易金玲，金獻(xiàn)測(cè)，周永強(qiáng)，韓 策，鄭曉敏，吳志勤，黃珂靖，謝聰穎

溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院放化療科，溫州市，325000

ArcCheck模體與膠片在鼻咽癌VMAT劑量驗(yàn)證中的比較研究

【作 者】易金玲，金獻(xiàn)測(cè)，周永強(qiáng)，韓 策，鄭曉敏，吳志勤，黃珂靖，謝聰穎

溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院放化療科，溫州市，325000

比較研究ArcCheck與膠片在鼻咽癌容積弧形調(diào)強(qiáng)（VMAT）驗(yàn)證中的應(yīng)用，探討ArcCheck在VMAT劑量驗(yàn)證中的可行性。隨機(jī)選取5例鼻咽癌病人的VMAT治療計(jì)劃，分別用ArcCheck和膠片兩種方法進(jìn)行劑量驗(yàn)證，比較兩種方法的驗(yàn)證結(jié)果。ArcCheck驗(yàn)證的平均通過(guò)率為96.74±2.60，膠片驗(yàn)證的平均通過(guò)率是95.95±1.17，利用統(tǒng)計(jì)分析t檢驗(yàn)，結(jié)果表明ArcCheck和膠片驗(yàn)證兩種結(jié)果在劑量學(xué)上沒(méi)有明顯差異。ArcCheck分析軟件可以直接獲取三維合成的劑量分布，且操作過(guò)程較膠片驗(yàn)證簡(jiǎn)單，可以更為便捷的進(jìn)行VMAT劑量驗(yàn)證。

鼻咽癌；VAMT計(jì)劃；ArcCheck驗(yàn)證；膠片驗(yàn)證

隨著計(jì)算機(jī)和高新技術(shù)的發(fā)展，調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）以其高度適形的劑量分布特性，已經(jīng)成為鼻咽癌首選的治療方式[1]。容積弧形調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)（volumetric intensity modulated arc therapy，VMAT）作為一種新的IMRT實(shí)現(xiàn)方式，由于其在治療時(shí)間與機(jī)器跳數(shù)（MU）使用效率上的優(yōu)勢(shì)，也已經(jīng)在越來(lái)越多的治療中心被用于包括鼻咽癌在內(nèi)的多種腫瘤的放射治療[2]。隨著放射治療技術(shù)復(fù)雜程度的增加，對(duì)IMRT及VMAT治療前的質(zhì)量保證及劑量驗(yàn)證也變的越來(lái)越重要，以確保復(fù)雜的劑量分布能真正準(zhǔn)確地傳輸?shù)交颊呱砩蟍3]。 VMAT是通過(guò)弧形多角度的放療方式，可以對(duì)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度，多葉光柵（MLC）的移動(dòng)速度，及劑量率同時(shí)進(jìn)行調(diào)制[4]。IMRT計(jì)劃驗(yàn)證時(shí)采用的單野注量驗(yàn)證方法在VMAT計(jì)劃驗(yàn)證時(shí)存在局限性，需要通過(guò)模體傳輸整個(gè)計(jì)劃，對(duì)綜合劑量分布進(jìn)行驗(yàn)證。放射性膠片

（radiographic）與放射性鉻膠片(radiochromic)是進(jìn)行綜合劑量分布驗(yàn)證的常用工具[5]。但使用膠片驗(yàn)證的缺點(diǎn)是比較費(fèi)時(shí)，也比較浪費(fèi)資源[6]。二維平面與三維的半導(dǎo)體矩陣相對(duì)比較簡(jiǎn)便，也已經(jīng)被廣泛用于IMRT和VMAT的劑量驗(yàn)證[7]。該研究的目的是比較研究EDR2慢感光膠片與三維半導(dǎo)矩陣ArcCheck在鼻咽癌VMAT劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 VMAT治療計(jì)劃生成

隨機(jī)抽取正在接受VMAT技術(shù)治療的5例鼻咽癌病人。5例病人實(shí)際執(zhí)行的臨床計(jì)劃均為雙弧VMAT計(jì)劃，第一個(gè)弧形角度從181o到180o，順時(shí)針?lè)较颍诙€(gè)弧形角度從180o到181o，逆時(shí)針?lè)较颉TV和CTV的處方劑量分別為70 Gy和56 Gy，分28次進(jìn)行。所有計(jì)劃都由Pinnacle3（9.2版）治療計(jì)劃系統(tǒng)生成，采用的優(yōu)化算法SmartArc，多葉光柵最大移動(dòng)速度為0.46 cm/deg，最終間隔弧形角度為4o。

1.2 劑量驗(yàn)證

本文對(duì)每個(gè)VMAT 計(jì)劃分別用膠片和ArcCheck模體進(jìn)行三維劑量驗(yàn)證。所用的膠片是Kodak公司的EDR2慢感光膠片，模體為Med-Tec Benchmark 驗(yàn)證模體。將模體置于模擬CT機(jī)床上并架好，按定位標(biāo)記擺位，2.5 mm薄層掃描，CT圖像傳送到治療計(jì)劃系統(tǒng)。半導(dǎo)體矩陣模體為美國(guó)Sun Nuclear公司的ArcCheck模體，為避免半導(dǎo)體探測(cè)器的影響，ArcCheck的CT圖像是直接將廠家提供的ArcCheck模體CT圖像導(dǎo)入到TPS內(nèi)，并存為QA模體，按定位標(biāo)記點(diǎn)確定模體中心。兩模體示意圖如下：

圖1 ArcCheck驗(yàn)證模體（a）和Benchmark模體（b）示意圖Fig.1 Diagram of ArcCheck phantom (a)and Benchmark phantom (b)

將經(jīng)臨床醫(yī)生確認(rèn)的患者VMAT治療計(jì)劃，分別完整的移植到ArcCheck 驗(yàn)證模體和Benchmark模體，生成兩類驗(yàn)證計(jì)劃。由于膠片二維平面特性，只能對(duì)模體的一個(gè)矢狀面或冠狀面的二維劑量分布進(jìn)行驗(yàn)證，如要實(shí)行三維的劑量分布，則需要同時(shí)驗(yàn)證平行的多張膠片，重建成三維的劑量分布。TPS中矢狀面劑量分布生成如下：VMAT計(jì)劃移植到Benchmark后，以模體中心為射野中心，重新計(jì)算。加一個(gè)機(jī)架角度270o，collimator 90o的射野，讀取該野在距離模體中心2.5 cm處的劑量分布并輸出，與實(shí)際測(cè)量的劑量分布進(jìn)行比較。ArcCheck模體計(jì)劃：VMAT計(jì)劃完全移植到模體后，以模體中心為中心，原治療計(jì)劃的總機(jī)器跳數(shù)（MU）為處方劑量重新計(jì)算。把兩類驗(yàn)證計(jì)劃測(cè)量對(duì)應(yīng)層面的劑量分布寫成DICOM RT DOSE文件分別輸出到Omnipro I’mRT和ArcCheck軟件分析系統(tǒng)。同時(shí)將所有模體驗(yàn)證計(jì)劃傳輸至MOSIAQ網(wǎng)絡(luò)，在Elekta Synergy加速器上進(jìn)行實(shí)際投照測(cè)量。

將ArcCheck置于加速器治療床上，對(duì)ArcCheck進(jìn)行本底校準(zhǔn)，矩陣校準(zhǔn)和絕對(duì)劑量校準(zhǔn)。膠片夾在距離Benchmark模體中心朝G方向2.5 cm處矢狀位上。激光十字線對(duì)準(zhǔn)各自模體中心，在加速器臨床模式下，按各自的模體驗(yàn)證計(jì)劃出束。將測(cè)量結(jié)果與相應(yīng)的治療計(jì)劃進(jìn)行比較。

1.3 比較分析

膠片驗(yàn)證：在掃描膠片前要先對(duì)掃描系統(tǒng)進(jìn)行膠片刻度。利用MLC形成3 cm×3 cm的射野，在同一張膠片不同位置上曝光10個(gè)不同劑量水平的劑量，出束劑量為將50 MU～500 MU，間隔為50 MU，從而得到不同劑量的OD值；再結(jié)合系統(tǒng)自帶的刻度膠片，得到光密度—?jiǎng)┝刻匦郧€[8]。將照射后的驗(yàn)證膠片沖洗后通過(guò)Vidar Dosimetry Pro 掃描儀將灰度分布圖像輸入到IBA Omni Pro IMRT 調(diào)強(qiáng)分析軟件，同時(shí)將驗(yàn)證計(jì)劃的劑量分布從TPS導(dǎo)入到軟件中，兩者進(jìn)行比較，通過(guò)Gamma分析，得到相對(duì)劑量通過(guò)率。ArcCheck驗(yàn)證：在用ArcCheck進(jìn)行驗(yàn)證前，必須進(jìn)行模體的本底測(cè)量，以獲得每個(gè)探測(cè)器的本底校準(zhǔn)因子，并需要確定ArcCheck各探測(cè)器之間相對(duì)敏感度差異，并將這個(gè)差異作為每個(gè)探測(cè)器的獨(dú)立校準(zhǔn)因子應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量中，對(duì)模體校準(zhǔn)后開始測(cè)量。打開ArcCheck SNCP分析軟件，導(dǎo)入驗(yàn)證計(jì)劃的劑量分布，將實(shí)際測(cè)量的劑量分布和從TPS中導(dǎo)出的驗(yàn)證計(jì)劃的劑量分布進(jìn)行比較，通過(guò)Gamma分析，得到相對(duì)劑量通過(guò)率，Gamma分析中采用的標(biāo)準(zhǔn)為3%/3 mm。

2 結(jié)果

膠片的劑量—光密度(OD)校準(zhǔn)曲線和ArcCheck探測(cè)器的校準(zhǔn)因子分布圖如圖2所示。EDR2膠片的能量響應(yīng)較好，在6 MV X線照射劑量高達(dá)4 Gy的時(shí)候，仍呈現(xiàn)線性反應(yīng)。膠片驗(yàn)證和ArcCheck驗(yàn)證兩種驗(yàn)證測(cè)量方法所得劑量分布與TPS計(jì)算結(jié)果的比較分析圖如圖3與圖4所示。膠片分析的是矢狀面的一個(gè)二維劑量分布圖，將計(jì)劃的劑量分布與膠片測(cè)量所得的劑量分布圖進(jìn)行配準(zhǔn)后，可以測(cè)量任意位置的譜線分布劑量偏差，如圖3右上角所示。也可對(duì)計(jì)劃的劑量分布與膠片測(cè)量的劑量分布進(jìn)行相減和Gamma分析操作，如圖3的右下圖。ArcCheck模體比較的是圓柱分?jǐn)傞_后的二維劑量分布圖。相當(dāng)于將圓柱形的模體從一個(gè)位置剪開，攤成一個(gè)平面再與計(jì)劃里的相同平面的劑量分布進(jìn)行比較。

圖2 校準(zhǔn)曲線與校準(zhǔn)因子Fig.2 Verif i cation curve and calibration factors

圖3 膠片驗(yàn)證劑量分析示意圖Fig.3 The dose distribution of fi lm verif i cation

圖4 ArcCheck 劑量驗(yàn)證分析示意圖Fig.4 Diagram of dosimetric verif i cation in Arccheck

5例病人的具體劑量驗(yàn)證結(jié)果如表1所示。膠片驗(yàn)證的平均通過(guò)率是95.95±1.17，ArcCheck驗(yàn)證的平均通過(guò)率為96.70±2.60，兩種驗(yàn)證方法的通過(guò)率都高于95%，均符合VMAT劑量驗(yàn)證的要求。利用統(tǒng)計(jì)分析t檢驗(yàn)，兩種驗(yàn)證方法的驗(yàn)證結(jié)果沒(méi)有明顯差異。

3 討論

VMAT系統(tǒng)的高度復(fù)雜性，需要我們?cè)诓∪酥委熐皩?duì)VMAT計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的劑量驗(yàn)證，以確保VMAT計(jì)劃準(zhǔn)確的實(shí)施。本研究的結(jié)果表明，膠片與ArcCheck都能滿足VMAT治療的劑量驗(yàn)證要求，現(xiàn)有的VMAT技術(shù)可安全準(zhǔn)確地實(shí)施。

表1 病人驗(yàn)證通過(guò)率Tab.1 The pass rate of patient verif i cation

治療前的劑量驗(yàn)證是VMAT實(shí)施質(zhì)量保證的重要組成部分。但由于VMAT技術(shù)的旋轉(zhuǎn)特性，我們不能再像IMRT技術(shù)一樣，對(duì)VMAT的計(jì)劃進(jìn)行單野注量圖驗(yàn)證[9]。對(duì)于VMAT綜合計(jì)劃的驗(yàn)證，已經(jīng)有多種驗(yàn)證設(shè)備得到研究報(bào)道，如凝膠劑量?jī)x，二維電離室矩陣[10]，聯(lián)合使用膠片與電離室的圓柱形水模體[11]等。但膠片與新開發(fā)的三維電離室或半導(dǎo)體矩陣是最常用的驗(yàn)證IMRT與VMAT綜合劑量分布的工具[12]。

我們的研究表明，鼻咽癌VMAT計(jì)劃膠片和ArcCheck的劑量驗(yàn)證通過(guò)率都高于95%。這與Korreman等[13]用ArcCheck對(duì)9個(gè)前列腺與頭頸部VMAT病人的驗(yàn)證結(jié)果相似，大部分病例的驗(yàn)證通過(guò)率＞95%。包括膠片與半導(dǎo)體矩陣在內(nèi)的VMAT計(jì)劃多種驗(yàn)證方式的比較研究也得出相似的結(jié)果，gamma分析的通過(guò)率都＞90%。國(guó)內(nèi)也有相似的研究[14]，對(duì)半導(dǎo)體矩陣與膠片對(duì)IMRT的計(jì)劃進(jìn)行了比較研究，但用的是二維半導(dǎo)體矩陣，如陸佳揚(yáng)等[15]對(duì)MatrixX與膠片劑量驗(yàn)證進(jìn)行了比較和馮國(guó)生等[16]對(duì)MatrixX與膠片進(jìn)行的二維平面劑量驗(yàn)證比較。

從劑量學(xué)方面來(lái)看，兩種驗(yàn)證方法得到的驗(yàn)證結(jié)果沒(méi)有明顯差異，ArcCheck和膠片都能勝任VMAT的驗(yàn)證任務(wù)，但在使用過(guò)程中，膠片必須進(jìn)行沖洗和掃描，而在沖洗過(guò)程中和掃描中又會(huì)給結(jié)果帶來(lái)一定的環(huán)境因素影響和人為誤差，且膠片驗(yàn)證只能得到二維的劑量分布結(jié)果[17]；而ArcCheck軟件能直接獲取三維合成劑量分布，且操作過(guò)程較膠片驗(yàn)證過(guò)程簡(jiǎn)單許多，從而大大提高了工作效率。因此，筆者認(rèn)為，用ArcCheck進(jìn)行VMAT劑量驗(yàn)證切實(shí)有效，簡(jiǎn)單可行。

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Comparison of ArcCheck and Film Verif i cation for VMAT in the Treatment of Nasopharyngeal Carcinoma

【W(wǎng)riters】Yi Jinling, Jin Xiance, Zhou Yongqiang, Han Ce, Zheng Xiaomin, Wu Zhiqin, Huang Kejing, Xie Congying

Department of Radiotherapy and Chemotherapy, the 1st Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College, Wenzhou, 325000

To compare the performance of ArcCheck and fi lm veri fi cation for volumetric intensity modulated arc therapy (VMAT) in the treatment of nasopharyngeal carcinoma，and to study the feasibility of ArcCheck in VMAT dosimetric veri fi cation. Five patients of nasopharyngeal carcinoma treated with VMAT were enrolled in this study. Dose veri fi cation was carried out by ArcCheck and fi lm respectively. The result showed that there were no signi fi cant differences between ArcCheck and fi lm veri fi cation. ArcCheck software can obtain three dimensional dose distribution directly with simple operation. Itis convenient for ArcCheck to be used for VMAT dosimetric veri fi cation.

nasopharyngeal carcinoma, volumetric modulated arc therapy, ArcCheck veri fi cation, fi lm veri fi cation

R454

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2013.03.021

1671-7104(2013)03-0228-04

2012-12-10

溫州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（Y20120137）

金獻(xiàn)測(cè)，博士，從事放射治療物理研究，E-mail:physics@wzhospital.cn