陽露，張國前，羅松桂，張書旭

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 放療中心，廣東 廣州 510095

引言

近年來，隨著放療技術(shù)設(shè)備的發(fā)展，調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity Modulated Radiotherapy，IMRT）已是醫(yī)用放射治療加速器中的常規(guī)技術(shù)[1]。為了保證整個(gè)放射治療過程的安全實(shí)施，在病人治療前，有必要進(jìn)行病人放射治療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證工作[2-3]。常用的方法是運(yùn)用γ分析法比較商用治療計(jì)劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）計(jì)算和探測器測量的模體劑量分布，其中平面劑量分布測量的較為廣泛[4-5]，但是僅依靠平面劑量分布的測量，無法直接知曉靶區(qū)和危及器官的劑量誤差[6]。之后，三維劑量驗(yàn)證方法逐漸應(yīng)用于臨床[7]，其中涉及的三維劑量驗(yàn)證設(shè)備包括 MatriXX-COMPASS（IBA Dosimetry，德國）[8]，Delta4 anatomy（ScandiDos，美國）[9]和ArcCHECK-3DVH (Sun Nuclear Corporation，美國)[10]等。有較多研究已經(jīng)證明了ArcCHECK-3DVH系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性[11-13]。

國內(nèi)報(bào)道了許多ArcCHECK-3DVH系統(tǒng)用于劑量驗(yàn)證的工作，但較多集中在利用SNC-Patient軟件分析二維劑量分布[14-16]，也有研究者利用ArcCHECK-3DVH系統(tǒng)進(jìn)行鼻咽癌、前列腺、食管等部位的三維劑量驗(yàn)證和不同放療技術(shù)對劑量驗(yàn)證的影響等[17-19]，而宮頸癌和乳腺癌的三維劑量驗(yàn)證研究較少，這些患者的靶區(qū)和危及器官實(shí)際可能獲得的劑量無詳細(xì)的參考值。但是乳腺癌和宮頸癌已成為女性常見的惡性腫瘤，正嚴(yán)重威脅著廣大女性同胞的生命健康，且其發(fā)病率呈上升趨勢。在此類患者治療之前，結(jié)合放射治療加速器的情況，為臨床醫(yī)生提供病人詳細(xì)的二維和三維γ通過率及各個(gè)器官可能受照劑量值，有助于放射治療計(jì)劃的安全執(zhí)行。因此，本文探討了SNC Patient和3DVH軟件在IMRT計(jì)劃劑量驗(yàn)證的應(yīng)用，并針對乳腺癌和宮頸癌進(jìn)行了深入研究。

1 材料與方法

1.1 病人選取與計(jì)劃設(shè)計(jì)

隨機(jī)選取我院的11例乳腺癌和7例宮頸癌患者。乳腺癌患者年齡在27～56歲之間，中位年齡為41.5歲。宮頸患者年齡在31～65歲之間，中位年齡為48歲。放療醫(yī)生利用Pinnacle TPS為上述患者勾畫靶區(qū)和危及器官，具體信息如表1所示。物理師按照要求設(shè)計(jì)6 MV IMRT計(jì)劃。待醫(yī)生審核通過后，再將每位患者的計(jì)劃移植至ArcCHECK模體中，重新計(jì)算劑量，導(dǎo)出此模體劑量，記作QA plan_RT Dose。

表1 病人資料信息

1.2 儀器設(shè)備與軟件

將患者治療計(jì)劃傳輸至MOSAIQ系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)Elekta Synergy直線加速器以QA模式執(zhí)行患者的放療計(jì)劃，并利用ArcCHECK-3DVH系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃劑量驗(yàn)證。ArcCHECK-3DVH系統(tǒng)包括均勻模體、半導(dǎo)體探測器、SNC Patient和3DVH軟件。3DVH軟件（V3.3.2）中引入了劑量微擾算法（Planned Dose Perturbation，PDP）[20]，基于此算法該軟件能借助均勻模體的測量，計(jì)算出患者體內(nèi)的三維劑量分布，且能與TPS中患者各個(gè)靶區(qū)和危及器官計(jì)算的劑量做對比，為該患者治療方案的安全實(shí)施提供參考。

1.3 測量方法

在完成加速器常規(guī)質(zhì)量控制工作后，為患者進(jìn)行放射治療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證。測量步驟如下。

（1）擺位：將ArcCHECK均勻模體插入半導(dǎo)體探測器的空腔中，用專用數(shù)據(jù)線連接ArcCHECK探測器與SNC Patient軟件，調(diào)整模體位置，最后使得ArcCHECK探測器表面的十字線與激光燈對齊，模體尾端指示燈長亮且不閃爍。

（2）校準(zhǔn)：包括本底測量、矩陣校準(zhǔn)和絕對劑量校準(zhǔn)。在計(jì)劃驗(yàn)證之前，啟動(dòng)SNC Patient軟件，自動(dòng)測量本底，本底輻射的測量可為ArcCHECK半導(dǎo)體探測器上的每個(gè)探頭建立本底校準(zhǔn)因子。根據(jù)SNC Patient軟件的提示，完成矩陣校準(zhǔn)和絕對劑量校準(zhǔn)。通過矩陣校準(zhǔn)過程可消除各個(gè)探頭之間的響應(yīng)差異。絕對劑量校準(zhǔn)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)劑量校準(zhǔn)因子，該因子用于將ArcCHECK相對劑量值轉(zhuǎn)換為絕對劑量值。每臺(tái)加速器各個(gè)能量檔均需絕對劑量校準(zhǔn)。

（3）測量：導(dǎo)入絕對劑量校準(zhǔn)文件，以QA模式執(zhí)行每個(gè)病人的放療計(jì)劃，并以.txt和.acml格式保存測量結(jié)果。

（4）比較數(shù)據(jù)：將病人.txt格式的測量數(shù)據(jù)和QA plan_RT Dose導(dǎo)入SNC Patient軟件，并對比；將病人治療 計(jì) 劃 的 RT Plan、RT Structures、RT Dose、CT Images、QA plan_RT Dose和.acml文件導(dǎo)入至3DVH軟件中，結(jié)合PDP算法就可獲得測量的重建劑量，進(jìn)一步分析病人測量與TPS計(jì)算的靶區(qū)和危及器官劑量差異；對比分析其差異指標(biāo)包括γ通過率、靶區(qū)和危及器官相關(guān)劑量參數(shù)。γ分析法的條件設(shè)置為3 mm/3%，閾值為10%。靶區(qū)參考指標(biāo)為D98%、D2%和Dmean，危及器官主要參考指標(biāo)為Dmean。3DVH軟件中的劑量差異值Diff(%)計(jì)算公式為：Diff(%)=|(Dose3DVH-DoseTPS)/DoseTPS|×100%。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件分析這18例病人的數(shù)據(jù)結(jié)果，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用配對t檢驗(yàn)，給出對應(yīng)的t值和P值。而非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用M(Q1,Q3)表示，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，給出對應(yīng)的z值和P值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 乳腺癌患者靶區(qū)和危及器官的劑量參數(shù)差異

經(jīng)SNC Patient和3DVH軟件獲得的11例乳腺癌患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ通過率如表2所示。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)SNC Patient獲得的γ通過率呈正態(tài)分布，可表示為99.27%±0.68%。而3DVH獲得的γ通過率不呈正態(tài)分布，故可表示為96.10%（95.90%，96.90%）。每位患者的SNC Patient γ通過率均在98.00%以上，且均大于3DVH的γ通過率。

表2 基于SNC Patient和3DVH軟件獲得的各個(gè)乳腺癌患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ通過率（%）

基于Pinnacle TPS和3DVH軟件獲得的乳腺癌患者計(jì)劃劑量參數(shù)差異如表3所示。這些患者計(jì)劃靶區(qū)（Planning Target Volume，PTV）的γ通過率可表示為95.89%±3.06%，均大于90%。PTV對應(yīng)的D98%、D2%和Dmean采用TPS計(jì)算和測量重建劑量存在差異性，差異值范圍在3%以內(nèi)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。各危及器官的γ通過率大于94%。患側(cè)肺僅V20的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），差異值近似為2.24%±1.24%，差異值小于5%。健側(cè)肺和心臟各自經(jīng)TPS和3DVH獲得的Dmean存在差異性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），最大差異值小于10%。

表3 基于Pinnacle TPS和3DVH軟件獲得的乳腺癌患者計(jì)劃劑量參數(shù)差異

2.2 宮頸癌患者靶區(qū)和危及器官的劑量參數(shù)差異

經(jīng)SNC Patient和3DVH軟件獲得的7例宮頸癌患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ通過率如表4所示。研究發(fā)現(xiàn)SNC Patient γ通過率不呈現(xiàn)正態(tài)分布，故表示為99.50%（98.90%，99.60%）；3DVH γ通過率呈現(xiàn)正態(tài)分布，可表示為97.19%±1.64%。每位患者的SNC Patient γ通過率均在97.4%以上，且均大于3DVH的γ通過率。

表4 基于SNC Patient和3DVH軟件獲得的各個(gè)宮頸癌患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證γ通過率（%）

表5詳細(xì)描述了基于TPS和3DVH獲得的宮頸癌患者靶區(qū)和危及器官劑量參數(shù)結(jié)果。計(jì)劃淋巴腫瘤區(qū)（PGTVnd）的γ通過率近似為97.45%±2.97%，每位患者PGTVnd的γ通過率大于93%。計(jì)劃臨床靶區(qū)（PCTV）僅1人91%，其余均為94.5%以上，γ通過率近似為95.51%±2.58%。綜上，靶區(qū)最小通過率為91%。經(jīng)TPS和3DVH計(jì)算的靶區(qū)中僅PCTV對應(yīng)的D98%差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），最大差異值小于3%。各危及器官的γ通過率大于90%。直腸僅V50劑量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），差異值可近似為7.83%±1.32%。膀胱V45、V50和Dmean劑量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），V50最大差異值小于10%，V45和Dmean最大差異值小于5%。股骨頭V30和Dmean最大差異值小于3%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表5 基于Pinnacle TPS和3DVH軟件獲得的宮頸癌患者計(jì)劃劑量參數(shù)差異

3 討論

放射治療是癌癥患者治療的主要方法之一，在患者接受放射治療之前，IMRT計(jì)劃的劑量驗(yàn)證對患者的治療具有重要意義。臨床常采用二維探測器矩陣驗(yàn)證IMRT患者劑量，雖然一定程度上保證了劑量的準(zhǔn)確性，但通過這種方式我們并不能知曉患者實(shí)際治療過程中每個(gè)靶區(qū)和危及器官可能接受的劑量。已有較多針對鼻咽癌、前列腺等腫瘤的三維劑量驗(yàn)證研究[17-20]，而乳腺癌和宮頸癌患者的三維劑量驗(yàn)證研究較少。所以，本研究對乳腺癌和宮頸癌IMRT計(jì)劃進(jìn)行了三維劑量驗(yàn)證，結(jié)果中不僅包含常用SNC-Patient軟件給予的γ通過率，還包括3DVH軟件提供的γ通過率，患者靶區(qū)和危及器官劑量及劑量差異。這有利于提前解決患者在治療過程中可能會(huì)遇到的問題，并讓放療醫(yī)生更為全面地了解患者器官接受的劑量。

本研究利用SNC Patient和3DVH軟件獲得了乳腺癌患者計(jì)劃驗(yàn)證γ通過率（3 mm/3%，閾值為10%），分別為99.27%±0.68%，96.10%（95.90%，96.90%），此數(shù)據(jù)表明將患者的治療計(jì)劃移植至ArcCHECK均勻模體上，Pinnacle TPS和3DVH計(jì)算的劑量存在差異性，但滿足臨床要求。3DVH軟件分析得出的γ通過率低于SNC Patient通過率，是因?yàn)?DVH軟件不僅考慮了均勻模體，還考慮了患者的解剖結(jié)構(gòu)。乳腺癌患者PTV的γ通過率近似為95.89%±3.06%，由TPS和3DVH獲得的PTV對應(yīng)D98%、D2%和Dmean差異值范圍在3%以內(nèi)，且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明采用TPS計(jì)算PTV和經(jīng)3DVH測量重建的PTV劑量符合較好。各個(gè)危及器官的γ通過率大于94.00%?；颊叻蝿┝繀?shù)較多，但是僅V20的差異值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，TPS計(jì)算的V20和3DVH提供的V20差異值可近似為2.24%±1.24%，差異值小于5%。健側(cè)肺的Dmean差異值和心臟Dmean差異值小于10%，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究發(fā)現(xiàn)TPS計(jì)算和測量的健側(cè)肺差異值稍大，是因?yàn)榻?cè)肺絕大部分體積未受到照射，這樣被計(jì)入比較差異的肺樣本量少，誤差相對靶區(qū)會(huì)大。也可能是TPS計(jì)算此類情況下，肺的劑量計(jì)算模型與測量存在較大誤差。心臟也存在類似被照射樣本量少的情況，另外發(fā)現(xiàn)絕大部分患者的心臟差異值較大的點(diǎn)處于探測器邊緣。綜上，發(fā)現(xiàn)測量點(diǎn)處于探測器邊緣，該點(diǎn)的劑量存在較大誤差，這進(jìn)一步驗(yàn)證了吳仕章等[4]利用Mapcheck進(jìn)行乳腺、盆腔和頭頸部等腫瘤患者的計(jì)劃劑量驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)γ通過率與劑量采集最大面積具有相關(guān)性。

本研究還利用SNC Patient和3DVH軟件獲得了宮頸患者計(jì)劃驗(yàn)證γ通過率(3 mm/3%，閾值為10%)，分別為99.50%（98.90%，99.60%），97.19%±1.64%，滿足臨床劑量驗(yàn)證要求。靶區(qū)僅PCTV對應(yīng)的D98%差異值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，最大差異值小于3%。雖然TPS計(jì)算和3DVH測量重建的宮頸靶區(qū)劑量存在差異，但是差異值較小，在臨床可接受范圍內(nèi)。直腸的γ通過率大于90%，膀胱和股骨頭的γ通過率均大于95%。直腸僅V50劑量差異值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，差異值可近似為7.83%±1.32%。膀胱V45、V50和Dmean劑量差異值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，V50最大差異值小于10%。股骨頭V30和Dmean最大差異值小于3%，不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究表明危及器官的通過率不及靶區(qū)高，且差異性相對靶區(qū)更大，這與靶區(qū)在射野內(nèi)而較大份額危及器官避開射野有關(guān)，使得TPS計(jì)算靶區(qū)劑量的模型相較于危及器官而言更準(zhǔn)確。另外也存在較多差異值處于探測器邊緣。

本研究用SNC Patient軟件驗(yàn)證乳腺和宮頸患者計(jì)劃驗(yàn)證γ通過率在95%以上。鄢佳文等[21]和張晉建等[22]利用ArcCHECK系統(tǒng)配備的SNC Patient軟件，也進(jìn)行了乳腺癌和宮頸癌等劑量驗(yàn)證，獲得的γ通過率在90%以上，但均無法獲知靶區(qū)和危及器官的劑量情況。本研究之后緊接著采用3DVH軟件進(jìn)一步靶區(qū)和危及器官的劑量分析，有利于患者放射治療計(jì)劃的安全實(shí)施。本文也存在一些不足之處，如宮頸樣本數(shù)據(jù)量有限，但為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，減小機(jī)器運(yùn)行誤差，這一批數(shù)據(jù)均在同次機(jī)器刻度下完成。另外由于3DVH軟件存在一些系統(tǒng)故障，使得同批次測量的某些宮頸數(shù)據(jù)無法導(dǎo)入3DVH軟件，故未計(jì)入宮頸樣本量。

綜上所述，借助SNC Patient 軟件可初步比較ArcCHCK模體中TPS計(jì)算和測量劑量的分布差異，而3DVH軟件可進(jìn)一步提供病人靶區(qū)和危及器官詳細(xì)的劑量參數(shù)信息，有助于病人治療計(jì)劃的安全實(shí)施和放療醫(yī)生的臨床決策。