ArcCHECK和DeIta4在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療劑量驗(yàn)證中六維擺位誤差靈敏度評(píng)估

蔡春雅 戴振暉 王學(xué)濤 廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射治療區(qū) （廣東 廣州 510006）

內(nèi)容提要： 目的：評(píng)估ArcCHECK和Delta4三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)在容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)劑量驗(yàn)證中對(duì)六維擺位誤差的靈敏度。方法：選擇11例VMAT計(jì)劃，分別使用ArcCHECK和Delta4三維劑量系統(tǒng)進(jìn)行劑量驗(yàn)證。分別在RL，SI和AP方向上引入±1，±2和±3mm的平移擺位誤差；在pitch，rol和yaw方向上引入±1°和±2°的旋轉(zhuǎn)設(shè)置擺位誤差。比較兩個(gè)系統(tǒng)的劑量分布，分別使用3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm的γ標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，以評(píng)估計(jì)劃值和測(cè)量值之間的差異。結(jié)果：對(duì)于所有VMAT計(jì)劃，3%/3mm標(biāo)準(zhǔn)下兩個(gè)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果γ通過(guò)率均超過(guò)95%；擺位誤差分別為3mm和2°時(shí)，3%/3mm標(biāo)準(zhǔn)下使用ArcCHECK的γ通過(guò)率最大減少了13.2%和13.4%，使用Delta4的γ通過(guò)率最大減少了14.9%和4.8%，兩個(gè)系統(tǒng)都對(duì)擺位誤差表現(xiàn)出高靈敏度，擺位誤差對(duì)劑量分布的影響在很大程度上取決于患者特定的計(jì)劃。ArcCHECK對(duì)旋轉(zhuǎn)誤差的靈敏度高于Delta4。結(jié)論：為了實(shí)現(xiàn)VMAT QA平均γ通過(guò)率在97%以上（3%/3mm標(biāo)準(zhǔn)），ArcCHECK和Delta4系統(tǒng)的擺位精度應(yīng)分別為2mm/1°和2mm/2°。使用ArcCHECK系統(tǒng)進(jìn)行鼻咽癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)時(shí)擺位應(yīng)更準(zhǔn)確。

如今，容積調(diào)強(qiáng)放射治療（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）技術(shù)在放射治療領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。VMAT技術(shù)能有效提高照射效率，但其復(fù)雜的多參數(shù)動(dòng)態(tài)變化使得放療執(zhí)行過(guò)程中的不確定性增多，因此其質(zhì)量保證（Quality Assurance，QA）非常關(guān)鍵[1]。相比于點(diǎn)劑量和二維平面劑量驗(yàn)證的方式，使用三維劑量驗(yàn)證進(jìn)行VMAT質(zhì)量保證是更優(yōu)的選擇[2,3]。Delta4（ScandiDos，Sweden）和ArcCHECK（SunNuclear，USA）三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)均能適用于VMAT的劑量驗(yàn)證，在實(shí)際應(yīng)用中激光線的配準(zhǔn)誤差（2mm）及直線加速器等中心偏差會(huì)影響模體擺位精度，進(jìn)而影響到劑量驗(yàn)證的精度，且系統(tǒng)軟件無(wú)法修正擺位誤差，因此，確定三維探測(cè)陣列對(duì)擺位誤差的靈敏度對(duì)于VMAT的QA至關(guān)重要[4,5]。在本研究中，筆者利用Delta4和ArcCHECK三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)11例患者的VMAT計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，評(píng)估這兩種三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)在VMAT QA中對(duì)六維擺位誤差靈敏度及六維擺位誤差對(duì)劑量分布的影響。

1.材料與方法

1.1 一般材料

瓦里安Edge直線加速器；飛利浦Pinnacle3 Version 9.8 TPS；IBA DOSE-1劑量?jī)x和FC65-G 0.65 cc電離室；Sun Nuclear公司ArcCHECK三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)（包含SNC Patient軟件）；ScandiDos公司Delta4三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)（包含ScandiDos軟件）；PerfectPitch 6維治療床。

表1. 不同分析標(biāo)準(zhǔn)下平移和旋轉(zhuǎn)擺位誤差對(duì)γ通過(guò)率的影響(±s)

表1. 不同分析標(biāo)準(zhǔn)下平移和旋轉(zhuǎn)擺位誤差對(duì)γ通過(guò)率的影響(±s)

ArcCHECK Delta4 Setup Error 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm Translation 1mm 0.5±1.2 1.5±1.3 2.1±1.2 0.7±0.5 1.5±1.1 2.5±2.0 2mm 2.4±1.3 4.7±2.3 7.2±1.5 3.3±1.1 6.1±2.3 8.1±2.1 3mm 7.1±2.5 9.7±5.9 12.1%±3.5 6.2±1.9 10.8±5.6 13.8%±5.4 Rotation 1°1.6±1.2 4.2±2.2 5.2±3.2 0.6±0.2 1.5±1.9 2.6±3.1 2°9.1±3.2 11.5±5.1 12.3%±3.9 2.1±2.3 5.0±2.3 7.1%±3.5

1.2 方法

選取經(jīng)主任醫(yī)師確認(rèn)的VMAT容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃11例，其中鼻咽癌3例，宮頸癌1例，直腸癌3例，食管癌3例，前列腺癌1例。將11例VMAT計(jì)劃分別移植到ArcCHECK和Delta4模體，重新計(jì)算劑量分布。ArcCHECK和Delta4模體置于PerfectPitch六維治療床上，利用激光線與模體表面標(biāo)記線進(jìn)行擺位。將模體分別在三個(gè)平移方向：左-右（RL），前-后（SI）和上-下（AP）方向上平移±1，±2和±3mm；三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向：pitch，roll和yaw方向上旋轉(zhuǎn)±1°和±2°。對(duì)每個(gè)計(jì)劃進(jìn)行31次測(cè)量，獲取實(shí)測(cè)劑量分布并與計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，分別以3%/3mm、3%/2mm、2%/2mm γ標(biāo)準(zhǔn)判斷該面劑量是否通過(guò)。采用SPSSl3.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，應(yīng)用配對(duì)t檢驗(yàn)比較各項(xiàng)指標(biāo)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

表1顯示了不同分析標(biāo)準(zhǔn)下平移和旋轉(zhuǎn)擺位誤差對(duì)γ通過(guò)率的影響。對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)，3%/3mm標(biāo)準(zhǔn)下γ通過(guò)率均高于95%。Delta4的平均γ通過(guò)率高于ArcCHECK。除NPC外，3%/2mm和2%/2mm標(biāo)準(zhǔn)下的γ通過(guò)率分別高于95%和90%。與其他癌癥相比，鼻咽癌VMAT計(jì)劃的γ通過(guò)率較低是由于鼻咽解剖復(fù)雜性以及ArcCHECK和Delta4探測(cè)陣列幾何位置的差異（圖1）。

兩個(gè)系統(tǒng)在RL和SI平移方向上γ通過(guò)率有顯著性差異（分別為P=0.012和P＜0.001），ArcCHECK系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)方向的平移誤差靈敏度更高；在三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上均有顯著性差異（pitch：P=0.001；roll：P＜0.001；yaw：P＜0.001），ArcCHECK系統(tǒng)對(duì)旋轉(zhuǎn)擺位誤差的靈敏度更高。鼻咽癌和食管癌受RL和AP方向擺位誤差的影響最大，前列腺癌僅受SI方向的擺位誤差影響；鼻咽癌受旋轉(zhuǎn)擺位誤差的影響最大。且盡管病種相同，擺位誤差對(duì)劑量分布的影響程度與特定計(jì)劃相關(guān)。

圖1. ArcCHECK和Delta4探測(cè)陣列幾何位置

3.討論

精準(zhǔn)的QA是實(shí)現(xiàn)VMAT精準(zhǔn)放療的重要保障。在本研究中，擺位誤差模擬測(cè)試結(jié)果表明兩個(gè)3D劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)各個(gè)方向的平移和旋轉(zhuǎn)擺位誤差均有高靈敏度，同時(shí)表現(xiàn)出對(duì)特定計(jì)劃的強(qiáng)烈依賴(lài)性。雖然兩個(gè)系統(tǒng)均對(duì)平移擺位誤差表現(xiàn)出相似的靈敏度，但在3%/3mmγ分析標(biāo)準(zhǔn)下ArcCHECK比Delta4稍靈敏，這可能是由于ArcCHECK測(cè)量劑量分布截面包含劑量梯度更大。ArcCHECK比Delta4對(duì)旋轉(zhuǎn)擺位誤差更敏感，這可能是由于兩個(gè)系統(tǒng)3D探測(cè)陣列的空間位置不同，對(duì)于相同的旋轉(zhuǎn)擺位誤差，ArcCHECK系統(tǒng)的陣列偏移的距離大于Delta4。這也導(dǎo)致了ArcCHECK系統(tǒng)的累加效應(yīng)比Delta4系統(tǒng)更明顯，特別是在使用ArcCHECK進(jìn)行鼻咽癌計(jì)劃測(cè)量時(shí)。因此，鼻咽癌VMAT放療的擺位應(yīng)更準(zhǔn)確。本研究結(jié)果表明，由于兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)擺位誤差靈敏度的差異，擺位精度要求不同。為了實(shí)現(xiàn)VMAT計(jì)劃平均γ通過(guò)率高于97%（3%/3mm），ArcCHECK擺位精度需要達(dá)到2mm/1°，Delta4擺位精度需達(dá)到2mm/2°。