張惠玲，許會(huì)軍，吳小良，李靜，陳曉芳，趙鵬，劉朝興，李鵬

石家莊市第一醫(yī)院 放療科，河北 石家莊 050011

引言

調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）目的是實(shí)現(xiàn)靶區(qū)高度適形，降低危及器官受量。IMRT 的實(shí)施是利用多葉準(zhǔn)直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）的運(yùn)動(dòng)將大照射野分割成多個(gè)子野，對(duì)每個(gè)子野給予不同的劑量權(quán)重，實(shí)現(xiàn)臨床需求的劑量分布。為了確保IMRT 劑量的準(zhǔn)確性，需要日常檢測(cè)加速器MLC 的到位精度，多葉準(zhǔn)直器的位置偏差是影響劑量驗(yàn)證通過(guò)率的重要因素。Yan 等[1]報(bào)道MLC 2 mm 的系統(tǒng)誤差可以明顯降低IMRT 計(jì)劃的驗(yàn)證通過(guò)率。王清鑫等[2]報(bào)道對(duì)于MLC 1 mm 以內(nèi)的位置誤差，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)（Volume Rotation Intensity Modulated Arc Therapy Technique，VMAT）計(jì)劃驗(yàn)證對(duì)其不敏感，但2 mm 的位置誤差影響驗(yàn)證通過(guò)率。Mu等[3]在頭頸部IMRT 計(jì)劃中分別引入MLC 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，發(fā)現(xiàn)MLC 的隨機(jī)誤差高達(dá)2 mm 時(shí)，對(duì)計(jì)劃的劑量影響不明顯，而MLC 的系統(tǒng)誤差對(duì)于簡(jiǎn)單和復(fù)雜的IMRT 劑量影響較明顯，尤其對(duì)復(fù)雜IMRT 計(jì)劃更明顯。因此，減小MLC 系統(tǒng)誤差非常必要，有必要對(duì)MLC 的到位精度開展嚴(yán)格的質(zhì)量保證工作。本文研究了MLC 的系統(tǒng)偏差對(duì)胸部IMRT 計(jì)劃驗(yàn)證結(jié)果的影響，試圖通過(guò)三維半導(dǎo)體陣列Delta4 的驗(yàn)證結(jié)果來(lái)分析MLC 的葉片到位情況。

1 材料與方法

1.1 材料

飛利浦Pinnacle39.10 治療計(jì)劃系統(tǒng)，Elekta Synergy 直線加速器，40 對(duì)內(nèi)置多葉準(zhǔn)直器（MLC），Elekta-iViewGT（EPID）、Auto Cal 軟件系統(tǒng)，瑞典ScandiDos Delta4 三維半導(dǎo)體劑量驗(yàn)證系統(tǒng)。

1.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

本研究選取了9 例胸部腫瘤患者，其中肺癌5 例，胸腺瘤4 例IMRT 計(jì)劃。肺癌病例根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)3～5 個(gè)射野，胸腺瘤病例均設(shè)計(jì)5 野計(jì)劃，所有計(jì)劃單個(gè)射野平均子野數(shù)小于10 個(gè)，最小子野面積為7～10 cm2，最小子野機(jī)器跳數(shù)為8 MU（表1）。

表1 9例胸部患者治療計(jì)劃信息

1.3 MLC位置誤差檢測(cè)

利用Elekta 的EPID 配合AutoCAL 軟件自動(dòng)校準(zhǔn)MLC的位置偏差，Shameem[4]發(fā)現(xiàn)AutoCAL 能夠快捷、準(zhǔn)確地用于MLC 的日常QA，且檢測(cè)精度高于膠片。EPID 的探測(cè)器尺寸為0.4 mm，檢測(cè)時(shí)，輻射源到探測(cè)器的距離為160 cm（SSD=160 cm），AutoCAL 軟件將測(cè)到的圖像自動(dòng)縮為SSD=100 cm 時(shí)的比例分析，且此時(shí)探測(cè)精度達(dá)到0.25 mm。檢測(cè)內(nèi)容主要包括：射束輻射中心、機(jī)械中心、光射野重合性、MLC 葉片的高度、葉片側(cè)向平行度以及葉片的整體到位精度等。按照軟件的檢測(cè)提示發(fā)現(xiàn)A、B 方向葉片的整體偏差分別為-1.26 mm 和-1.42 mm。

1.4 劑量驗(yàn)證

Delta4 采用了2 塊交叉的半導(dǎo)體探測(cè)器陣列，共含有1069 個(gè)敏感面積為0.78 mm2的P 型圓柱型半導(dǎo)體探測(cè)器，每塊探測(cè)板的面積為20 cm×20 cm，位于直徑為22 cm，長(zhǎng)度為40 cm 的圓柱形有機(jī)玻璃體模中，中心6 cm×6 cm范圍內(nèi)，探頭間隔5 mm，其他范圍的探頭間距10 mm。使用Delta4 之前，在加速器上對(duì)其進(jìn)行參考劑量、相對(duì)劑量、絕對(duì)劑量和方向性刻度。

1.4.1 開野驗(yàn)證

加速器機(jī)架0°，10 cm×10 cm 開野，應(yīng)用Delta4 模體對(duì)比分析調(diào)整MLC 前、后的結(jié)果。

1.4.2 計(jì)劃驗(yàn)證

將9 例患者的治療計(jì)劃移植到Delta4 模體上，再次計(jì)算模體上計(jì)劃的劑量分布，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳至Delta4 劑量驗(yàn)證系統(tǒng)。

1.4.3 數(shù)據(jù)采集

應(yīng)用Delta4 Gamma 通過(guò)率分析軟件，比較Delta4 的測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果，Gamma 分析法分別選擇劑量差別（Dose deviation，DD）、距 離 符 合 度（Distance to agreement，DTA）及Gamma 通過(guò)率2%/2 mm、3%/3 mm、4%/4 mm的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比分析MLC 校準(zhǔn)前、后的劑量驗(yàn)證結(jié)果。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0 軟件對(duì)IMRT 劑量驗(yàn)證結(jié)果行單樣本t檢驗(yàn)，對(duì)MLC 校準(zhǔn)前、后的結(jié)果進(jìn)行配對(duì)t 檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 開野測(cè)量結(jié)果

圖1 中，MLC 校準(zhǔn)前，加速器機(jī)架0°，10 cm×10 cm開野通量圖1a 上顯示，B 方向存在劑量較低區(qū)域（藍(lán)色點(diǎn)示），統(tǒng)計(jì)圖上該區(qū)域分布在-10%以外（圖1b 黃色柱狀示）；MLC 校準(zhǔn)后，從通量圖1c 和統(tǒng)計(jì)圖1d 上明顯沒(méi)有劑量較低區(qū)域。

圖1 MLC校準(zhǔn)前、后10 cm×10 cm開野比較

2.2 計(jì)劃測(cè)量結(jié)果

9 例胸部患者IMRT 計(jì)劃MLC 校準(zhǔn)前和校準(zhǔn)后的2%、3%、4%DD 分別為（39.08±14.13）%和（58.37±10.55）%、（55.18±14.5）%和（77.17±10.62）%、（69.46±11.45）%和（86.73±7.74）%（表2）；2、3、4 mm DTA 分 別 為（65.53±12.64）%和（88.39±6.94）%、（86.72±6.41）%和（97.07±2.47）%、（96.00±2.89）%和（99.48±0.89）%（表3）；2%/2 mm、3%/3 mm、4%/4 mm Gamma 通過(guò)率分別為（62.89±14.33）%和（82.42±9.38）%、（84.49±11.61）%和（95.07±5.6）%、（95.53±4.49）%和（98.39±2.59）%（表4）。

表2 MLC調(diào)整前、后劑量差別（DD，%）

表3 MLC調(diào)整前、后距離符合度（DTA，%）

表4 MLC調(diào)整前、后Gamma通過(guò)率（%）

2.3 校準(zhǔn)前、后平均通過(guò)率的變化

DD、DTA、Gamma 通過(guò)率三種方法對(duì)于MLC 校準(zhǔn)前、后的平均通過(guò)率變化如下：應(yīng)用DD2%、3%、4%標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)前、后平均通過(guò)率分別增加了19.29%、21.99%、17.27%；DTA 2 mm、3 mm、4 mm 標(biāo) 準(zhǔn) 時(shí)，分別增加了22.86%、10.35%、3.48%；Gamma 通過(guò)率為2%/2 mm、3%/3 mm、4%/4 mm 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，分別增加了19.53%、10.58%、2.86%。三種標(biāo)準(zhǔn)中，隨著評(píng)價(jià)指標(biāo)的增大，平均通過(guò)率的變化減小，從中可以發(fā)現(xiàn)2%/2 mm評(píng)價(jià)指標(biāo)比4%/4 mm 評(píng)價(jià)指標(biāo)平均通過(guò)率變化更大，即對(duì)MLC 的校準(zhǔn)更敏感，更容易發(fā)現(xiàn)MLC 的位置誤差。

3 討論

IMRT 技術(shù)要求MLC 葉片具有到位精確、長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)重復(fù)性良好，一旦MLC 有了到位誤差，直接影響患者吸收劑量的準(zhǔn)確性。MLC 到位偏差的測(cè)量依賴于調(diào)強(qiáng)的模式、射野的機(jī)架角度以及直線加速器的特性等[5]，因此加速器質(zhì)控時(shí)，應(yīng)對(duì)MLC 的到位精度進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量保證工作[6-8]。筆者有一段時(shí)間在使用Delta4 對(duì)治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證結(jié)果普遍較低，10 cm×10 cm 的開野提示加速器B 方向劑量偏低，于是又使用加速器自帶的EPID 和AutoCAL 軟件檢測(cè)MLC 的到位精度，發(fā)現(xiàn)B 方向的偏差達(dá)到1.42 mm。

Mu 等[3]在文章中指出MLC 位置偏差有隨機(jī)偏差和系統(tǒng)偏差兩種，隨機(jī)偏差源于機(jī)械的不確定性、馬達(dá)動(dòng)力不足[6]、重力對(duì)部分角度葉片的影響；系統(tǒng)偏差是由葉片序列校準(zhǔn)偏差、光射野不一致性、半影等因素[9-11]引起。游濤等[12]在文章中人為設(shè)計(jì)MLC 的系統(tǒng)偏差將其引入到前列腺癌IMRT 計(jì)劃中，發(fā)現(xiàn)其劑量分布與原計(jì)劃相比會(huì)產(chǎn)生明顯的劑量偏差，并且偏差隨著MLC 系統(tǒng)偏差的增大而增大，從而導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)劑量的嚴(yán)重偏差。王猛[13]將MLC 的偏差引入到鼻咽癌IMRT 計(jì)劃中，發(fā)現(xiàn)Octavius4D三維驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)MLC 誤差較敏感。分析原因是由于，三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)量方式在劑量驗(yàn)證時(shí)，機(jī)架采用實(shí)際角度，測(cè)量結(jié)果考慮了重力因素對(duì)MLC 的影響，充分暴露了MLC 的位置偏差，而二維驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)架角度歸零，測(cè)量結(jié)果隱藏了重力對(duì)MLC 的影響。因此，同樣的病例、同樣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)三維驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果往往低于二維驗(yàn)證設(shè)備的結(jié)果[14-15]。

本文針對(duì)MLC 的位置誤差，對(duì)比分析了校準(zhǔn)MLC 前、后的10 cm×10 cm 開野和9 例胸部IMRT 劑量驗(yàn)證結(jié)果。校準(zhǔn)前10 cm×10 cm 開野的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖1b 上黃色柱狀顯示有一部分?jǐn)?shù)據(jù)分布在-10%以外，劑量偏低較多，此數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)通量圖1a 的藍(lán)色點(diǎn)狀區(qū)域，分析得出加速器B 方向的測(cè)量數(shù)據(jù)較計(jì)劃數(shù)據(jù)偏低較大，而校準(zhǔn)后的開野中此現(xiàn)象明顯消失，因此，開野的驗(yàn)證結(jié)果提示加速器B 方向的MLC 葉片有位置偏差。為了進(jìn)一步驗(yàn)證此結(jié)論，筆者選擇了9 例胸部計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證分析。計(jì)劃（表1）采用3～5野靜態(tài)調(diào)強(qiáng)，子野個(gè)數(shù)不多，計(jì)劃較簡(jiǎn)單，但是未校準(zhǔn)MLC 時(shí)的3%/3 mm Gamma 通過(guò)率普遍低于90%，結(jié)合前面開野結(jié)果的分析，筆者分別采用了DD、DTA、Gamma通過(guò)率三種方法對(duì)比分析了MLC 校準(zhǔn)前、后的驗(yàn)證結(jié)果，表2 和表3 的DD 和DTA 結(jié)果顯示，校準(zhǔn)前、后對(duì)比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在表4 中2%/2 mm Gamma 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)校準(zhǔn)前、后P=0.005，3%/3 mm 和4%/4 mm 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，P值均大于0.05，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即當(dāng)Gamma 分析方法選擇2%/2 mm 時(shí)可以發(fā)現(xiàn)MLC 位置誤差，當(dāng)放寬分析標(biāo)準(zhǔn)后，3%/3 mm 和4%/4 mm 均不能夠發(fā)現(xiàn)此誤差。筆者還對(duì)比了MLC 校準(zhǔn)前、后平均通過(guò)率的變化，明顯發(fā)現(xiàn)當(dāng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)放寬后，通過(guò)率差異變小，即對(duì)于MLC 的位置偏差更不敏感。

綜上所述，MLC 的系統(tǒng)偏差明顯影響Delta4 IMRT 驗(yàn)證結(jié)果，調(diào)強(qiáng)放療MLC 的葉片位置精度直接影響計(jì)劃驗(yàn)證的Gamma 通過(guò)率，IMRT 計(jì)劃驗(yàn)證通過(guò)率下降時(shí)應(yīng)考慮檢測(cè)MLC 的葉片位置精度。