Octavius 4D剂量验证系统应用及误差因素分析

雷伟杰，陆启勇

(徐州矿务集团总医院 放疗中心，江苏徐州221006)

Octavius 4D剂量验证系统应用及误差因素分析

雷伟杰，陆启勇

(徐州矿务集团总医院 放疗中心，江苏徐州221006)

本文首先阐述了Octavius 4D剂量验证系统原理及应用，对其用于VMAT放疗计划进行剂量验证的实施方法、验证方式等进行了分析，探讨了剂量验证误差的影响因素。

Octavius 4D；剂量验证；VMAT放射治疗

近年来，放射治疗领域中的精确放疗技术发展迅速，Axesse、Truebeam、Cyberknife、Tomotherapy及Vero 4DRT等精确放疗设备大量出现，使机械、患者摆位以及器官运动的位置误差大大减少。影像引导下的容积调强弧形及立体定向放射治疗技术等治疗模式已开始大量应用于临床。不同于常规IMRT技术，VMAT技术是以动态旋转的形式，同步连续地调节机架旋转速度、多叶准直器位置与运动速度以及剂量率等参数进行照射；其剂量率变化比较大，射野多且复杂，在计划和治疗时所涉及的不确定因素较多，为确保治疗的安全性与有效性，验证剂量的准确性就显得更为重要，对质量控制和质量保证的质控设备及质控人员均提出了较高的要求。

目前文献多为基于Compass、Delta-4及ArcCHECK等剂量验证系统对VMAT治疗计划进行剂量验证分析[1-4]。本文主要对德国PTW公司的Octavius 4D验证系统原理进行了阐述，对其用于VMAT放疗计划进行剂量验证如何实施、验证方式以及影响验证通过率的影响因素等进行了分析。

1 原理

Octavius 4D验证系统通过将传统的二维矩阵插入到一个可与加速器治疗机架同步旋转的固体水模体中，以保证射线束始终垂直电离室测量探头，无角度依赖性，完美采集患者计划的剂量信息，并利用模体中的能量PDD数据重建出三维空间剂量分布，实现计划剂量与测量剂量的三维对比，从而为VMAT计划的实施提供切实有效的质量保证，其位置设置如图1所示。

图1 Octavius 4D位置设置

验证系统包含Octavius 4D圆柱型等效固体水旋转模体，直径32.0cm，长度34.3cm，可正向、逆向旋转360°，其HU值为16，相对电子密度为1.016，物理密度为1.05g/cm3；Octavius 4D使用的二维矩阵共729个电离室探头，在27cm×27cm有效测量范围内均匀分布，电离室面积5mm×5mm，每个电离室中心间隔为10mm,分辨率为0.5mm；该电离室矩阵剂量范围：0.1～45Gy/min，0.2～1000Gy，分辨率≥1mGy，长期稳定性≤±1%，重复性≤±0.5%，线性≤±0.5%， 尺寸为30cm×42cm×2.2cm。

剂量分析使用VeriSoft 软件，可采用的分析对比方法有Gamma 2D、Gamma 3D、Local %Difference、DoN等，可提供LR Profile、TG Profile、Negative Slope Diagonal、Positive Slope Diagonal、Histogram Diagonal等结果对比方式。

2 应用

2.1 校准

校准前，确定已经校准了加速器的各项机械参数、绝对输出剂量等，加速器性能良好。

Octavius 4D验证系统的校准主要有三个方面。第一，进行绝对剂量校准。旋转机架，角度置在0°，使用平板固体水，照射野10cm×10cm，源皮距95cm。将0.6 cc指型电离室的有效测量点置于5cm等效水深度处，出束100MU，重复3次，获得绝对剂量平均值。将连接好的Octavius Detector 729二维矩阵有效测量面置于5cm等效水深度处，相同照射条件下测量得出绝对剂量校准因子。第二，进行方向性校准。将机架角置于0°，连接好角度传感器，调节治疗床使激光定位线与旋转模体中心标记线一致，启用角度自修正，通过观察及旋转机架验证角度一致性，完成方向性校准。第三，进行相对剂量校准。通过计划系统对Octavius 4D模体的CT图像制订6MV能量10cm×10cm射野、SSD=84cm(+/-1mm)、200MU的零度单野计划，得到模体等中心的期望值并输入至VeriSoft 软件中；同时使用加速器执行该计划，得到测量数据，分析比较两者得出相对剂量校准因子。

2.2 预热

设备摆放完成后开启电源，等待10min，确保设备已经适应外部环境，如温度等因素的影响。

Octavius 4D验证系统验证前需要进行预热，否则会影响验证结果精度[6]。出束600～800MU进行预热，照射野为27cm×27cm，照射面积覆盖所有电离室，确保二维矩阵探测器对剂量及剂量率响应的线性和稳定性；两次验证之间的间隔时间也需尽量缩短，Octavius 4D预热剂量与受照间隔时间敏感性特点如图2所示[6]。

图2 Octavius 4D预热与出束间隔时间敏感性曲线

2.3 验证计划的生成与测量

通过计划系统生成需要进行验证的病人VMAT QA计划，将QA计划通过放疗网络以DICOM格式传输至加速器执行治疗验证，并用连接好的Octavius 4D验证系统采集和保存实际测量的剂量数据。同时把放疗计划移植到Octavius 4D旋转模体的CT图像中进行QA计算，将得到的QA计划的剂量信息以DICOM格式导入至VeriSoft 分析软件中，对比实际测量的剂量分布结果与QA计划输出的剂量分布结果。

2.4 剂量验证

在VeriSoft 软件中，使用γ方法比较QA计划剂量分布与实际测量剂量分布的差异，该分析方法是Verisoft软件中的自动分析工具。γ分析方法[5]将距离和差异结合起来一起考虑，即给它们定义一个(接受/不接受)标准即γ值：如果两个参数(距离和差异)在都在γ值以外，则表示不接受比较结果；如果一个参数在γ值外，而另一个在γ值内的话，则比较的结果认为仍然是可以接受的。Octavius4D验证系统能够提供横断面、矢状面、冠状面的三维剂量对比，分析比较各患者计划γ通过率的差异，验证计划通过与失败以Gamma值的大小进行确定。

剂量误差标准和距离误差标准可以分别设置为剂量偏差2%、3%、5%，位移偏差2mm、3mm、5mm；阈值偏差范围为5%或10%，分析Gamma通过率；利用LR Profile、TG Profile、Positive Slope Diagonal、Negative Slope Diagonal等曲线，分析计划与实际测量产生的曲线吻合度。如图3所示，为一例腹部VMAT计划验证实例，其γ通过率为99.4%(3%/3mm)，计划计算的剂量结果与测量得到的剂量结果符合度较高。

3 误差影响因素分析

(1)计划系统，如算法不同、计算网格大小等影响。(2)加速器设备，如等中心误差、光野重合度及MLC位置精度等影响。(3)病人计划子野数目，如剂量分布复杂、剂量梯度变化大的靶区结构增加了复杂子野数量等，其剂量累加之和增大了误差。(4)剂量验证系统，温度、气压等测量环境因素均会影响其二维矩阵剂量响应；二维矩阵空间分辨率的大小、探测器的大小和间距与计划子野的最小宽度差距也带来测量误差[2]；不同测量状态也导致Octavius 4D验证设备的运行状态有差异，有文献[6]报道Octavius Detector 729在充分预热6～8Gy后与没预热情况下所测数据差异可达2%，两次测量的间隔也应尽量缩短，如两次测量间隔超过5min剂量响应相差1%，超过20min后剂量响应可相差2%。(5)人为因素，如模体摆位误差等。

以Axesse加速器及Octavius 4D剂量验证系统为例，分析旋转调强VMAT治疗计划剂量验证误差的精度影响因素，如图4所示。当计划验证通过率低时要综合考虑影响因素，查找具体原因，逐一排查，确保实际治疗时的可靠性。

图3 腹部VMAT计划验证实例

图4 影响因素

4 结论

容积调强放射治疗技术已经大量应用于临床，该治疗模式的复杂性以及对机器参数的精确度等均对QA工作提出了较高要求。Octavius 4D剂量验证系统操作简单便利，将成为一种常规有效的QA工具。对剂量验证中不通过的计划，要综合各种因素进行具体分析，查找具体原因，逐一排除，为临床开展常规的旋转调强放射治疗提供安全可靠的技术保障。

[1]谭丽娜，孙晓欢，马奎，等.三维剂量验证系统Delta4在容积旋转调强计划剂量验证中的应用[J].中国医学物理学杂志,2013,30(6):4497-4499.

[2]Neilson C, Klein M, Barnett R, et al. Delivery quality assurance with ArcCHECK [J]. Medical Dosimetry, 2013,38 (1),77-80.

[3]柏朋刚，李奇欣，陈开强等. COMPASS系统在鼻咽癌容积旋转调强剂量验证中的应用[J].中华放射医学与防护杂志,2012,32(3):304-307.

[4]Bedford JL,Lee YK,Wai P,et al.Evaluation of the Delta(4) phantom for IMRT and VMAT verification.Physics in Medicine and Biology，2009,54:167-176.

[5]Low D A, Harms W B, Mutic S, et al. A technique for the quantitative evaluation of dose distributions[J]. Med Phys, 1998, 25(5): 656-661.

[6]Conor K. McGarry, et al.Octavius 4D characterization for flattened and flattening filter free rotational deliveries.Medical Physics.2013,40(9)：091707--1-11.

Application of Octavius 4D Dose Verification System and Analysition of Dose Deviation Factors

LEI Wei-jie， LU Qi-yong

(Xuzhou Miner General Hospital, Xuzhou 21006,China)

The principle was described for the Octavius 4D dose verification system, and the implementation methods of VMAT plan dose verification and verification methods were analyzed. A tree diagram of factors which affected gamma passing rate was set up for checking reasons in dose verification of VMAT plans.

Octavius 4D;Dose verification;VMAT; Radiotherapy

2014-07-08

TH774

A

1002-2376(2014)12-0001-03