COMPASS系統(tǒng)在直腸癌術(shù)前調(diào)強(qiáng)放射治療三維劑量驗證中的應(yīng)用

吳繼平

福建醫(yī)科大學(xué)附屬漳州市醫(yī)院 （福建漳州 363000）

直腸癌是常見的消化道惡性腫瘤疾病，該病早期無典型癥狀，多數(shù)患者確診時已處在癌癥中晚期，失去了徹底治愈的可能。臨床主要采取手術(shù)及放化療的方式治療該病患者[1]。因該病患者經(jīng)手術(shù)治療后復(fù)發(fā)率較高，臨床常規(guī)采取術(shù)前調(diào)強(qiáng)放射治療的方式，以更好地提高局部控制率、保護(hù)盆腔內(nèi)組織。調(diào)強(qiáng)放射治療涉及多個環(huán)節(jié)且存在較多不確定因素，因此，治療前必須對放射治療計劃進(jìn)行劑量驗證，以保證放射治療劑量的準(zhǔn)確性[2]。常規(guī)二維劑量驗證因無法提供靶區(qū)及危及器官的劑量信息，導(dǎo)致實際的照射劑量誤差明顯。COMPASS系統(tǒng)作為先進(jìn)的三維劑量驗證工具，具備良好的錯誤檢測能力，可提供患者解剖結(jié)構(gòu)的三維劑量信息[3]。本研究選取21例直腸癌患者，探討術(shù)前調(diào)強(qiáng)放射治療使用COMPASS系統(tǒng)進(jìn)行三維劑量驗證的應(yīng)用效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年8月至2019年3月福建醫(yī)科大學(xué)附屬漳州市醫(yī)院收治的直腸癌患者21例作為研究對象，患者均經(jīng)病理檢查確診，其中男14例，女7例；年齡41～63歲，平均（48.8±1.6）歲；腫瘤危及膀胱及左右股骨頭，術(shù)前調(diào)強(qiáng)放射治療的劑量至少95%的計劃靶區(qū)體積接收45 Gy劑量，且最大劑量不可超過110%的處方劑量。

1.2 調(diào)強(qiáng)放射治療方案

使用美國瓦里安IX型直線加速器，能量選用6 MV X線。該加速器包括60對MLC葉片，等中心層葉片寬度為0.5 cm，最大射野面積為40 cm×40 cm，放射治療劑量率為400 Gy/min。放射治療計劃使用Pinnacle9.8 TPS計劃系統(tǒng)，選擇靜態(tài)調(diào)強(qiáng)模式，射野選擇扇形，扇形射野包含70°、100°、140°、180°、220°、260°、290°7個角度，網(wǎng)格的面積為5 mm2，最大子野數(shù)量20，應(yīng)用直接機(jī)器優(yōu)化算法，放射治療網(wǎng)絡(luò)采用瓦里安Varis系統(tǒng)。

1.3 COMPASS驗證系統(tǒng)

COMPASS 驗證系統(tǒng)（IBA Dosimetry）是由懸掛于加速器機(jī)頭的Matrixx Eviolution電離室探測器陣列和一套基于CT圖像進(jìn)行體內(nèi)三維劑量重建的軟件系統(tǒng)組成。Matrixx Eviolution 電離室探測器陣列包含1 020 個電離室探測器，靈敏體積0.07 cm3，測量面積24.4 cm×24.4 cm，可進(jìn)行二維和三維的劑量驗證。軟件系統(tǒng)具有獨立的加速器劑量模型，根據(jù)原治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）導(dǎo)入的計劃參數(shù)無須實際機(jī)下測量數(shù)據(jù)就可直接進(jìn)行劑量計算，從而得出三維劑量結(jié)果，即劑量計算（computed dose distribution，CDD），與第三方TPS 類似，可對原TPS計算結(jié)果進(jìn)行獨立驗證；也可根據(jù)Matrixx Eviolution陣列機(jī)下測量數(shù)據(jù)獲得放射劑量信息，并結(jié)合原始CT圖像重建三維劑量分布計算評估出患者體內(nèi)實際接受到的劑量，即劑量重建（reconstructed dose distribution，RDD），從而對原TPS計算結(jié)果和加速器實際計劃執(zhí)行情況進(jìn)行聯(lián)合驗證[4]。

調(diào)強(qiáng)放射治療的三維劑量驗證方法：應(yīng)用COMPASS系統(tǒng)前，借助三維水箱采集加速器不同深度部位劑量分布、profile曲線，結(jié)合集合參數(shù)構(gòu)建虛擬加速器劑量模型。具體驗證操作：首先，以Dicom RT格式保存部分計算數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入系統(tǒng)；其次，在加速器機(jī)頭固定Matrixx Eviolution及角度傳感器，依次測量冷本底、預(yù)照射及熱本底的劑量；執(zhí)行調(diào)強(qiáng)放射治療計劃，Matrixx Eviolution電離室陣列測出中心分辨力為1 cm的通量圖；最后，結(jié)合通量圖及CT圖像計算患者的三維劑量分布。COMPASS系統(tǒng)可分析照射區(qū)域整體信息，比較各參數(shù)CDD-TPS、RDD-TPS劑量偏差。各器官劑量γ通過率及劑量偏差公式為：

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以x-±s表示，采用t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 γ通過率

CDD-TPS各區(qū)域的通過率均＞98.0%，RDD-TPS通過率＜99.0%但均＞96.0%，CDD-TPS的通過率均高于RDD-TPS，在計劃靶區(qū)、膀胱通過率上差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而左右側(cè)股骨頭通過率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 調(diào)強(qiáng)放射治療計劃中γ通過率比較（%，x-±s）

2.2 劑量體積偏差

兩種方法驗證的計劃靶區(qū)D2%、膀胱與右側(cè)股骨頭Dmean劑量偏差比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 調(diào)強(qiáng)放射治療劑量體積偏差比較（%，x-±s）

3 討論

現(xiàn)代放射治療技術(shù)的復(fù)雜度不斷增加且精確性要求更加嚴(yán)格，因此需要精確有效的劑量驗證方法。與傳統(tǒng)二維的調(diào)強(qiáng)適形放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT） 劑量驗證相比，三維劑量驗證不僅可以探測劑量傳遞中或者 TPS 計算中的錯誤，還可以在患者圖像中立體顯示偏差分布[5-6]。

COMPASS系統(tǒng)可重建患者的三維解剖結(jié)構(gòu)，直觀展示患者體內(nèi)真實的劑量分布狀況，首次實現(xiàn)了劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）及三維劑量評估伽馬分析，全面控制和提升了放射治療質(zhì)量，已廣泛應(yīng)用于臨床。本研究結(jié)果顯示，在γ通過率上，CDD-TPS與RDD-TPS的通過率均＞96.0%，但CDD-TPS通過率更高，說明計劃靶區(qū)獨立計算及劑量重建同計算結(jié)果吻合度高，但兩種驗證方法還存在一定偏差；劑量體積偏差上，兩組數(shù)據(jù)計劃靶區(qū)D95%、D50%、D2%偏差均＜1%，但CDD-TPS與RDD-TPS結(jié)果一致，且D2%偏差數(shù)據(jù)差異顯著，這說明在高劑量區(qū)域，獨立計算及劑量重建兩種方法結(jié)果差異較大，需要引起注意。

綜上所述，COMPASS劑量驗證系統(tǒng)作為一種三維劑量驗證系統(tǒng)，可為直腸癌術(shù)前調(diào)強(qiáng)放射治療治療劑量的合理選擇提供有力參考。