玉貴永

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放療科 廣西 桂林 541001）

目前，放射治療技術(shù)正廣泛應(yīng)用于腫瘤治療中，隨著調(diào)強(qiáng)放療和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)的深入應(yīng)用，放療效果得到明顯提高，但由此帶來了治療前劑量驗(yàn)證復(fù)雜性的提升，從而降低了驗(yàn)證效率。臨床常規(guī)照射和三維適形放療劑量的計(jì)算及實(shí)現(xiàn)方式比較簡單，僅通過手工核對方法就能夠進(jìn)行劑量驗(yàn)證；但對于調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)而言，目前需要采用模體實(shí)測方法驗(yàn)證，雖然具備了精確性，但卻極大地增加了消耗，效率較低。

1.獨(dú)立計(jì)量驗(yàn)證的必要性

放射治療需要盡可能提升治療的增益比，就目前而言，IMRT和VMAT技術(shù)雖然已經(jīng)能夠在較高程度上保證精度，但因技術(shù)復(fù)雜性高的緣故，因此實(shí)施起來非常繁瑣，病人在放療過程中可能因多種不確定因素而接受到和處方劑量不相配的照射量。放射治療前需要進(jìn)行準(zhǔn)確的劑量驗(yàn)證以判斷放射治療劑量的安全性，確定合理范圍[1]。目前的劑量驗(yàn)證方法通常有模體內(nèi)劑量實(shí)測、跳數(shù)的獨(dú)立核對以及蒙特卡羅模擬方法。獨(dú)立算法的劑量驗(yàn)證在簡化操作的同時能夠保證精確性，因此非常有必要。

2.基于修正方法的劑量驗(yàn)證

2.1 深度劑量·離軸比經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

常規(guī)治療通常采用一維或二維表格表現(xiàn)射野的中心軸和離軸劑量的分布情況。早期的算法一般會表達(dá)為百分深度劑量及離軸比兩個函數(shù)的積。然后經(jīng)過發(fā)展，函數(shù)形式開始不斷復(fù)雜并逐漸完善。但早期的算法雖然更容易理解，對很多條件也都進(jìn)行了近似處理，但會對計(jì)算結(jié)果的精確度產(chǎn)生影響，不過由于其具有很高效率，因此方便了驗(yàn)證過程，如果按照以往的人工計(jì)算方法，早期驗(yàn)證方法較為適合。此外有研究通過內(nèi)置早期計(jì)算模塊的方式設(shè)計(jì)軟件驗(yàn)證多種治療計(jì)劃的劑量范圍，也充分證明了公式的可用性，并且通過現(xiàn)代化的科技提升了計(jì)算準(zhǔn)確性[2]。由于獨(dú)立MU算法驗(yàn)證過于浪費(fèi)人力和時間成本，因此只要不會大幅度降低計(jì)算精度，通常都會將計(jì)算軟件設(shè)計(jì)的簡單易上手。

2.2 Clarkson積分模型

Clarkson積分模型是一種二維卷積模型的初始模型，通過散射概念計(jì)算任意點(diǎn)的劑量，此方法同樣適用于不規(guī)則的劑量分布。此模型由Clarkson首次提出，其基本原理就是運(yùn)用原射線和散射線模型，以計(jì)算點(diǎn)為圓心將不規(guī)則視野平均分成36個扇形分別進(jìn)行處理。與之類似的是，在處理不規(guī)則視野時，也可以采用面積周長比法和Day法。根據(jù)計(jì)算結(jié)果的精確度，如果計(jì)算點(diǎn)在射野中心并且沒有任何遮擋，則更傾向于考慮采用面積周長法；至于Day法和Clarkson積分法，兩者原理相近因此結(jié)果精確度相差不大。

3.基于模型方法的劑量驗(yàn)證

3.1 基于點(diǎn)核和筆形束核的卷積/疊加

Boyer、Mok、Mohan等人在各自研究中都提出過類似的劑量計(jì)算模型，它們共同的原理都是運(yùn)用點(diǎn)核和原射線在穿透人體組織過程中所需總能量進(jìn)行卷積疊加計(jì)算，因此稱為卷積疊加算法模型。卷積法能夠很好地適應(yīng)各種射野下的劑量計(jì)算，當(dāng)點(diǎn)核相對于空間的位置不變時，還能夠通過迅速FFT完成對卷積的加速。如果是針對患者的肺組織，F(xiàn)FT會比蒙特卡羅算法得到更高的劑量分布結(jié)果[3]。因此為了得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，通常會采用空間變化核進(jìn)行疊加計(jì)算會更加合理，但相應(yīng)的也會增加計(jì)算耗時。

3.2 蒙特卡羅模型

該方法基于隨機(jī)數(shù)算法，此計(jì)算模型根據(jù)物理現(xiàn)象自身存在的規(guī)律，采用大統(tǒng)計(jì)量的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬方法，每次的計(jì)算都需要至少模擬百萬數(shù)量級的粒子，否則統(tǒng)計(jì)誤差將難以滿足要求。正因改算法在計(jì)算大數(shù)據(jù)方面所帶來的復(fù)雜性，該模型的精確性很高，同時具有不可替代性。蒙特卡羅模型的計(jì)算原理在于，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)模型模擬大量的光子傳輸過程中同物質(zhì)的相互作用。因?yàn)槊商乜_模型只需要少量的近似情況就能準(zhǔn)確地對放射物理過程進(jìn)行建模，因此該方法也被公認(rèn)為目前為止劑量驗(yàn)證精確度最高的計(jì)算模型。

4.獨(dú)立算法驗(yàn)證在臨床療效QA中的應(yīng)用

自臨床上開始廣泛應(yīng)用調(diào)強(qiáng)技術(shù)之后，為確保調(diào)強(qiáng)放射治療的射野輸出劑量具有較高精確性，需要對放射治療的劑量進(jìn)行精確驗(yàn)證。雖然有很多計(jì)算模型都可以實(shí)現(xiàn)以劑量為基礎(chǔ)的患者個體化QA，但個體的治療計(jì)劃驗(yàn)證需要做到簡單且高效，QA工作量和患者的數(shù)量有直接關(guān)系，患者數(shù)量增加時QA工作量也隨之增加[4]。醫(yī)院是否能夠?yàn)榛颊咛峁┚哂懈咝缘膭┝框?yàn)證設(shè)備和驗(yàn)證方法，對于放射治療的效果會產(chǎn)生直接影響。患者的個體化QA應(yīng)僅用于對嚴(yán)重錯誤的檢查。也可以在患者治療計(jì)劃完成之后，進(jìn)行3個階段的檢查：①負(fù)責(zé)計(jì)劃設(shè)計(jì)的物理師應(yīng)直接分析劑量分布的正確性；②采用獨(dú)立計(jì)算機(jī)程序?qū)λ猩湟暗腗U進(jìn)行驗(yàn)算；③讓具有豐富經(jīng)驗(yàn)的物理師對所有資料進(jìn)行核對。

5.結(jié)語

總結(jié)來看，在劑量驗(yàn)證計(jì)算過程中，采用修正方法較為簡單，對于射野分布均勻的常規(guī)照射而言比較適用。但動態(tài)IMRT和VMAT技術(shù)的射野分布不均，劑量上存在很大梯度，單點(diǎn)或多點(diǎn)劑量驗(yàn)證無法準(zhǔn)確判斷照射劑量的準(zhǔn)確性，則需要更加復(fù)雜的計(jì)算模型以驗(yàn)證。蒙特卡羅算法可以說涵蓋所有放療的劑量驗(yàn)證，精度很高，但計(jì)算耗時過長，因此在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)不同模型的計(jì)算時間、精度以及軟件性價(jià)比，選擇合適的劑量驗(yàn)證模型。

[1]眭建鋒,高留剛,倪昕曄等.調(diào)強(qiáng)放射治療劑量驗(yàn)證工具與方法[J].國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志,2016,39(1):49-53.

[2]齊洪志,楊玉剛,郝潔等.二維半導(dǎo)體電離室矩陣在食管癌調(diào)強(qiáng)放射治療劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2017,14(2):15-17,18.

[3]丁艷秋,吳偉章,朱夫海等.ArcCHECK和EBT3膠片應(yīng)用于螺旋斷層放射治療劑量驗(yàn)證的比較研究[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2015,(9):31-34,35.

[4]曹劍云.調(diào)強(qiáng)放射治療劑量驗(yàn)證的發(fā)展[J].醫(yī)學(xué)信息，2015,(31):346-347.