電離室探頭組成，有效測量范圍是244 mm×244 mm；EBT2 膠片標(biāo)稱能量響應(yīng)范圍為0.1～10 GY，免沖洗，對可見光不敏感；EPSON Express 11000XL 掃描儀具有48 位的彩色信號輸出，每種顏色有16 位，掃描范圍為31.0 cm×43.5 cm，支持透射掃描和反射掃描。

1.2 創(chuàng)建模體 將Matrixx 放在3 cm 固體水上，并在其上放4.7 cm 固體水， 然后作為一個整體在CT模擬機下進(jìn)行層厚2 mm、 層間距2 mm 的螺旋掃描。 然后將CT 圖像重建后作為驗證模體QA1。 將EBT2 膠片放在5 cm 固體水上，并在其上放5 cm 固體水， 然后作為一個整體在CT 模擬機下進(jìn)行層厚2 mm、層間距2 mm 的螺旋掃描。 然后將CT 圖像重建后作為驗證模體QA2。1.3 選取患者并設(shè)計調(diào)強計劃 隨機選取20 例原發(fā)無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移鼻咽癌患者。 男13 例，女7 例；年齡44～78 歲（中位年齡61.5 歲）。 病理分期T2期8 例，T3/T4期12 例。在CT 模擬機下進(jìn)行層厚3 mm、層間距3 mm 的螺旋掃描， 三維重建后由臨床醫(yī)師勾畫靶區(qū)和正常器官，靶區(qū)范圍包括鼻咽、咽旁間隙、鼻腔及上頜竇腔的后1/3（包括翼腭窩），顱底和頸部淋巴引流區(qū)；物理師設(shè)計計劃，采用6MV 的X 線，11 個射野，機架角度分別為1800、1480、1160、840、520、200、3400、3080、2760、2440、2120，計算網(wǎng)格為2.5 mm，運用固定鉛門技術(shù)，將X 方向野大小限定在13.9 cm 以內(nèi)； 醫(yī)師和物理師共同確定合適的IMRT 計劃。

1.4 劑量刻度 用指型電離室和PTW 的劑量儀對加速器進(jìn)行絕對劑量進(jìn)行標(biāo)定， 標(biāo)定條件為：6MV的X 線，射野10×10 cm2，機器跳數(shù)200 MU，深度d=1.5 cm；標(biāo)定為200 MU=200 cGY。 將模體QA1 在深度為5 cm 處進(jìn)行Matrixx 的絕對劑量標(biāo)定。 取同一批次慢感光免洗膠片中一張， 將EBT2 膠片置于模體QA2 中放于加速器下等中心位置。 在6MVX線，射野10 cm×10 cm，劑量率400 MU/Min 條件下，對9 個不同區(qū)域分別照射0、50、100、150、200、250、300、350、400 MU。將照射區(qū)域按MU 遞增順序依次用掃描儀掃描后輸入OmniPro 系統(tǒng)，應(yīng)用劑量等比法進(jìn)行膠片劑量的校準(zhǔn)和刻度并得出此批次膠片的劑量與OD 響應(yīng)曲線關(guān)系。

1.5 模擬照射 在驗證模體QA1 和QA2 中分別建驗證計劃， 將鼻咽癌IMRT 計劃的每個射野分別移植到模體上，機架、準(zhǔn)直器、治療床的角度全部歸零，其他參數(shù)不變，放射源距離Matrixx 探頭中心層面和膠片的距離均為100 cm，分別計算出各個射野的劑量分布；將驗證計劃按照空間分辨率為0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1.0 mm、2.0 mm、3.0 mm、4.0 mm、5.0 mm、6.0 mm、7.0 mm、10.0 mm 輸出并發(fā)送到加速器上。模體QA1和QA2 源軸距SAD 均為100 cm。 燈光野中心與Matrixx 中心重合，將Matrixx 通電后，預(yù)熱10～15min，然后，用能量為6 MV 的X 線，按照射野20×20 cm2，機器跳數(shù)100 MU 的條件預(yù)照射幾次， 直至多次測量的數(shù)值比較一致為止。 按照加速器劑量標(biāo)定條件對Matrixx 進(jìn)行絕對劑量標(biāo)定。 將Matrixx 和膠片分別按照驗證計劃進(jìn)行照射并保存測得的等中心層面劑量分布以備分析。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 利用OmniPro 軟件， 將Matrixx測量得到的劑量分布的分辨率轉(zhuǎn)換成1 mm。 對移植到QA1 模體上的計劃輸出劑量分布的分辨率先轉(zhuǎn)換成7.62 mm，再轉(zhuǎn)換成1 mm。 采用γ 法對兩者在分辨率為1 mm 下進(jìn)行比較分析，獲取γ 通過率；將膠片測量得到的劑量分布的分辨率轉(zhuǎn)化成計劃輸出的分辨率，再將膠片測量劑量分布和計劃輸出的分辨率均轉(zhuǎn)換成1 mm。 采用γ 檢測法對兩者在分辨率為1 mm 下進(jìn)行比較分析， 獲取Gamma（γ）通過率。 用SPSS 19.0 軟件對兩種測量條件下的γ通過率進(jìn)行獨立樣本t 檢驗，P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

在2%&2mm、劑量閾值為10%的條件下，計劃輸出的空間分辨率在0.3～2.0 mm 之間利用Matrixx測量得到的γ 通過率明顯高于利用EBT2 測量得到的γ 通過率，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；計劃系統(tǒng)輸出的等中心面劑量分布分辨率在3.0～10.0 mm之間時，2 種測量方法所得的γ 通過率間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。 見表1、2。

表1 輸出分辨率為0.3~2.0 mm 膠片和Matrixx γ 通過率（±s）、t 值和P 值

表1 輸出分辨率為0.3~2.0 mm 膠片和Matrixx γ 通過率（±s）、t 值和P 值

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表2 輸出分辨率為3.0~10.0 mm 膠片和Matrixx γ 通過率（±s）、t 值和P 值

表2 輸出分辨率為3.0~10.0 mm 膠片和Matrixx γ 通過率（±s）、t 值和P 值

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3 討 論

調(diào)強放療計劃能否用于臨床治療，其計劃設(shè)計的劑量分布和實際的誤差必須控制在一定的范圍內(nèi)。 目前劑量驗證常用的評估標(biāo)準(zhǔn)是Van Dyke 標(biāo)準(zhǔn)3%&3mm［4］，即測量點與參考點之間劑量相差在3%之內(nèi)且空間位置相差在3 mm 之內(nèi)可以認(rèn)為測量點與參考點的劑量是一致的［5］。 隨著計劃輸出分辨率的減少，二維電離室矩陣自身分辨率對劑量驗證結(jié)果的影響將增大。 該研究在更嚴(yán)格的條件下探討膠片和二維電離室矩陣測量調(diào)強計劃的劑量驗證能否符合要求。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在2%&2mm、劑量閾值為10%的評估條件下， 計劃輸出的空間分辨率在3.0～10.0 mm 之間時，2 種測量方法所得的γ 通過率間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），這一結(jié)果與上述報道類似。計劃輸出的空間分辨率在0.3～2.0 mm 之間時，2 種測量方法所得的γ 通過率間差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P<0.05）。 這一結(jié)果與仇海英等研究3%&3mm、劑量閾值為10%的條件下得到的結(jié)果相同［6］。

EBT2 膠片避免了顯影液、 定影液的配比及溫度等問題的影響，具有很高空間分辨率，低劑量時有很好的信噪比，經(jīng)過絕對劑量標(biāo)定后可以作為劑量驗證的參考標(biāo)準(zhǔn)。 二維電離室陣列Matrixx 采用連續(xù)讀取的數(shù)據(jù)采集模式，具有良好的劑量響應(yīng)特性和劑量線性，可應(yīng)用于調(diào)強放射療治療的二維劑量學(xué)驗證。但是，Matrixx 也存在不足之處：其電離室有較大的有效測量體積且相鄰電離室中心間距為7.62 mm， 這些自身的物理結(jié)構(gòu)確定了其有效測量空間的分辨率較低。 如劑量分布模擬圖圖1 所示，調(diào)強的劑量學(xué)特點是劑量梯度變化復(fù)雜［7］，Matrixx測量得到的劑量分布是一定體積內(nèi)的劑量均值，不同劑量點測量得到的劑量數(shù)值可能會高于 （或低于）相同劑量點實際劑量值。 而膠片因為其空間分辨率高、在測量中對實際劑量分布影響較小，更接近實際劑量分布；所以在劑量變化較大的區(qū)域（或低劑量區(qū)）應(yīng)該使用膠片對二維電離室矩陣進(jìn)行復(fù)核［8］。

圖1 見封三。

下圖1：張曉寧，仇樹帥，仇海英. 鼻咽癌調(diào)強放射治療計劃輸出的空間分辨率對劑量驗證的影響（正文432～434 頁）

圖1 劑量分布模擬圖

對于同一種驗證方法，無論是膠片還是Matrixx均有隨計劃輸出分辨率數(shù)值增大而γ 通過率逐漸減少的趨勢。 因為該研究病例數(shù)量較少，該趨勢尚須進(jìn)一步研究。

綜上所述，調(diào)強計劃輸出的空間分辨率對二維電離室矩陣絕對劑量測量結(jié)果有影響，2%&2mm、劑量閾值為10%的條件下，計劃輸出的空間分辨率應(yīng)選擇在3.0～10.0 mm 之間。