汪志，王成，唐虹，洪浩，李銳，陳香存，童鑄廷，王凡

安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，a.放療科；b. 醫(yī)工部，安徽 合肥 230022

基于PTW Seven29TM二維電離室矩陣的調(diào)強放療計劃劑量驗證

汪志a，王成b，唐虹a，洪浩a，李銳a，陳香存a，童鑄廷a，王凡a

安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，a.放療科；b. 醫(yī)工部，安徽 合肥 230022

目的 探討利用PTW Seven29TM二維電離室矩陣驗證調(diào)強放療計劃的可行性。方法 選取70例腫瘤患者（頭頸部腫瘤15例，胸部腫瘤30例，腹部腫瘤25例）。在Pinnacle 9.8計劃系統(tǒng)中設(shè)計相應(yīng)的調(diào)強放療計劃，然后將調(diào)強放療計劃移植到驗證模體上。在加速器上對放療計劃進行驗證并利用PTW Seven29TM測量相應(yīng)的劑量分布，采用Gamma分析法比較計劃系統(tǒng)的理論輸出數(shù)據(jù)和PTW Seven29TM實際測量數(shù)據(jù)的差異。結(jié)果 頭、胸、腹部腫瘤患者調(diào)強放療計劃的Gamma通過率（3 mm，3%）分別為：95.29%±2.46%，96.11%±2.66%和96.03%±1.98%，表明所有患者的調(diào)強放療計劃均能夠滿足臨床需要。結(jié)論 使用PTW Seven29TM二維電離室矩陣驗證調(diào)強放療計劃簡便、可行。

二維電離室矩陣；調(diào)強放療計劃；劑量驗證；Gamma通過率

調(diào)強適形放射治療（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）是一種先進的放射治療方法，能夠在提高靶區(qū)劑量的同時更好地保護危及器官。不過，基于多葉準直器的IMRT技術(shù)由于其產(chǎn)生子野的隨機多樣性可顯著增加其治療計劃驗證結(jié)果的不確定性，因此必須對其治療計劃進行劑量學驗證。二維探測器陣列測量設(shè)備將多個半導體或電離室排成二維探測器陣列，具有良好的劑量學特性、幾何分辨率和劑量線性度，配備相應(yīng)的測量分析軟件，可用于放射治療設(shè)備以及IMRT技術(shù)日常的質(zhì)量控制[1-4]。本研究利用本院現(xiàn)有的PTW Seven29TM二維電離室矩陣來驗證IMRT計劃，效果滿意，報道如下。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 二維電離室矩陣

采用由德國PTW公司生產(chǎn)的Seven29TM二維電離室矩陣，每個電離室在出廠時均用Co60線進行校準，校準系數(shù)以矩陣文件形式列出，可保證每個電離室測量結(jié)果的一致性，僅需在每次臨床應(yīng)用前對其中心電離室進行交叉刻度[5]。儀器本身可以測量溫度和氣壓并自動進行校正，因此它可以準確地測量絕對劑量分布。二維電離室矩陣的劑量特性具體參數(shù)見表1。

表1 PTW Seven29TM二維電離室矩陣的劑量特性參數(shù)

1.1.2 驗證模體

采用PTW R3固體水，在二維電離室矩陣下方使用厚度為5 cm，面積為30 cm×30 cm的固體水，考慮到有效測量點位于矩陣平面下7.5 mm，在矩陣上方也放置厚度為4.2 cm，面積為30 cm×30 cm的固體水。固體水技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 PTW RW3等效固體水技術(shù)參數(shù)

1.1.3 治療計劃系統(tǒng)

采用飛利浦公司Pinnacle 9.8逆向調(diào)強計劃系統(tǒng)軟件，內(nèi)置DMPO算法。

1.1.4 加速器

采用德國西門子Artiste加速器，內(nèi)置80對葉片，能量為6 MV，劑量率為300 MU/min。

1.1.5 研究對象

隨機選擇2014年9月～2015年5月于本院接受調(diào)強放療的70例腫瘤患者，其中頭頸部腫瘤15例（鼻咽癌8例，其他腫瘤7例）；胸部腫瘤30例（食管癌14例，肺癌9例，乳腺癌4例，其他腫瘤3例）；腹部腫瘤25例（宮頸癌17例，其他腫瘤8例）。

1.2 方法

1.2.1 計劃移植

在Pinnacle 9.8計劃系統(tǒng)中對70例患者設(shè)計相應(yīng)的調(diào)強放療計劃，隨后將優(yōu)化后的IMRT計劃復制到矩陣與驗證模體的組合中。為消除加速器機架角度對電離室的影響，將機架角度全部歸零，其他射野參數(shù)（射野、子野、MU）不變，進行劑量計算。為保證后續(xù)Gamma分析的精確度，計算柵格不應(yīng)超過吻合距離的1/3[6]，本研究的計算柵格設(shè)置為3 mm×3 mm×3 mm，以保證在劑量梯度較大區(qū)域內(nèi)Gamma值計算的精確性。

腎臟脂毒性與糖尿病腎病密切相關(guān)。糖尿病患者及糖尿病動物模型的腎臟脂質(zhì)合成代謝增加、脂質(zhì)分解代謝抑制，導致脂質(zhì)堆積，進而引起炎癥反應(yīng)，損傷腎臟細胞[5-7]。研究腎臟脂毒性對于糖尿病腎病的早期防治具有重要意義。研究[8]提示，肥胖相關(guān)腎損害除腎小球肥大外，還有腎小球基膜增厚、系膜基質(zhì)增多及腎內(nèi)炎癥因子增多。這些病理改變導致腎小球硬化及腎小管基質(zhì)硬化，進而導致終末期腎病[4]。本研究采用高脂喂養(yǎng)誘導大鼠腎臟脂毒性，發(fā)現(xiàn)HF組大鼠體質(zhì)量、FFA水平明顯升高，MAU、ACR升高，同時造成腎臟損害；小檗堿使上述改變明顯改善。

1.2.2 劑量測量

二維電離室矩陣與驗證模體按CT掃描要求組合后置于加速器治療床上，測量中心與加速器等中心點重合，測量平面與加速器等中心處于同一平面，模體平面SSD為95 cm，執(zhí)行機架角歸零后的IMRT計劃并啟動二維電離室矩陣進行劑量測量。測量前，二維電離室矩陣須先預(yù)熱5 min以上，并進行置零以消除本地劑量，隨后給予大劑量（10 Gy）照射，使之達到電離平衡，觀察其氣溫、氣壓值并將數(shù)據(jù)輸入至測量軟件MatrixScan，然后開始進行劑量測量。

1.2.3 計劃驗證評估

使用配套的VeriSoft軟件對70例腫瘤的患者調(diào)強放療計劃實測數(shù)據(jù)和計劃數(shù)據(jù)進行Gamma分析，Gamma指標限定條件為3%（劑量誤差）/3 mm（位置誤差）。

2 結(jié)果

70例腫瘤患者調(diào)強放療計劃的Gamma總通過率為95.91%±2.38%，均高于90%，可滿足臨床需求；頭、胸、腹部腫瘤患者調(diào)強放療計劃的Gamma通過率（3 mm，3%）分別為：95.29%±2.46%，96.11%±2.66%和96.03%±1.98%。70例患者Gamma總通過率的頻數(shù)分布，見圖1。

圖1 70例患者Gamma通過率頻數(shù)分布圖

3 討論

雖然ICRU83號報告建議治療計劃的接受標準可以放寬至5%/5 mm[13]，但國內(nèi)外同行基本都遵循文獻[6,14]所建議的治療計劃的接受標準：3%/3 mm條件下，Gamma通過率達90%以上即認為該治療計劃是合格的。本組實驗結(jié)果顯示，70例患者治療計劃的Gamma通過率均大于90%，表明患者的IMRT計劃是可以實施的。

在本研究中，所有治療計劃都需要在機架角度歸零后才能進行驗證，無法實現(xiàn)實際角度下的劑量驗證，忽略了驗證機架的轉(zhuǎn)動誤差、重力對多葉準直器葉片走位精確度的影響和治療床對劑量分布的影響等。造成該現(xiàn)象的主要原因是由于二維矩陣探測器是將微型探測器排列在一個平面中，對同一射野，各探測器接收到的射線入射角度不完全相同，在射野中心軸與探測器平面不垂直的射野中測量時，特別是當射線平行穿過探測器平面時，需要考慮二維矩陣探測器的方向性響應(yīng)[15]，因此在使用二維矩陣時必須消除機架角度對電離室矩陣的劑量學影響，這使得二維電離室矩陣在放療計劃質(zhì)量保證和質(zhì)量控制中的應(yīng)用有一定的限制。另外，二維測量的特性決定了其只能截取冠狀面的劑量數(shù)據(jù)進行驗證，無法對橫斷面和矢狀面的劑量數(shù)據(jù)進行驗證，從而導致評估結(jié)果有一定的片面性。目前市場上已出現(xiàn)了一批全新的三維驗證工具（Delta4、ArcCheck等），可以在真實機架旋轉(zhuǎn)的情況下，實時測量三維空間的劑量分布。再者，二維電離室矩陣上方擺放的是均勻的PMMA模體，而真實人體結(jié)構(gòu)由一系列非均勻組織構(gòu)成，因此計劃系統(tǒng)在非均勻組織中計算的誤差遠大于均勻組織。同時，本研究所采用的二維矩陣探測器電離室的間隔為10 mm，在平面劑量驗證過程中，有可能會漏掉某些劑量信息，或在劑量梯度較大的區(qū)域內(nèi)會產(chǎn)生較大的測量誤差，相對于膠片（亞毫米級）平面劑量測量而言，空間分辨率也不夠高[15]。目前腫瘤放療患者眾多，如何在短時間內(nèi)完成對每例患者治療計劃的驗證對于臨床工作來說仍然是重大挑戰(zhàn)，綜合考慮經(jīng)濟、時間等因素，二維矩陣仍然是現(xiàn)階段調(diào)強放療計劃驗證的主流測量手段。

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Dosimetric Verifi cation for Intensity-modulated Radiation Therapy Based on PTW Seven29TMTwo-dimensional Ion Chamber Array

WANG Zhia, WANG Chengb, TANG Honga, HONG Haoa, LI Ruia, CHEN Xiang-cuna, TONG Zhu-tinga, WANG Fana
a.Department of Radiation Oncology; b.Department of Medical Engineering, the First Hospital of Anhui Medical University, Hefei Anhui 230022, China

Objective To investigate the feasibility of dosimetric verification for Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT) based on the Seven29TMtwo-dimensional ion chamber array (2D-array). Methods The IMRT plans of 70 tumor patients (15 patients with head and neck neoplasm, 30 with thoracic neoplasm, 25 with abdominal neoplasm) were designed with Pinnacle 9.8 and copied to dosimetric phantom. The results of IMRT plans were imported to linear accelerators (Siemens Artiste) and the plans were executed. The delivered dose distribution were measured by the Seven29TMand compared with the planned dose distribution. Results The results of Gamma of patients with head and neck, breast, abdomen were 95.29%±2.46%, 96.11%±2.66% and 96.03%±1.98% with a standard error of 3 mm and 3%. The radiation therapeutic regimens all meet the clinical needs of all patients examined. Conclusion The IMRT plans can be verifi ed with PTW Seven29TMin a simple and feasible way.

two-dimensional ion chamber array; IMRT plans; dosimetric verifi cation; Gamma pass rate

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.035

1674-1633(2016)01-0116-03

2015-07-16

2015-08-03

國家自然科學基金（No.81201743）。

王凡，主任醫(yī)師，博士生導師。

作者郵箱：wang_zhi81@163.com