使用兩種方法評(píng)價(jià)鼻咽癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的Portal Dosimetry劑量驗(yàn)證結(jié)果

時(shí)飛躍，柏正璐，秦偉，趙環(huán)宇

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院）a.腫瘤放療中心；b.醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

使用兩種方法評(píng)價(jià)鼻咽癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的Portal Dosimetry劑量驗(yàn)證結(jié)果

時(shí)飛躍a，柏正璐b，秦偉a，趙環(huán)宇a

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院）a.腫瘤放療中心；b.醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

目的使用瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統(tǒng)對(duì)鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，使用兩種方法對(duì)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。方法選取16例鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃的數(shù)據(jù)，使用兩種方法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。方法1，對(duì)每一例驗(yàn)證計(jì)劃所有射野的Gamma通過率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；方法2，對(duì)每一例驗(yàn)證計(jì)劃，通過矩陣相加的方法得到總射野，對(duì)總射野進(jìn)行Gamma分析。結(jié)果16例鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃共計(jì)有278個(gè)射野，所有射野的Gamma通過率（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）為98.73%±1.66%；Gamma通過率超過95%的射野數(shù)目占總射野數(shù)目的97.12%；每一例驗(yàn)證計(jì)劃所有射野Gamma通過率的平均值大于97%。對(duì)16例PD驗(yàn)證計(jì)劃總射野的Gamma通過率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均值為96.05%±2.01%。對(duì)所有驗(yàn)證計(jì)劃，比較每例計(jì)劃所有射野Gamma通過率的平均值與計(jì)劃總射野的Gamma通過率值，兩組數(shù)據(jù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論由兩種評(píng)價(jià)方法的分析可見，16例鼻咽癌調(diào)強(qiáng)計(jì)劃PD劑量驗(yàn)證結(jié)果總體較好，表明計(jì)劃參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和治療實(shí)施比較準(zhǔn)確。綜合運(yùn)用這兩種方法，可對(duì)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的PD劑量驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

鼻咽癌；調(diào)強(qiáng)計(jì)劃；劑量驗(yàn)證；Gamma通過率；放射治療

引言

鼻咽癌是我國(guó)常見的頭頸部惡性腫瘤，放射治療是鼻咽癌的主要治療手段，調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity-Modulated Radiotherapy，IMRT）對(duì)腫瘤靶區(qū)能提供高度適形的劑量分布，保護(hù)鄰近的危及器官和正常組織，已逐步成為鼻咽癌主流的治療方式[1-2]。鼻咽癌的腫瘤靶區(qū)體積較大，形狀不規(guī)則，周圍需保護(hù)的危及器官較多，因此其調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃比較復(fù)雜，采用的照射野數(shù)目較多。隨著放療技術(shù)復(fù)雜程度的增加，對(duì)調(diào)強(qiáng)放射治療的質(zhì)量保證及劑量驗(yàn)證變得越來越重要，以確保復(fù)雜的劑量分布準(zhǔn)確傳輸?shù)交颊呱砩?。COMPASS、ArcCHECK、Mapcheck、MatriXX和 基 于 多葉準(zhǔn)直器的日志文件等，都已被用于鼻咽癌放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證[3-7]?；诜蔷Ч桦娮由湟坝跋裱b置（a-Si EPID）的瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統(tǒng)，由于其操作簡(jiǎn)單、使用方便和顯示劑量結(jié)果及時(shí)，近年來越來越多地被用于固定野調(diào)強(qiáng)放療和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)的劑量驗(yàn)證中[8-15]。本研究，使用PD系統(tǒng)對(duì)鼻咽癌固定野調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，通過兩種方法對(duì)劑量驗(yàn)證結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2013年1月～2015年8月收治的16例鼻咽癌患者固定野調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的PD驗(yàn)證計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。16例鼻咽癌患者中，女性7例，男性9例；最大年齡75歲，最小年齡38歲，平均年齡53.8歲，中位年齡49.5歲；鼻咽癌分期，Ⅰ期1例，Ⅱ期2例，Ⅲ期3例，Ⅳ期10例。

1.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

使用瓦里安Eclipse 8.6治療計(jì)劃系統(tǒng)制作鼻咽癌患者的固定野調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃。16例鼻咽癌調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，均采用九野機(jī)架角度分布：280°、300°、320°、340°、0°、20°、40°、60°和80°。使用Eclipse 8.6制作患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的PD驗(yàn)證計(jì)劃，由PDIP算法計(jì)算得到計(jì)算（預(yù)測(cè)）劑量圖像。

1.3 驗(yàn)證及分析方法

將Clinac iX直線加速器的aS1000型電子射野影像裝置（Electronic Portal Imaging Device，EPID）伸展至預(yù)定的等中心位置，然后操作加速器出束，執(zhí)行PD驗(yàn)證計(jì)劃。驗(yàn)證計(jì)劃執(zhí)行結(jié)束后，在PD軟件模塊里分析劑量驗(yàn)證結(jié)果，使用Gamma分析工具比較計(jì)算劑量分布和測(cè)量劑量分布，得到每個(gè)射野的Gamma通過率值。使用Gamma分析的分析參數(shù)設(shè)定為：距離符合度3 mm，標(biāo)準(zhǔn)劑量差異3%，劑量閾值10%。

使用兩種方法對(duì)計(jì)劃的PD驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。方法1：對(duì)每一例PD驗(yàn)證計(jì)劃，計(jì)算該驗(yàn)證計(jì)劃中所有射野Gamma通過率數(shù)據(jù)的平均值、最大值、最小值、中位值和標(biāo)準(zhǔn)差；方法2：對(duì)每一例PD驗(yàn)證計(jì)劃，導(dǎo)出每個(gè)射野計(jì)算值和測(cè)量值的DXF文件，考慮每個(gè)射野的跳數(shù)（MU）值后，將每個(gè)射野的計(jì)算值和測(cè)量值的數(shù)據(jù)矩陣分別相加，得到總射野的計(jì)算值和測(cè)量值的DXF文件，再將兩類文件導(dǎo)入PD軟件模塊，從而對(duì)總射野進(jìn)行Gamma分析。某個(gè)計(jì)劃總射野在PD軟件模塊中的Gamma分析界面，見圖1。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。兩種方法數(shù)據(jù)的比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 對(duì)某個(gè)鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃的總射野進(jìn)行Gamma分析

2 結(jié)果

瓦里安Eclipse 8.6治療計(jì)劃系統(tǒng)，采用動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)滑窗式出束方式時(shí)，由于鼻咽癌計(jì)劃射野尺寸較大，治療計(jì)劃雖采用九野設(shè)計(jì)，在生成PD驗(yàn)證計(jì)劃時(shí)過大的射野會(huì)自動(dòng)分野，因此每個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃中的射野數(shù)目在分野后變?yōu)?4～19個(gè)。16例鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃Gamma通過率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表1。16個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃射野Gamma通過率的平均值與16個(gè)總射野Gamma通過率的比較，見圖2；使用配對(duì)t檢驗(yàn)，對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，P值=0.0001＜0.05。對(duì)16個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃Gamma通過率的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均值±標(biāo)準(zhǔn)差為98.75%±0.51%；16個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃總射野的Gamma通過率（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）為96.05%±2.01%。

表1 16例鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃Gamma通過率的統(tǒng)計(jì)分析（%）

圖2 射野Gamma通過率的平均值與總射野Gamma通過率值的比較

3 討論

本研究顯示，16例PD驗(yàn)證計(jì)劃共計(jì)有278個(gè)射野，因此共得到278個(gè)Gamma通過率值，平均值為98.73%。16例PD驗(yàn)證計(jì)劃，每例計(jì)劃中Gamma通過率值的平均值都大于97%。由以上數(shù)據(jù)可見，16例鼻咽癌PD驗(yàn)證計(jì)劃的射野二維劑量驗(yàn)證結(jié)果總體上較好，表明這些鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和治療實(shí)施比較準(zhǔn)確[11]。

278個(gè)Gamma通過率值，其中數(shù)值大于95%的270個(gè)，數(shù)值大于90%且小于95%的4個(gè)，數(shù)值小于90%的4個(gè)，分別占總數(shù)的97.12%、1.44%和1.44%。具體分析Gamma通過率小于90%的4個(gè)射野，其MU值分別為50、40、41和53；這4個(gè)MU值分別占原射野MU值的比例分別為30.67%、24.39%、22.16%和21.54%；與這4個(gè)射野相對(duì)應(yīng)分野的另外4個(gè)射野，Gamma通過率值均大于99%。本研究中，Gamma通過率數(shù)據(jù)較差的射野，MU值一般較小，占原射野MU值的比例也較小。

本研究中，通過矩陣相加得到總射野的計(jì)算值和測(cè)量值的劑量分布。射野Gamma通過率的平均值與總射野Gamma通過率值的比較結(jié)果（圖2）。由圖2和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)可見，射野Gamma通過率的平均值與總射野的Gamma通過率，兩組數(shù)據(jù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且總體上后者小于前者?？偵湟暗膭┝糠植迹砹擞?jì)劃中每個(gè)射野劑量分布的合成和疊加效果，具有單個(gè)射野不具備的劑量分布信息。每個(gè)射野的Gamma通過率高，不代表總射野的Gamma通過率高。因此，綜合分析每個(gè)射野的劑量分布和總射野的劑量分布，可對(duì)一個(gè)PD驗(yàn)證計(jì)劃的結(jié)果進(jìn)行更全面的評(píng)價(jià)。瓦里安早期版本的PD軟件模塊，不能進(jìn)行多野（?。﹦┝亢铣傻玫娇偵湟癧13]。目前，瓦里安高版本的的PD軟件模塊，已經(jīng)具有了多野（?。﹦┝亢铣傻墓δ堋?/p>

瓦里安的PD系統(tǒng)，包含非晶硅電子射野影像裝置（a-Si EPID）和PD軟件模塊，采用PDIP算法計(jì)算射野的預(yù)測(cè)劑量分布，可用于放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證，可分析每個(gè)照射野的劑量驗(yàn)證結(jié)果。與使用二維探測(cè)器矩陣（MatriXX、Mapcheck）等劑量驗(yàn)證產(chǎn)品相比，使用PD系統(tǒng)減少了數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入的操作，也不必重新連接線路和擺放探測(cè)器矩陣和模體，因此使用PD系統(tǒng)制作驗(yàn)證計(jì)劃更加方便、執(zhí)行驗(yàn)證計(jì)劃更加快捷[11-14]。尤其是對(duì)鼻咽癌固定野調(diào)強(qiáng)計(jì)劃這樣射野較多的情形，物理師使用PD系統(tǒng)可節(jié)約更多的時(shí)間和精力來完成劑量驗(yàn)證的工作[15-16]。本工作的研究表明，通過對(duì)計(jì)劃中每個(gè)射野和計(jì)劃總射野的PD劑量驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行分析，可全面評(píng)價(jià)放療計(jì)劃的驗(yàn)證結(jié)果。

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Evaluation of Portal Dosimetry Dose Verification Results for Intensity-Modulated Radiotherapy Plans of Nasopharyngeal Carcinoma by Using Two Methods

SHI Feiyuea, BAI Zhenglub, QIN Weia, ZHAO Huanyua
a.Radiation Therapy Center; b.Department of Medical Equipment, Nanjing First Hospital,Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China

ObjectiveTo perform dose verification for intensity-modulated radiotherapy (IMRT) plans of nasopharyngeal carcinoma(NPC) with the Varian Portal Dosimetry (PD) system, and evaluate the dose verification results by two methods.MethodsA total of 16 PD verification plans of NPC were selected to analyze the data by two methods. Method 1, statistical analysis was applied to data of gamma passing rate of all fields for each PD verification plan. Method 2, for each PD verification plan, the total field was obtained by matrix superposition, and gamma analysis was applied to each total field.ResultsThere were 278 fields for the 16 PD plans, and the statistical value (mean±standard deviation) of the gamma passing rate was 98.73%±1.66%. There were 97.12% of the total 278 fields with gamma passing rate higer than 95%. For each PD verification plan, the mean value of gamma passing rate of all fields was higher than 97%. For the 16 PD verification plans, statistical analysis was also applied to the data of gamma passing rate of the total field, the mean value of gamma passing rate was 96.05%±2.01%. There was statistical difference by comparing the mean values of gamma passing rate of all fields for each verification plan and the values of gamma passing rate of the total field.ConclusionFrom analyses of the two methods, it could be seen that, results of PD dose verification for the 16 IMRT plans of NPC are good. It indicates that the parameter delivery and treatment implementation for the IMRT plans ware accurate. By using a combination of the above two methods, the PD dose verification results of IMRT plans could be analyzed in depth.

nasopharyngeal carcinoma; intensity-modulated radiotherapy plan; dose verification; Gamma passing rate; radiotherapy

R739.63

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.022

1674-1633(2017)11-0089-03

2017-06-01

國(guó)家自然科學(xué)基金（81603674）。

趙環(huán)宇，博士，副主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)槟[瘤放射治療。

通訊作者郵箱：oncodoc@163.com

本文編輯 袁雋玲