何 詠， 鄧印輝

Perfexion伽瑪?shù)秵伟悬c(diǎn)照射的劑量分布變化

何 詠， 鄧印輝

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射治療科，廣州 510260

目的 分析Perfexion伽瑪?shù)恫煌葏^(qū)使用不同準(zhǔn)直器單靶點(diǎn)照射的劑量分布變化。方法 設(shè)置單靶點(diǎn)照射，各扇區(qū)使用不同的準(zhǔn)直器，在Gamma Plan上計(jì)算劑量分布，并將之與全部扇區(qū)使用相同準(zhǔn)直器照射的劑量分布進(jìn)行比較。結(jié)果 各扇區(qū)使用不同準(zhǔn)直器照射，改變了等劑量線形狀，有利于提高治療的適形性；射線有效輸出因子基本不變；縮小部分扇區(qū)準(zhǔn)直器直徑，高劑量區(qū)體積縮小更明顯。結(jié)論 Perfexion伽瑪?shù)犊梢蕴岣叻派渫饪频倪m形性，在低劑量區(qū)保持較好的劑量衰減。

放射外科； Perfexion伽瑪?shù)叮?劑量分布

瑞典醫(yī)科達(dá)公司新一代Perfexion伽瑪?shù)?，在設(shè)計(jì)上將原來(lái)每個(gè)靶點(diǎn)201個(gè)源使用相同的準(zhǔn)直器改進(jìn)為192個(gè)源可分8個(gè)扇區(qū)獨(dú)立選擇準(zhǔn)直器。本文探討Perfexion伽瑪?shù)秵伟悬c(diǎn)照射，不同扇區(qū)選用不同的準(zhǔn)直器，在劑量分布上發(fā)生的改變。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與軟件

使用瑞典醫(yī)科達(dá)公司Leksell Gamma-Knife-Perfexion，劑量計(jì)算使用Gamma Plan ver 10.0.1 for Perfexion，TMR10算法。

1.2 靶點(diǎn)設(shè)置

選用Simulate dosimetry phantom模型，單靶點(diǎn)照射，中心坐標(biāo)為（100，100，100）。

8個(gè)扇區(qū)選取相同直徑（16mm或8mm或4 mm）的準(zhǔn)直器，分別簡(jiǎn)稱為全16、全8或全4。在全16基礎(chǔ)上，將其中1個(gè)扇區(qū)改變?yōu)?mm準(zhǔn)直器的稱為“16／1個(gè)8”；將其中相對(duì)2個(gè)扇區(qū)改為8mm準(zhǔn)直器的稱為“16／1對(duì)8”，將其中相鄰2個(gè)扇區(qū)改為8mm準(zhǔn)直器的稱為“16／2個(gè)8”，將其中1個(gè)扇區(qū)關(guān)閉（Blocked）稱為“16／1個(gè)B”，并以此類推。

1.3 劑量分布的測(cè)定

設(shè)定50%等劑量線給予50Gy劑量，在Gamma Plan上計(jì)算單靶點(diǎn)各種扇區(qū)組合照射的劑量分布和照射時(shí)間，測(cè)定20%～90%等劑量線覆蓋體積，計(jì)算相應(yīng)等劑量線的梯度系數(shù)（GI）。

照射體積由Measure功能測(cè)定，梯度系數(shù)的定義為:半處方劑量覆蓋體積除以處方劑量覆蓋體積［1］。例如處方劑量設(shè)在40%等劑量線，則40%等劑量線梯度系數(shù)為:20%等劑量線覆蓋體積除以40%等劑量線覆蓋體積，以此類推。

1.4 有效輸出因子測(cè)定

16mm、8mm與4mm準(zhǔn)直器的射線有效輸出因子分別為1.000、0.900和0.814。因此，理論上7個(gè)扇區(qū)為16mm，1個(gè)扇區(qū)為8mm，焦點(diǎn)有效輸出因子為:7／8×1＋1／8×0.9＝0.987 5，其它組合以此類推。將此理論值與Gamma Plan計(jì)算得到的實(shí)際焦點(diǎn)有效輸出因子進(jìn)行比較。

2 結(jié)果

2.1 焦點(diǎn)形狀的變化

Perfexion伽瑪?shù)陡淖兞朔派湓捶植嘉恢门c源準(zhǔn)直系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了不同直徑射線束聚焦在同一等中心點(diǎn)的照射方式。這種照射方式使單靶點(diǎn)照射可形成橢球形、不規(guī)則球形，甚至類正方體等不同的等劑量線分布形狀。

2.2 照射體積比較

以全16照射，20%～90%等劑量線覆蓋的體積為基準(zhǔn)，將部分扇區(qū)改為8mm、4mm或者關(guān)閉（B），其20%～90%線覆蓋的體積與相應(yīng)基準(zhǔn)體積相比，作折線圖。結(jié)果如圖1所示，當(dāng)使用16mm與8mm或4mm組合照射，相同等劑量線覆蓋的體積均比全16照射縮小，高劑量區(qū)尤為明顯。但關(guān)閉部分扇區(qū)，低劑量區(qū)相同等劑量線覆蓋的體積反而增大。以16／4個(gè)B照射為例，20%、30%及40%等劑量線覆蓋體積分別為全16照射的1.24、1.18及1.10倍。

2.3 梯度系數(shù)比較

以全16照射，40%～90%等劑量線的梯度系數(shù)為基準(zhǔn)，將部分扇區(qū)改為8mm、4mm或關(guān)閉（B），得到的相應(yīng)等劑量線梯度系數(shù)與基準(zhǔn)值的比，作折線圖。由圖2可見(jiàn)，16／8組合、16／4組合60%以上等劑量線的梯度系數(shù)大于全16。尤其16／4組合，等劑量線越高、4mm扇區(qū)越多，梯度系數(shù)越大。但低于60%的等劑量線的梯度系數(shù)變化不大。

2.4 焦點(diǎn)有效輸出因子比較

設(shè)定相同的照射劑量，在Gamma Plan上計(jì)算組合扇區(qū)照射所需的時(shí)間除以全16照射時(shí)間得到的比值為焦點(diǎn)有效輸出因子。由表1可見(jiàn)，Gamma Plan計(jì)算的各組合扇區(qū)照射的焦點(diǎn)有效輸出因子與理論推算基本符合。靶點(diǎn)坐標(biāo)為（100，100，100）時(shí)，16／1個(gè)8組合，無(wú)論8mm扇區(qū)位于什么位置，有效輸出因子基本相同。但當(dāng)靶點(diǎn)坐標(biāo)移到（80，80，80）時(shí)，8mm扇區(qū)位于不同的位置，有效輸出因子最大相差約0.61%。

圖1 全16mm與部分扇區(qū)改變后照射體積比Fig.1 Irradiation volume ratio of the total 16mm and some changed sectors

圖2 全16與部分扇區(qū)改變后梯度系數(shù)比Fig.2 Gradient index of the total 16mm and some changed sectors

表1 部分扇區(qū)改變后照射的焦點(diǎn)有效輸出因子Table1 Effective output factors of some changed sectors

3 討論

Perfexion伽瑪?shù)?個(gè)扇區(qū)可獨(dú)立選擇準(zhǔn)直器，使焦點(diǎn)的形狀產(chǎn)生多種變化，運(yùn)用得當(dāng)可提高伽瑪?shù)吨委煹倪m形性。

伽瑪?shù)吨委熢诎袇^(qū)外劑量迅速衰減是其最顯著的優(yōu)越性［2］。文獻(xiàn)報(bào)道，Perfexion伽瑪?shù)栋袇^(qū)外劑量跌落較Cyber Knife使用100束射線聚焦的劑量跌落更為陡峭［3］。Perfexion伽瑪?shù)对谌?6、全8及全4照射時(shí)，劑量分布與醫(yī)科達(dá)公司前幾代伽瑪?shù)断嗨疲?］。單靶點(diǎn)全4、全8或全16照射，60%以下等劑量線的梯度系數(shù)均小于3；但大于60%的等劑量線，全4照射的梯度系數(shù)明顯高于全8或全16照射。梯度系數(shù)是一個(gè)比值，分母為處方等劑量線覆蓋的體積。因此全16照射的梯度系數(shù)雖然很小，但半處方等劑量線到處方等劑量線的絕對(duì)距離大于全8和全4照射。

Perfexion伽瑪?shù)秵伟悬c(diǎn)照射，等劑量線相同時(shí)，16／8組合、16／4組合與全16相比，梯度系數(shù)有所上升，并且等劑量線越高，差異越明顯。同時(shí)，由于高劑量覆蓋體積下降顯著，靶區(qū)內(nèi)平均劑量降低。但60%以下等劑量線梯度系數(shù)變化不大，因此低劑量區(qū)劑量跌落仍陡峭。

關(guān)閉部分扇區(qū)（B），梯度系數(shù)變化并不大，但明顯降低焦點(diǎn)劑量率、延長(zhǎng)治療時(shí)間，焦點(diǎn)劑量率過(guò)低可能降低放射生物學(xué)效應(yīng)［56］。

綜上所述，Perfexion改進(jìn)了伽瑪?shù)斗派渫饪频倪m形性，照射效率與準(zhǔn)直器有效輸出因子相關(guān)。單靶點(diǎn)照射時(shí)，高劑量區(qū)梯度系數(shù)增加，16mm與4 mm扇區(qū)組合使用時(shí)尤為明顯。低劑量區(qū)梯度系數(shù)變化不大，保持較好的劑量衰減。

［1］ Torrens M，Chung C，Chung H T，et al.Standardization of terminology in sterotactic radiosurgery:Report from the Standardization Committee of the International Leksell Gamma Knife Society:special topic［J］.J Neurosurg，2014，121（Suppl）:2-15

［2］ 劉錦全，齊斌，陳冬平，等.伽瑪?shù)杜cIMRT推量治療局部晚期鼻咽癌的劑量學(xué)對(duì)比［J］.廣東醫(yī)學(xué)，2012，33（14）:2131-2133.

［3］ Descovich M，Sneed P K，Barbaro N M，et al.A dosimetric comparison between Gamma Knife and Cyber Knife treatment plans for trigeminal neuralgia［J］.J Neurosurg，2010，113（Suppl）:199-206.

［4］ Novotny J，Bhatnagar J P，Niranjan A，et al.Dosimetric comparison of the Leksell Gamma Knife Perfexion and 4C［J］.J Neurosurg，2008，109（Suppl）:8－14.

［5］ 楊偉志.三維立體定向放射治療中的放射生物學(xué)問(wèn)題和機(jī)遇［J］.實(shí)用腫瘤雜志，2004，19（2）:101-103.

［6］ 殷蔚伯，余子豪，徐國(guó)鎮(zhèn)，等.腫瘤放射治療學(xué)［M］.4版.北京:中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2008:269-270.

（2015-01-10 收稿）

Changes of Single Shot Dose Distribution in Gamma-Knife-Perfexion

He Yong，Deng Yinhui
Department of Radiotherapy，The Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University，Guangzhou 510260，China

Objective To examine the changes of dose distribution of single shot by using different collimators in the different sectors in Gamma-Knife-Perfexion.Methods The dose distribution was calculated in Gamma Plan after single shot was set up by using different collimators in different sectors.It was compared with that by using the same collimator in all sectors.Results The shape of isodose curve was changed when different collimators were used in each sector，which helped increase the treatment conformity.The effective output factors remained unchanged.The decrease in the volume in high dose region was more significant after the diameter of some collimators was reduced.Conclusion Gamma-Knife-Perfexion can promote conformal index of radiotherapy.In addition，the dose tapering worts well at the low dose region.

radiosurgery； Gamma-Knife-Perfexion； dose distribution

R815

10.3870／j.issn.1672-0741.2015.03.016

何 詠，女，1972年生，工程師，E-mail:isabella_he＠tom.com