Mobius 3D軟件在調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用研究

于得全 張琰君 常 浩 高 宏 屈煥敏

調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)是目前最先進(jìn)的、使用最普遍的放射治療技術(shù)之一，其能夠最大限度地減少正常組織的輻射劑量， 滿足不規(guī)則形狀腫瘤靶區(qū)的治療需要。然而，由于劑量梯度的變化大， 很小的誤差都能造成很嚴(yán)重的后果[1]。因此，要確?；颊叩玫接?jì)劃設(shè)計(jì)達(dá)到的照射劑量和劑量分布，IMRT計(jì)劃必須經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和準(zhǔn)確的位置和劑量驗(yàn)證。目前，放射治療單位常用劑量檢定方法分為絕對(duì)劑量檢定和相對(duì)劑量分布驗(yàn)證， 其中包括點(diǎn)、二維平面、三維劑量檢定和第三方獨(dú)立計(jì)算軟件驗(yàn)證。Mobius 3D調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證軟件是一種新興的以第三方獨(dú)立計(jì)算軟件為主的調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證系統(tǒng)，其功能多，具有在線性、多樣性及重復(fù)性等特點(diǎn)。本研究利用新裝的Mobius 3D軟件驗(yàn)證調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃，取得了滿意的效果。

1 材料與方法

1.1 研究資料

隨機(jī)選擇2017年5-11月于空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院接受IMRT的80例腫瘤患者，其中頭頸部腫瘤34例；胸部腫瘤33例；腹部腫瘤13例。所有患者在治療實(shí)施前，均采用PTW1500驗(yàn)證系統(tǒng)提前進(jìn)行調(diào)強(qiáng)劑量驗(yàn)證，且結(jié)果都符合臨床調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證要求，可正常治療。

1.2 儀器設(shè)備

采用美國(guó)Varian Eclipse 11.0治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)軟件設(shè)計(jì)患者調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，Varian 600C/D加速器治療患者，其內(nèi)置120片多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator，MLC)，X射線能量為6 MV，治療劑量率400 MU/min。患者治療前均使用PTW1500二維電離室矩陣進(jìn)行調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證。

1.3 Mobius 3D調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證軟件

Mobius 3D使用全新的、獨(dú)立開發(fā)的倒錐卷積和(或)疊加算法計(jì)算光子劑量分布，通過網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫與系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)器相連，讀取加速器治療系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)Dyna log，包括MLC到位精度、機(jī)架角參數(shù)、治療床運(yùn)行參數(shù)及劑量參數(shù)等文件，實(shí)施卷積和(或)疊加運(yùn)算生成靶區(qū)治療的3D劑量，并與治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)3D劑量對(duì)比進(jìn)行Gamma通過率分析。

1.4 計(jì)劃傳輸方法

在Varian Eclipse 11.0計(jì)劃系統(tǒng)中對(duì)80例患者設(shè)計(jì)相應(yīng)的IMRT計(jì)劃，隨后將優(yōu)化后的IMRT計(jì)劃傳輸?shù)組obius 3D軟件工作站，包括CT圖像數(shù)據(jù)，RT Plan，RT Structure和RT Dose等。

1.5 計(jì)劃評(píng)估

使用Mobius 3D軟件對(duì)80例腫瘤患者IMRT計(jì)劃驗(yàn)證數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行Gamma通過率分析，其指標(biāo)限定條件劑量誤差與位置誤差為3%/3 mm。

2 結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)證，80例腫瘤患者IMRT計(jì)劃的Gamma總通過率為(99.04%±0.96)%，均高于95%，可滿足臨床需求；頭頸部腫瘤、胸部腫瘤和腹部腫瘤患者IMRT計(jì)劃的Gamma通過率(3%/3 mm)分別為(98.33±1.67)%、(99.02±0.98)%和(98.73±1.07)%，80例患者的3D劑量Gamma通過率分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 80例患者Gamma總通過率分布示圖

3 討論

目前，多數(shù)醫(yī)院均開展以三維IMRT技術(shù)為主的放射治療。IMRT計(jì)劃具有復(fù)雜性和特殊性，其在加速器執(zhí)行過程中，涉及到射線傳遞整個(gè)過程，尤其是MLC的各種參數(shù)、加速器的輸出劑量率穩(wěn)定性等直接影響到患者腫瘤靶區(qū)劑量的準(zhǔn)確性。因此，必須進(jìn)行相應(yīng)的劑量驗(yàn)證，其常用的驗(yàn)證方法主要有膠片法、電離室法的電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)方法以及二維電離室矩陣驗(yàn)證法等[4-6]。膠片法可以通過膠片劑量分析系統(tǒng)顯示調(diào)強(qiáng)射野的形狀、大小以及劑量分布的情況，是一種相對(duì)劑量分析驗(yàn)證方面，非常的直觀和方便，其具有分辨率高的特點(diǎn)，但絕對(duì)劑量測(cè)量較為困難，比較耗時(shí)，通常在早期的調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證中使用較多；電離室法主要是點(diǎn)劑量的測(cè)量， 絕對(duì)劑量值測(cè)量準(zhǔn)確；而EPID法具有較高的分辨率。EPID法是近年來(lái)最流行的方法之一，但標(biāo)定過程復(fù)雜， 絕對(duì)劑量測(cè)量難度大。

電離室矩陣驗(yàn)證法是一種常用的檢測(cè)方法，其使用Gamma通過率評(píng)估IMRT計(jì)劃是否符合臨床要求，根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)會(huì)(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)建議的Gamma通過率運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)是3%/3 mm或者是3%/4 mm。一般情況下，通常采用3%/3 mm的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)計(jì)算的Gamma通過率≥95%時(shí)，意味著IMRT計(jì)劃符合臨床要求；當(dāng)IMRT的通過率＜95%時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行重新驗(yàn)證或重新設(shè)計(jì)計(jì)劃。

IMRT劑量驗(yàn)證還可以運(yùn)用計(jì)算軟件的方法加以驗(yàn)證，Mobius 3D調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證軟件作為一款在線調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證系統(tǒng)，讀取患者加速器治療的每次治療log文件，進(jìn)行劑量重新反算之后與TPS計(jì)算的劑量分布進(jìn)行比較分析，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證的目的[7-8]。Mobius 3D驗(yàn)證結(jié)果顯示，3D軟件劑量分布的曲線和TPS計(jì)劃曲線之間具有良好的一致性，并且Gamma通過率計(jì)算分析均在95%以上，符合調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)證要求。值的一提的是，Mobius 3D驗(yàn)證軟件可監(jiān)測(cè)加速器治療機(jī)各項(xiàng)機(jī)械參數(shù)運(yùn)行到位情況，包括MLC葉片到位精度、XY準(zhǔn)直器位置、機(jī)架、機(jī)頭位置等，為加速器質(zhì)量保證維護(hù)提供預(yù)判維修的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

IMRT計(jì)劃具有腫瘤靶區(qū)高劑量分布和高梯度的特點(diǎn)。為了保證腫瘤IMRT計(jì)劃的準(zhǔn)確實(shí)施，嚴(yán)格的個(gè)體化劑量學(xué)驗(yàn)證是治療前的一項(xiàng)重要工作。目前，腫瘤放射治療患者較多，在臨床實(shí)踐中驗(yàn)證患者的每個(gè)治療方案仍然是重大的挑戰(zhàn)?？紤]到時(shí)間因素和經(jīng)濟(jì)因素，利用Mobius 3D調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)IMRT方案進(jìn)行驗(yàn)證的優(yōu)勢(shì)為簡(jiǎn)單、省時(shí)且可行，可用于放射治療臨床劑量驗(yàn)證工作。