通過劑量驗證檢測MLC運動的準(zhǔn)確性

李志聰，李陸軍，余海坤，麻恣銘，周慶華

通過劑量驗證檢測MLC運動的準(zhǔn)確性

李志聰，李陸軍，余海坤，麻恣銘，周慶華

目的：通過劑量學(xué)驗證檢測加速器多葉準(zhǔn)直器（multi-leaf collimator，MLC）運動的準(zhǔn)確性。方法：使用MatriXX測量Open野與MLC動態(tài)射野的劑量分布，驗證5例鼻咽癌動態(tài)調(diào)強(qiáng)放療患者在MLC校準(zhǔn)前后的劑量分布。結(jié)果：（1）Open野的中心點劑量與TPS一致，3%/3 mm γ通過率為98.91%；（2）MLC動態(tài)射野的中心點劑量測量值和TPS的差異校準(zhǔn)前和校準(zhǔn)后分別為3.23%和-0.36%，校準(zhǔn)前和校準(zhǔn)后3%/3 mm γ通過率分別為95.89%和98.94%；（3）5例鼻咽癌患者計劃校準(zhǔn)前后3%/3 mm γ通過率分別為（90.234±5.485）%和（99.528±0.321）%。結(jié)論：動態(tài)調(diào)強(qiáng)放療中MLC的運動精度直接影響靶區(qū)內(nèi)的劑量準(zhǔn)確性，通過劑量學(xué)驗證可以檢測MLC運動的準(zhǔn)確性。

MatriXX；多葉準(zhǔn)直器；動態(tài)調(diào)強(qiáng)放療；劑量驗證

0 引言

多葉準(zhǔn)直器的動態(tài)調(diào)強(qiáng)是利用多葉準(zhǔn)直器（multi-leaf collimator，MLC）葉片的相對運動，實現(xiàn)對射野強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。其特征是葉片運動過程中，射線一直處于“ON”的狀態(tài)[1]。射野內(nèi)不同劑量強(qiáng)度的分布是通過運動MLC來遮擋實現(xiàn)的[2]。MLC運動的微小誤差都會直接影響劑量強(qiáng)度的分布，從而影響劑量的準(zhǔn)確性，尤其在治療復(fù)雜病例時表現(xiàn)得更為明顯。因此，MLC的校準(zhǔn)及其質(zhì)量保證工作成為臨床物理師工作的一個重要部分[3]。本文通過使用二維空氣電離室矩陣MatriXX測量鼻咽癌動態(tài)調(diào)強(qiáng)計劃的劑量分布來檢驗MLC運動的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 測量儀器與設(shè)備

IBA的二維空氣電離室矩陣MatriXX及其配套的Multicube模體由1 024個空氣電離室組成，相鄰電離室中心距離0.762 cm，有效測量范圍24 cm× 24 cm[4]。美國瓦里安公司生產(chǎn)的Varian 23EX直線加速器，配備60對全自動獨立的MLC，在等中心平面上，該MLC中間的40對葉片寬度為0.5 cm，兩旁各10對葉片為1.0 cm，最大射野為40 cm×40 cm，其動態(tài)運動方式屬于滑窗模式（sliding windows），同時配有Eclipse10.0計劃系統(tǒng)。

1.2 測量Open野的輸出劑量分布

使用Eclipse計劃系統(tǒng)制作20 cm×20 cm大小的射野，利用IBA的二維空氣電離室矩陣MatriXX及其配套的Multicube模體測量其分布，然后與放射治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）導(dǎo)出來的平面劑量分布進(jìn)行比較。比較等中心點劑量和3%/3 mm γ通過率。

1.3 測量MLC的動態(tài)劑量分布

利用shape軟件制作滑窗運動方式的MLC文件，射野大小為12 cm×20 cm，計劃葉片運動間距為1 cm。測量結(jié)果與TPS導(dǎo)出的平面劑量分布進(jìn)行比對。比較等中心點劑量和3%/3 mm γ通過率。

1.4 患者調(diào)強(qiáng)劑量驗證

選取2013年6月于本科接受放療的5例確診鼻咽癌患者?；颊叩闹委熡媱澥怯蒃clipse10.0治療計劃系統(tǒng)采用逆向優(yōu)化方式進(jìn)行優(yōu)化得到的。待患者計劃評估合格后，將計劃移植至驗證模體中，驗證的設(shè)備是MatriXX及其配套的Multicube模體。機(jī)架角、床轉(zhuǎn)角和小機(jī)頭角度全部歸于0°，由Eclipse計劃系統(tǒng)計算模體劑量分布，導(dǎo)出平面劑量分布與測量劑量分布進(jìn)行比較。分析參考點劑量和3%/3 mm γ通過率。

2 結(jié)果

2.1 Open野的輸出劑量分布

Open野的驗證結(jié)果直接受到機(jī)器的輸出量、平坦度和對稱性等劑量學(xué)參數(shù)的影響。通過測量結(jié)果分析其中心點劑量（測量值86.9，TPS值86.7，偏差0.23%），3%/3 mm γ通過率為98.91%。這些通過率差的點集中在射野邊緣，可能是受鉛門端面半影區(qū)劑量不準(zhǔn)確性的影響，對驗證的結(jié)果影響不會很顯著（如圖1、2所示）。

圖1 Open野測量值與TPS值的Profiles曲線重合性分析

圖2 Open野的測量值與TPS值的γ分布圖

2.2 測量MLC的動態(tài)劑量分布

校準(zhǔn)前的中心點偏差3.23%、3%/3 mm γ通過率95.89%；校準(zhǔn)后中心點偏差-0.36%、3%/3 mmγ通過率98.94%。數(shù)據(jù)結(jié)果見表 1，profiles曲線吻合度如圖3所示，3%/3 mm γ劑量分布如圖4所示。

圖3 校準(zhǔn)前、后動態(tài)MLC野測量值與TPS值的Profiles曲線重合性比較

圖4 校準(zhǔn)前、后MLC野測量值與TPS的γ分布圖比較

表1 MLC動態(tài)劑量分布校準(zhǔn)前后MatriXX劑量驗證結(jié)果

2.3 患者調(diào)強(qiáng)劑量驗證

由表2可知患者M(jìn)LC校準(zhǔn)前后的中心點偏差和γ通過率。校準(zhǔn)MLC后等中心點劑量差異與計劃系統(tǒng)計算值差異縮??；校準(zhǔn)前2%/2 mm γ通過率為（53.954±9.886）%，3%/3 mm γ通過率為（90.234± 5.485）%；校準(zhǔn)后2%/2 mm γ通過率為（85.814± 5.982）%，校準(zhǔn)后3%/3 mm γ通過率為（99.528± 0.321）%。校準(zhǔn)后γ通過率顯著提高。

表2 5例鼻咽癌患者M(jìn)LC校準(zhǔn)前后MatriXX劑量驗證結(jié)果

3 討論

動態(tài)調(diào)強(qiáng)放療中，MLC引起的劑量誤差主要來源于葉片弧形端面與葉片間的透射以及MLC運動的準(zhǔn)確性。前二者Eclipse計劃系統(tǒng)可以通過MLC葉片平均透射和劑量學(xué)葉片間距參數(shù)來模擬MLC的透射劑量學(xué)效應(yīng)，通過計算得到與實際測量一致的結(jié)果[5]。而MLC運動精度發(fā)生變化只有通過測量才可以發(fā)現(xiàn)，其精度的變化直接關(guān)系到整個靶區(qū)劑量的準(zhǔn)確性。

MLC運動的準(zhǔn)確性其實是MLC葉片如何能夠精確地進(jìn)行定位的問題[6]。在Varian加速器準(zhǔn)直器的A、B 2面各有一個固定在加速器機(jī)頭上的紅外線發(fā)射器和接受器，通過紅外線發(fā)射器發(fā)出的紅外線通過一窄縫形成一束很窄的光束射向接受器。MLC在控制器的控制下向紅外線光束移動，當(dāng)運動的葉片前端擋住了進(jìn)入光束，而沒有完全擋住光束時接收器接收到信號，控制系統(tǒng)即可知道葉片的絕對位置。一般在加速器完成安裝、調(diào)試、校準(zhǔn)后，葉片最終的運動位置就是以紅外線光束為參考的，也就是作為葉片絕對位置值的參照點。但在日常的治療工作中，MLC葉片使用的頻率非常高，出現(xiàn)MLC連鎖故障也最頻繁，需要經(jīng)常進(jìn)行維修和保養(yǎng)。如果在維修和保養(yǎng)過程中葉片初始的“零”位出現(xiàn)偏差，就會影響葉片運動位置點的確定，從而影響到放療劑量的準(zhǔn)確性。

直接反映出來的現(xiàn)象就是在進(jìn)行患者治療計劃劑量驗證時發(fā)現(xiàn)測量的所有驗證計劃劑量分布變差，存在系統(tǒng)性的偏差。通過分析前文Open野的測量結(jié)果可以判斷機(jī)器的劑量學(xué)參數(shù)良好；而MLC的動態(tài)劑量分布結(jié)果中，Profiles比較顯示測量值偏高于TPS值，3%/3 mm γ通過率為95.89%且通過率較差的點無規(guī)則地分布在射野范圍內(nèi)，由此確定驗證結(jié)果顯示的劑量偏差主要來源于運動的MLC?？紤]到不久前對MLC進(jìn)行了維修，有可能葉片初始的“零”位出現(xiàn)偏差，所以決定對MLC重新校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完畢后，再進(jìn)行MLC動態(tài)劑量分布測量并選擇與以前通過率優(yōu)秀的調(diào)強(qiáng)計劃進(jìn)行驗證得到的結(jié)果進(jìn)行比對。通過圖3和圖4比較，可以看出校準(zhǔn)后劑量分布符合性明顯提高；通過表2比較結(jié)果可以看出，MLC校準(zhǔn)前與校準(zhǔn)后二者的調(diào)強(qiáng)計劃γ通過率差別比較顯著，校準(zhǔn)后通過率得到了明顯提高。

綜上所述，MLC的運動精度發(fā)生變化會直接影響到靶區(qū)內(nèi)劑量，使用MatriXX通過劑量學(xué)驗證可以檢測MLC運動的準(zhǔn)確性；每次對MLC葉片進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)后應(yīng)該對葉片的初始“零”位進(jìn)行重新校準(zhǔn)，才能更好地保證MLC運動的準(zhǔn)確性。加速器日常的檢測項目中沒有針對動態(tài)MLC的檢測規(guī)范，所以亟須制定MLC相關(guān)的檢測規(guī)范[7-8]。加強(qiáng)MLC的檢測與動態(tài)調(diào)強(qiáng)劑量分布的驗證，可確保放療患者治療的安全有效[9]。

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（收稿：2013-10-29 修回：2014-02-13）

Accuracy detection of multileaf collimator movement by dose verification

LI Zhi-cong,LI Lu-jun,YU Hai-kun,MA Zi-ming,ZHOU Qing-hua
（Department of Radiotherapy,Wuzhou Red Cross Hospital,Wuzhou 543002,Guangxi Zhuang Autonomous Region,China）

ObjectiveTo detect the accuracy of the multileaf collimator(MLC)by dose verification.MethodsMatrixx was used to measure the dose distribution of Open field and dynamic MLC field.The dose distribution of 5 patients with nasopharyngeal carcinoma(NPC)treated with dynamic IMRT was verified before and after MLC calibration.ResultsThe absolute dose of centre points of Open field were consistent with TPS,and 3%/3 mm γ passing rate was 98.91%.The absolute dose of centre points of dynamic MLC field was different with TPS by 3.23%before calibration while-0.36%after calibration,and 3%/3 mm γ passing rate was 95.89%before calibration while 98.94%after calibration.The 3%/3mm γ passing rate of the five patients was(90.234±5.485)%and (99.528±0.321)%respectively before and after calibration.ConclusionThe motion accuracy of the MLC directly influences the dose accuracy of the target volume,and the dose verification can test the motion accuracy of MLC.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：97-99]

MatriXX;multileaf collimator;dynamic intensity modulated radiation therapy;dose verification

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）09-0097-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.09.097

李志聰（1985—），男，助理工程師，主要從事腫瘤放射物理方面的研究工作，E-mail：lzhc_1027@163.com。

543002廣西梧州，梧州市紅十字會醫(yī)院放療科（李志聰，李陸軍，余海坤，麻恣銘，周慶華）