陳俊穎，夏火生，趙劍，王莉新

北京燕化醫(yī)院放療科 （北京 102500）

劑量驗(yàn)證是調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在放射治療計(jì)劃執(zhí)行之前，必須通過(guò)驗(yàn)證設(shè)備對(duì)治療計(jì)劃劑量分布進(jìn)行模擬驗(yàn)證，只有達(dá)到預(yù)設(shè)的通過(guò)率方可實(shí)施治療，從而確保放射治療的安全性與準(zhǔn)確性。隨著科技的發(fā)展，放射治療的驗(yàn)證設(shè)備不斷地更新升級(jí)。Dolphin 驗(yàn)證設(shè)備是IBA 公司近年來(lái)新推出的三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)，已在國(guó)內(nèi)外得到應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)未有相關(guān)應(yīng)用的研究報(bào)道。我院已于2019年8月引進(jìn)該設(shè)備，并將其與Compass 軟件結(jié)合，配合醫(yī)科達(dá)Infinity 直線加速器開(kāi)展放射治療劑量驗(yàn)證。本研究結(jié)合我院放射治療科的應(yīng)用體會(huì)，對(duì)Dolphin 在IMRT 計(jì)劃三維劑量驗(yàn)證中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行初步探討，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備材料

瑞典醫(yī)科達(dá)I n f i n i t y 直線加速器，醫(yī)科達(dá)Monaco5.1治療計(jì)劃系統(tǒng)、MOSAIQ系統(tǒng)；比利時(shí)IBA公司的Dolphin和Compass軟件。其中，Dolphin可被直接掛在加速器機(jī)頭，且加速器機(jī)頭發(fā)出的射線可直接通過(guò)Dolphin的電離室被探測(cè)器探測(cè)到形成射線輸出的通量，隨后Compass軟件通過(guò)Dolphin測(cè)量到的射線通量根據(jù)蒙卡算法反推出劑量在患者CT圖像上的實(shí)際劑量分布以及劑量體積直方圖（dose-volume histogram，DVH），并和導(dǎo)入的計(jì)劃劑量進(jìn)行對(duì)比分析；與傳統(tǒng)的二維、三維矩陣不同，Dolphin內(nèi)置角度傳感器采用無(wú)線模式，無(wú)需電纜，擁有40 cm×40 cm的全射野輸出測(cè)量范圍，因直接掛機(jī)頭，故無(wú)需擺位且可在無(wú)線模式下直接測(cè)量計(jì)劃劑量。

1.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

隨機(jī)選取我院2020年1—8月收治的15例腫瘤患者，其中5例頭頸部腫瘤患者，對(duì)其采用的計(jì)劃方式為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）順時(shí)針180°到30°，逆時(shí)針30°到180°往返半?。▓D1為機(jī)架角度示意圖），評(píng)價(jià)的正常組織器官主要為脊髓、腮腺、下頜骨、喉咽等；5例肺部腫瘤患者，對(duì)其采用的計(jì)劃方式為動(dòng)態(tài)IMRT，評(píng)價(jià)的正常組織器官主要為脊髓、全肺、心臟等；5例盆腔部腫瘤患者，對(duì)其采用的計(jì)劃方式為VMAT 往返全弧，評(píng)價(jià)的正常組織器官主要為左右股骨頭、 膀胱、直腸、小腸等。

圖1 直線加速器機(jī)架角度示意圖

1.3 方法

將臨床醫(yī)師審批合格后的計(jì)劃經(jīng)MOSAIQ 系統(tǒng)排程傳至加速器，同時(shí)將計(jì)劃通過(guò)U 盤(pán)拷貝并導(dǎo)入Compass 軟件；將Dolphin 直接掛到加速器機(jī)頭，然后將加速器機(jī)架和小機(jī)頭均轉(zhuǎn)至0°，打開(kāi)Dolphin 電源；打開(kāi)電腦中的Beam Commission 軟件并連接無(wú)線，在確保幾何校準(zhǔn)和劑量校準(zhǔn)（平均每一兩個(gè)月校準(zhǔn)1次即可）無(wú)誤的情況下，加速器在Service 模式下打開(kāi)40 cm×40 cm 的射野給500跳劑量并對(duì)Dolphin 預(yù)熱測(cè)本底；待預(yù)熱測(cè)完本底后，加速器進(jìn)入臨床模式，計(jì)劃在MOSAIQ 系統(tǒng)中的質(zhì)量保證（quality assurance，QA）模式下直接出束并進(jìn)行劑量測(cè)量，然后將每例患者的測(cè)量結(jié)果保存到文件中；將通過(guò)Dolphin 測(cè)量的實(shí)際劑量文件導(dǎo)入Compass 軟件，同時(shí)將用U 盤(pán)拷貝的計(jì)劃通過(guò)Compass 軟件也導(dǎo)入進(jìn)來(lái)，經(jīng)Compass 軟件實(shí)現(xiàn)照射野通量劑量在患者CT 圖像上的劑量分布，反映患者三維解剖結(jié)構(gòu)上的真實(shí)受照情況，最終對(duì)比分析Dolphin 實(shí)測(cè)劑量與計(jì)劃劑量的DVH 及三維Gamma（3%，3 mm）值。

2 結(jié)果與分析

Dolphin 實(shí)測(cè)劑量與計(jì)劃劑量在患者定位CT 圖像上的三維劑量分布基本一致（以圖2、3為例），DVH 基本吻合（以圖4為例）；Dolphin 實(shí)測(cè)劑量與計(jì)劃劑量靶區(qū)及正常組織器官的體積Gamma 差異值均＜5%，即Gamma 通過(guò)率均＞95%，D99差異值＜5%，Dmean差異值＜3%，D1差異值＜3%（表1），在臨床上，計(jì)劃通過(guò)率＞95%時(shí)即可應(yīng)用于臨床治療。其中，VMAT 計(jì)劃普遍比動(dòng)態(tài)IMRT 計(jì)劃的Gamma 差異值稍大，分析原因?yàn)閂MAT 技術(shù)相比動(dòng)態(tài)IMRT 技術(shù)增加了角度自由度，投照過(guò)程機(jī)架角度隨著控制點(diǎn)改變，多葉準(zhǔn)直器同時(shí)進(jìn)行變化，增加了復(fù)雜程度。

表1 Dolphin 實(shí)測(cè)劑量與計(jì)劃劑量的差值及Gamma 通過(guò)率（%）

為對(duì)Dolphin 的計(jì)劃驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明，現(xiàn)對(duì)1例肺部腫瘤患者的計(jì)劃驗(yàn)證結(jié)果展開(kāi)介紹，患者的總肺大小為3 792.905 cm3，臨床醫(yī)師勾畫(huà)的計(jì)劃靶區(qū)中的同步推量區(qū)大小為304.638 cm3，計(jì)劃靶區(qū)大小為728.453 cm3；計(jì)劃為同步推量，處方劑量為計(jì)劃靶區(qū)中的同步推量區(qū)58.00 Gy，計(jì)劃靶區(qū)52.20 Gy，次數(shù)為29次。圖2～5分別為患者Dolphin 實(shí)測(cè)劑量由Compass 軟件分析并與治療計(jì)劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）計(jì)劃劑量進(jìn)行對(duì)比分析的直觀圖，由圖2與圖3對(duì)比可知，該肺部腫瘤患者TPS劑量分布與Dolphin 實(shí)測(cè)劑量分布基本一致；由圖4 可知，TPS 劑量DVH 與Dolphin 實(shí)測(cè)劑量DVH 基本吻合；由圖5 可知，該患者驗(yàn)證結(jié)果的Gamma 差異值均＜1%，通過(guò)Gamma 通過(guò)率=100%-Gamma 差異值計(jì)算，得出Gamma 通過(guò)率＞99%，符合Gamma 通過(guò)率＞95%的臨床要求。

圖2 1例肺部腫瘤患者的計(jì)劃劑量在橫斷面的分布

圖3 1例肺部腫瘤患者用Dolphin 測(cè)量并通過(guò)Compass 軟件重新計(jì)算劑量在橫斷面的分布

圖4 1例肺部腫瘤患者計(jì)劃劑量（虛線）與實(shí)測(cè)重建劑量（實(shí)線）的DVH 對(duì)比圖

圖5 1例肺部腫瘤患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證通過(guò)結(jié)果

3 討論

隨著放射治療設(shè)備的更新和技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)IMRT 和VMAT 技術(shù)日臻成熟與普及。與此同時(shí)，臨床對(duì)靶區(qū)劑量的精確性和正常組織器官的劑量限制提出了更高的要求，即對(duì)物理師的工作提出了更高的要求，其不僅應(yīng)設(shè)計(jì)出科學(xué)的治療計(jì)劃，還應(yīng)保證治療計(jì)劃被準(zhǔn)確有效地實(shí)施到放射治療中，這必須通過(guò)劑量驗(yàn)證系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證成了放射治療質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)[1]。

大部分醫(yī)院使用的二維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)和三維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)，如Mapcheck[2]和Arc check[3]，需要將計(jì)劃移植到模體重新進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證時(shí)實(shí)際設(shè)備出的射線束是移植到模體上的計(jì)劃，得到的也是在模體上的劑量分布情況，且二維劑量驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證計(jì)劃還需將機(jī)架角度均歸為0°；而應(yīng)用Dolphin 進(jìn)行劑量驗(yàn)證時(shí)的治療計(jì)劃無(wú)需重新進(jìn)行計(jì)算，只需將治療計(jì)劃在MOSAIQ 系統(tǒng)中以QA 模式出束即可，然后將測(cè)量到的劑量通過(guò)Compass 軟件重新計(jì)算反推到患者的定位CT 圖像上，可直觀地分析實(shí)際劑量在患者CT 圖像上的真實(shí)分布情況。同時(shí)，Dolphin 擁有40 cm×40 cm 的全射野輸出測(cè)量范圍，當(dāng)靶區(qū)較大時(shí)，傳統(tǒng)的劑量驗(yàn)證系統(tǒng)可能受模體可測(cè)量范圍大小的限制，不能測(cè)量到全部的輻射劑量，會(huì)丟失靶區(qū)部分體積的劑量，只在可測(cè)量的范圍內(nèi)形成劑量分布，不能全面反映靶區(qū)所有真實(shí)的劑量分布；而Dolphin 擁有全射野輸出測(cè)量范圍，因此在大靶區(qū)病例的應(yīng)用中顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，且Dolphin 與Compass 軟件結(jié)合[4-8]，可直接反映出實(shí)測(cè)劑量在患者定位CT 圖像上真實(shí)的三維劑量分布情況，從而幫助臨床醫(yī)師和物理師直觀地了解靶區(qū)和感興趣組織器官的具體劑量分布，以及通過(guò)DVH 和三維Gamma 值進(jìn)行直觀地對(duì)比分析。此外，Dolphin 是以無(wú)線連接模式進(jìn)行工作，當(dāng)進(jìn)行計(jì)劃劑量驗(yàn)證時(shí)可直接將設(shè)備掛在加速器機(jī)頭上，因此無(wú)需擺位，只需在機(jī)架和小機(jī)頭均處于0°狀態(tài)時(shí)打開(kāi)電源即可連接軟件的測(cè)量系統(tǒng)，省去了傳統(tǒng)劑量驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)模體進(jìn)行擺位和連接各種線攬的煩瑣過(guò)程，極大地提高了物理師的工作效率，避免了模體擺位可能產(chǎn)生的誤差，且用Dolphin 定期驗(yàn)證同一個(gè)計(jì)劃，通過(guò)對(duì)比分析每次的驗(yàn)證結(jié)果還可監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

綜上所述，Dolphin 不受靶區(qū)大小的限制適用于多種部位腫瘤的計(jì)劃驗(yàn)證，即使腫瘤靶區(qū)較大也能測(cè)量到靶區(qū)的全部計(jì)劃劑量，與Compass 軟件結(jié)合可直觀地反映出劑量的實(shí)際分布情況，且Dolphin 的應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，在IMRT 計(jì)劃驗(yàn)證中可以很好地發(fā)揮作用，保證腫瘤患者的放射治療安全。