金标伪影对CyberKnife射野剂量学影响的计算与测量

钱金栋，王运来，鞠忠建，王小申，周一兵

金标伪影对CyberKnife射野剂量学影响的计算与测量

钱金栋，王运来，鞠忠建，王小申，周一兵

目的：分析植入的金标在CT扫描时产生的金属伪影对CyberKnife射野的剂量学影响。方法：用CT模拟机对固体水进行扫描以获取金标不同深度位置的CT图像，在计划系统中，分别制作以电离室收集极为等中心的单射野照射计划，并将相应计划移植到指定金标伪影密度覆盖值的CT图像并执行计划进行测量。结果：金标的植入对等中心剂量的影响在0.5%左右，而伪影对剂量及相同深度离轴点处吸收剂量影响达3%，并随金标植入深度的增加而降低；给伪影指定密度覆盖值后，其对剂量的影响可降低至1%；金标伪影使得金标后方的百分深度剂量（percentage depth dose，PDD）有明显跌落区，伪影密度值的覆盖可以减少对PDD的影响；金标对偏心比（off-center ratio，OCR）的影响较小，但使OCR曲线相对稍加平坦。结论：通过伪影覆盖可有效降低金标伪影对剂量的影响。

CyberKnife；金标伪影；吸收剂量；密度覆盖

0 引言

CyberKnife计划系统MultiPlan标准剂量算法采用射线追踪函数，只考虑主要路径异质校正（有效路径长度），具有确定性计算方法固有的优势。剂量计算中的有效路径长度计算取决于与包含参考点的中心轴（CAX）垂直的平面的水有效路径长度，Cyberknife标称电压为6 MeV，康普顿效应为其主要作用形式，路径上电子密度相等时，则彼此等效，即

1 材料与方法

1.1 设备

PilipseBrillianceCT模拟机，AccurayCyberKnife，MultiPlan计划系统，PTW固体水，PTW UNIDOS静电计，PTW 0.125 cm3电离室，金标。

1.2 CT图像扫描

用CT模拟机对固体水模体进行层厚1.5 mm扫描，分别获取金标不同深度处和无金标的图像。金标由纯度99.99%的金制成为周围带有螺纹的圆柱体，规格为0.8 mm×5 mm，扫描时电离室有效测量点位于固体水深度50 mm处，电离室下方为60 mm的固体水，电离室收集极与金标长度方向在射野（BEV）方向观垂直，如图1所示。

图1 CT扫描图像

1.3 单射野计划的制作

在计划系统 MultiPlan中，勾画出电离室有效测量体积，选取直径60 mm的准直器，分别制作金标位于不同深度处的源轴距（source axisdistance，SAD）=800 mm，源皮距（source skin distance，SSD）=750 mm的等中心单射野照射计划，输出剂量为200 MU。伪影覆盖计划的制作：勾画出伪影区域，指定金标伪影对水的相对电子密度为1.0，移植相应上述单射野计划。

1.4 计算测量方法

从单射野计划生成的RT Dose文件中导出固体水中百分深度剂量（percentage depth dose，PDD）数据、沿CAX方向50 mm深度处离轴点处的吸收剂量及偏心比（off-center ratio，OCR）数据，并记录电离室有效测量体积的吸收剂量，Cyberknife输出剂量校准后，执行各相应单射野计划，测量固体水中50 mm深度处的吸收剂量。

2 结果

2.1 吸收剂量计算测量结果

吸收剂量计算测量结果见表1。经过测量计算，金标在不同深度时对剂量的影响较小（在0.5%左右），但金标产生的伪影对剂量的影响较大（达到3%）。给伪影指定相对电子密度覆盖值后，能将其对剂量的影响降低至1%左右，尤其是金标深度靠近测量深度时，通过伪影密度覆盖能大幅度降低伪影对剂量的影响，这对治疗时肿瘤内植入金标的准确剂量计算有很大的意义。

表1 吸收剂量计算测量结果

2.2 PDD计算测量结果分析

从单射野计划生成的RT Dose文件中导出的水模体中PDD数据如图2、3所示。沿射线方向，金标伪影对金标前方的PDD变化趋势影响较小，而金标及其伪影的存在，其后方的射线及次级电子的减少，有明显的剂量跌落区，伪影密度值的覆盖，降低了伪影对PDD的影响。

图2 45 mm深度处PDD数据图

图3 20 mm深度处PDD数据图

2.3 相同深度离轴点处吸收剂量

固体水模体中沿CAX方向50 mm深度处离轴点处吸收剂量（DΓ）如图4所示，伪影对相同深度离轴点处吸收剂量影响达3%，并随着金标植入深度及离轴距离的增加而降低。

图4 相同深度离轴点处吸收剂量

2.4 OCR计算测量结果分析

固体水中沿射野中心轴方向50 mm深度处的OCR曲线如图5所示。由于金标及伪影的存在，使靠近射野中心轴吸收剂量降低，而远离中心轴剂量变化小，所以OCR相对稍加平坦。

3 讨论

图5 OCR计算和测量结果

CyberKnife是新型全身肿瘤立体定向放射治疗外科设备[4-6]。CyberKnife放射治疗方法给予靶区照射高度精确性是其他放射治疗设备所不能企及的，不管是使用骨性结构，还是采用金标植入作为肿瘤靶区定位的参考标志，均可取得与使用刚性框架作为定位参考标志相同的空间准确性，而且克服了传统金属框架的有创性和不能保证精确摆位的重复性，以及受限于单次照射和通常要求其所治病灶直径不能超过3 cm的缺陷[7]。它采用实时影像引导及同步动态追踪等技术，确保了治疗的准确性与重复性。

部分肿瘤浸润在体部软组织内，缺少可被追踪的骨性结构，不能利用骨性标记进行影像引导，在射波刀治疗前需要肿瘤内部或周边植入金标作为追踪标记行影像引导，可有效追踪肿瘤的位置[8-10]。但是，由于金标的CT值大，在进行扫描时，不可避免地会产生金属伪影，并且在临床观察中，伪影区域面积较大，这在很大程度上影响实际CT值映射的电子密度值，影响剂量计算的精确度。而厂家的技术指导中，建议给金属伪影指定新的电子密度值，指定的参考值为金标附近组织的电子密度值。目前没有相关的文献报道金标及其伪影对吸收剂量具体的影响。笔者通过单射野计划的计算、执行，研究了金标伪影对射野剂量学方面的影响，从文中的分析可以看出，植入的追踪标记金标主要通过伪影的形式影响其后方的剂量分布，影响较大达3%。为了肿瘤区剂量计算的准确性，金标应植入在肿瘤区域内或距离肿瘤较近处；此外，还可以通过伪影覆盖有效提高肿瘤区剂量计算的精确性。

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（收稿：2014-05-07 修回：2014-08-10）

Calculation and measurement of effect of gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry

QIAN Jin-dong1,WANG Yun-lai2,JU Zhong-jian2,WANG Xiao-shen2,ZHOU Yi-bing1
(1.Institute of Cancer Research of the PLA,Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University,Chongqing 400037,China;2.Department of Radiation Oncology,General Hospital of the PLA,Beijing 100853,China)

ObjectiveTo analyze the influences of the gold marker artifact on CyberKnife field dosimetry during CT scanning.MethodsSolid water was scanned with CT simulator to obtain CT images with the gold marker at different depths. In the planning system,some single field radiation scheme was established with ionization chamber collector as the isocenter,and then the scheme was applied to the CT images with the specified artifact density for measurement.Results The gold marker had influences on the isocenter dose by 0.5%,and the artifact had influences on the dose and the offaxis absorbed dose at the same depth by 3%,which increased with the depth of the gold marker.When gifted with the fixed overlay for the artifact density,the artifact had influences on the dose by 1%.The gold marker artifact resulted in an apparent drop zone for the percentage depth dose (PDD)behind the marker,which could be weakened by the overlay of the artifact density.The marker made OCR curve flattened with few influences on it.ConclusionThe overlay for the artifact decreases the effects of the gold marker artifact on the dose.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（11）：92-94]

CyberKnife;gold marker artifact;absorbed dose;density overlay

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）11-0092-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.11.092

钱金栋（1986—），男，工程师，主要从事放射治疗质控与安全方面的研究工作，E-mail：zhuben86@126.com。

400037重庆，第三军医大学新桥医院全军肿瘤研究所（钱金栋，周一兵）；100853北京，解放军总医院放疗科（王运来，鞠忠建，王小申）