固定鉛門射野鉛門到位誤差對調(diào)強計劃劑量的影響及解決辦法

石江偉 金建華 汪德文

【摘要】目的：在固定鉛門射野中平行于MLC葉片的鉛門到位精度會造成鉛門對運動投射葉片遮擋寬度的改變從而影響射線投射造成靶區(qū)劑量變化，本文研究其對靶區(qū)劑量的影響大小及如何提高計劃對固定鉛門射野鉛門到位誤差的容錯即在鉛門到位有誤差的情況下保證靶區(qū)劑量僅有微小變化。方法：①在模體上創(chuàng)建角五等分的六野計劃，兩個固定鉛門的00野分別照射靶區(qū)上下部分，照射上半部分的固定鉛門野鉛門Y1坐標依次取0.0—0.4，優(yōu)化后計算劑量;再給各計劃固定鉛門野的坐標±0.1后直接計算劑量，比較前后PTV中心軸上的劑量最小百分比（Dmin）的變化。②利用靜止閉合葉片遮擋鉛門的方法提高計劃對固定鉛門野鉛門到位誤差容錯：改變各個計劃固定鉛門射野的坐標使得鉛門始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計劃重新計算劑量。給這些新計劃的固定鉛門野的坐標±0.1，比較前后靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比Dmin的變化。使用MAPCHECK驗證各個計劃。結(jié)果：各個計劃固定鉛門射野的鉛門坐標Y1±0.1cm后，靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比（Dmin）的變化區(qū)間在0.1%—5.5%。利用靜止閉合葉片遮擋鉛門的方法提高計劃對固定鉛門野鉛門到位誤差容錯方法設(shè)計的新計劃，在給固定鉛門射野的鉛門坐標Y1±0.1cm后Dmin變化區(qū)間-0.1%—0.1%。MAPCHECK驗證各計劃中心軸劑量均與計算結(jié)果相符度高。結(jié)論：利用靜止閉合葉片遮擋鉛門的方法可以顯著降低由于鉛門到位誤差對靶區(qū)劑量的影響，降低鉛門到位誤差造成劑量投照的不確定性。

【關(guān)鍵詞】固定鉛門，葉片，劑量，誤差，容錯

【中圖分類號】F763 ? 【文獻標識碼】A ? 【文章編號】2026-5328（2021）06-038-03

引言

近年來隨著放射治療技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)強治療已經(jīng)越來越多地運用于臨床。調(diào)強放療相對三維適形放療可以產(chǎn)生高度適形的劑量分布并減少靶區(qū)周圍正常組織的劑量，但同時也會引起低劑量照射體積的增加[1-2]。近年來低劑量照射越來越受到重視，如一些學者發(fā)現(xiàn)V5、V10與放射性肺炎具有更加顯著的相關(guān)性[3]。減少肺的低劑量照射體積具有重要的意義[4]。而固定鉛門 （fixed jaw） 調(diào)強放射治療可以限制照射野的照射區(qū)域， 有效保護危及器官[5-6]，更加優(yōu)化了調(diào)強計劃。研究表明在宮頸癌和乳腺癌的調(diào)強放療中，固定射野鉛門技術(shù)有效降低患者正常組織的低劑量照射同時還能保證治療靶區(qū)的劑量覆蓋[7-8];胸中段食管癌調(diào)強放療，fj-IMRT 能夠顯著降低肺、心臟和全身的低劑量照射[9]。在固定鉛門射野中有一平行于MLC葉片的鉛門邊界在靶區(qū)上方（見圖1 Y1鉛門），此鉛門的到位誤差會造成鉛門對投射射線的葉片遮擋寬度的發(fā)生改變，進而影響射線投射，造成靶區(qū)出現(xiàn)劑量冷點及低劑量區(qū)域。使得計劃劑量對鉛門到位誤差的容錯（Tolerant）的降低;這點一直被忽視，還未有相關(guān)研究或文章對此作出說明。本文通過在計劃系統(tǒng)中改變鉛門的坐標模擬鉛門的到位誤差，比較靶區(qū)中心軸最小劑量百分比Dmin的變化△D的大小，發(fā)現(xiàn)△D與鉛門誤差改變寬度下的葉片對射線投射的多少成正相性。要提高計劃對固定鉛門射野鉛門到位誤差容錯，只要想方設(shè)法使得在鉛門到位誤差區(qū)間下的葉片始終靜止閉合即可。我們的做法是手動人為改變各個計劃固定鉛門射野的坐標使得鉛門始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計劃。臨床實踐中我們建議優(yōu)化計劃時使得固定鉛門射野邊界在MLC兩片葉片間隙處，這樣優(yōu)化后被鉛門遮擋的葉片靜止閉合，計劃完成后，手動給固定鉛門射野的鉛門坐標加0.1/0.2，從而實現(xiàn)靜止閉合葉片遮擋鉛門。

1 材料與方法

1.1 加速器和計劃系統(tǒng)

Eclipse8.6計劃系統(tǒng)，瓦里安23EX直線加速器，MAPCHECK2.0。

1.2 模體

模體為直徑16cm、高16cm的柱狀模體（即Body），CT值設(shè)為0 HU，PTV為一個直徑8cm高12cm的與Body同軸的柱狀靶區(qū)，User Origin設(shè)在柱體中心軸上。

1.3 計劃設(shè)計與驗證

創(chuàng)建角度為5等分角的6野計劃;計劃優(yōu)化時固定兩個0°的射野F1、F2的鉛門。F1野的鉛門坐標Y2取恒值6.8（為PTV上界外），Y1分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4（Y1取0時葉片對B30、B31所在的位置如圖1所示）;F2野的鉛門Y2取0，Y1取恒值8.3（PTV下界外）。相同優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化后計算劑量，復(fù)制這五個計劃給射野F1的鉛門坐標Y1±0.1cm，直接計算各個計劃的劑量。使用MAPCHECK驗證各個計劃（對比參數(shù)設(shè)為3、0.01）。我們重點對比的是固定鉛門射野的鉛門坐標Y1±0.1cm前后中心軸劑量的變化，鑒于MAPCHECK分辨率測量中適當調(diào)整其位置使得探頭位置在劑量變化處。

2 結(jié)果與分析

2.1數(shù)據(jù)獲取

利用Dose Profile工具，獲取PTV中心軸上以User Origin點為原點上不超過4 cm的劑量百分比圖找出最小劑量百分比值Dmin。結(jié)果如下表

由表可以看出射野F1鉛門Y1分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4時，鉛門到位若出±1mm的誤差時;△D（Dmin-0.1-Dmin、Dmin+0.1-Dmin）分別為（-5.5%與0.1%）、（-0.1%與0）、 （-0.4%與0.2%） （-0.2%與0.2%） （-2.0%與3.8%）。

由圖2可以直觀看出Y1=0時靶區(qū)中心軸劑量與給Y1±0.1后重新計算的差異，圖3的實際測量結(jié)果佐證了計算結(jié)果。給Y1±0.1重新計算得△D =5.6%，實測△D=5.4%。

2.2原因分析

觀察射野F1的葉片對B31對射線的投射，發(fā)現(xiàn)當Y1為0、0.1時葉片對B31靜止閉合，射線全被阻擋;當Y1為0.2、0.3時，B31葉片對小間隙快速運動，大量射線被遮擋住;Y1為0.4時，B31與緊鄰的B30運動基本一致少量射線被遮擋?？梢糟U門到位誤差導(dǎo)致靶區(qū)中心軸上的劑量最小百分比Dmin的變化△D與鉛門誤差改變寬度下的葉片對射線投射的多少成正相性關(guān)系。

2.3提高計劃對固定鉛門射野鉛門到位誤差容錯的方法

△D與鉛門誤差改變寬度下的葉片對射線投射的多少成正相性。要使△D很小就要使鉛門誤差改變寬度下的葉片對射線投射要小最好為靜止閉合。利用靜止閉合葉片遮擋鉛門的方法提高計劃對固定鉛門野鉛門到位誤差容錯：有兩種設(shè)計策略，一改變原始計劃固定鉛門射野的坐標使得鉛門始終在靜止閉合葉片1mm后，作為新計劃，以新計劃為治療計劃;二優(yōu)化計劃時使得固定鉛門射野邊界在MLC兩片葉片間隙處，這樣優(yōu)化后能保證被鉛門遮擋的葉片始終靜止閉合，計劃完成后，手動給固定鉛門射野的鉛門坐標加0.1/0.2，重新計算劑量作為治療計劃。這樣鉛門邊界始終在靜止閉合葉片的上，在鉛門到位精度0.1/0.2誤差下PTV劑量僅有微小變化。使用以上兩種方法設(shè)計的多個計劃給固定射野鉛門坐標±0.1后比較中心軸最小劑量百分比得出△D在（-0.1—0.1%）區(qū)間內(nèi)變化。MAPCHECK測量各個計劃比較中心軸劑量，結(jié)果高度相符。

3 討論

鉛門到位誤差造成的劑量變化還未有相關(guān)研究做出說明。如何造提高計劃劑量對鉛門到位誤差的容錯（Tolerant）這點也未有研究。國際輻射單位與測量委員會（ICRU）建議照射劑量的準確度±5%。表明從模擬到整個放射治療“鏈”中的不確定度都要小于5%[9]。對于潛在可能的PTV低劑量冷點及低劑量區(qū)域我們應(yīng)該是避免此不確定性因素的。本文利用改變鉛門坐標的方法模擬鉛門到位誤差對PTV劑量的影響，提供了一種新的研究思路;同時提出一種提高計劃靶區(qū)劑量對固定鉛門野鉛門到位誤差容錯的方法（即在鉛門到位有誤差時還能保證PTV劑量僅有微小變化）。這種方法的運用能夠減小由于鉛門到位精度對劑量的影響，使得計劃投照更準確、確定。然而這種方法還是有一定的繁瑣性。能不能直接在計劃系統(tǒng)設(shè)計中解決這一問題，我們給出的策略：①在計劃系統(tǒng)中優(yōu)化時使得固定鉛門射野的鉛門邊界下的葉片始終保持靜止閉合，同時限制此鉛門的位置坐標的可設(shè)置值（這些值下鉛門的邊界遠離葉片縫隙的距離要大于鉛門到位精度的誤差值）這樣就能從計劃系統(tǒng)中直接解決此問題。②設(shè)置一固定鉛門射野坐標值加值選項，劑量計算時自動給固定鉛門的鉛門坐標加一值，并且限制固定鉛門射野的位置坐標的可設(shè)置值只能取鉛門邊界在葉片縫隙的值。

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作者簡介：石江偉 ?1993.5，本科/初級工程師。江蘇省、泰州市、靖江市、中州路28號、靖江市人民醫(yī)院、放療科。郵編214500

通訊作者：金建華 南通市腫瘤醫(yī)院放療科物理技術(shù)組副主任，高級工程師。江蘇省、南通市、青年西路、南通市腫瘤醫(yī)院放療科。主要從事醫(yī)學放射物理、放療質(zhì)控研究

1. 靖江市人民醫(yī)院放療科 ?江蘇泰州 ?214500

2.南通大學附屬腫瘤醫(yī)院放療科 ?江蘇南通 ?226361