Perfexion伽玛刀单靶点照射的剂量分布变化

何 咏， 邓印辉

Perfexion伽玛刀单靶点照射的剂量分布变化

何 咏， 邓印辉

广州医科大学附属第二医院放射治疗科，广州 510260

目的 分析Perfexion伽玛刀不同扇区使用不同准直器单靶点照射的剂量分布变化。方法 设置单靶点照射，各扇区使用不同的准直器，在Gamma Plan上计算剂量分布，并将之与全部扇区使用相同准直器照射的剂量分布进行比较。结果 各扇区使用不同准直器照射，改变了等剂量线形状，有利于提高治疗的适形性；射线有效输出因子基本不变；缩小部分扇区准直器直径，高剂量区体积缩小更明显。结论 Perfexion伽玛刀可以提高放射外科的适形性，在低剂量区保持较好的剂量衰减。

放射外科； Perfexion伽玛刀； 剂量分布

瑞典医科达公司新一代Perfexion伽玛刀，在设计上将原来每个靶点201个源使用相同的准直器改进为192个源可分8个扇区独立选择准直器。本文探讨Perfexion伽玛刀单靶点照射，不同扇区选用不同的准直器，在剂量分布上发生的改变。

1 材料与方法

1.1 设备与软件

使用瑞典医科达公司Leksell Gamma-Knife-Perfexion，剂量计算使用Gamma Plan ver 10.0.1 for Perfexion，TMR10算法。

1.2 靶点设置

选用Simulate dosimetry phantom模型，单靶点照射，中心坐标为（100，100，100）。

8个扇区选取相同直径（16mm或8mm或4 mm）的准直器，分别简称为全16、全8或全4。在全16基础上，将其中1个扇区改变为8mm准直器的称为“16／1个8”；将其中相对2个扇区改为8mm准直器的称为“16／1对8”，将其中相邻2个扇区改为8mm准直器的称为“16／2个8”，将其中1个扇区关闭（Blocked）称为“16／1个B”，并以此类推。

1.3 剂量分布的测定

设定50%等剂量线给予50Gy剂量，在Gamma Plan上计算单靶点各种扇区组合照射的剂量分布和照射时间，测定20%～90%等剂量线覆盖体积，计算相应等剂量线的梯度系数（GI）。

照射体积由Measure功能测定，梯度系数的定义为:半处方剂量覆盖体积除以处方剂量覆盖体积［1］。例如处方剂量设在40%等剂量线，则40%等剂量线梯度系数为:20%等剂量线覆盖体积除以40%等剂量线覆盖体积，以此类推。

1.4 有效输出因子测定

16mm、8mm与4mm准直器的射线有效输出因子分别为1.000、0.900和0.814。因此，理论上7个扇区为16mm，1个扇区为8mm，焦点有效输出因子为:7／8×1＋1／8×0.9＝0.987 5，其它组合以此类推。将此理论值与Gamma Plan计算得到的实际焦点有效输出因子进行比较。

2 结果

2.1 焦点形状的变化

Perfexion伽玛刀改变了放射源分布位置与源准直系统的结构，实现了不同直径射线束聚焦在同一等中心点的照射方式。这种照射方式使单靶点照射可形成椭球形、不规则球形，甚至类正方体等不同的等剂量线分布形状。

2.2 照射体积比较

以全16照射，20%～90%等剂量线覆盖的体积为基准，将部分扇区改为8mm、4mm或者关闭（B），其20%～90%线覆盖的体积与相应基准体积相比，作折线图。结果如图1所示，当使用16mm与8mm或4mm组合照射，相同等剂量线覆盖的体积均比全16照射缩小，高剂量区尤为明显。但关闭部分扇区，低剂量区相同等剂量线覆盖的体积反而增大。以16／4个B照射为例，20%、30%及40%等剂量线覆盖体积分别为全16照射的1.24、1.18及1.10倍。

2.3 梯度系数比较

以全16照射，40%～90%等剂量线的梯度系数为基准，将部分扇区改为8mm、4mm或关闭（B），得到的相应等剂量线梯度系数与基准值的比，作折线图。由图2可见，16／8组合、16／4组合60%以上等剂量线的梯度系数大于全16。尤其16／4组合，等剂量线越高、4mm扇区越多，梯度系数越大。但低于60%的等剂量线的梯度系数变化不大。

2.4 焦点有效输出因子比较

设定相同的照射剂量，在Gamma Plan上计算组合扇区照射所需的时间除以全16照射时间得到的比值为焦点有效输出因子。由表1可见，Gamma Plan计算的各组合扇区照射的焦点有效输出因子与理论推算基本符合。靶点坐标为（100，100，100）时，16／1个8组合，无论8mm扇区位于什么位置，有效输出因子基本相同。但当靶点坐标移到（80，80，80）时，8mm扇区位于不同的位置，有效输出因子最大相差约0.61%。

图1 全16mm与部分扇区改变后照射体积比Fig.1 Irradiation volume ratio of the total 16mm and some changed sectors

图2 全16与部分扇区改变后梯度系数比Fig.2 Gradient index of the total 16mm and some changed sectors

表1 部分扇区改变后照射的焦点有效输出因子Table1 Effective output factors of some changed sectors

3 讨论

Perfexion伽玛刀8个扇区可独立选择准直器，使焦点的形状产生多种变化，运用得当可提高伽玛刀治疗的适形性。

伽玛刀治疗在靶区外剂量迅速衰减是其最显著的优越性［2］。文献报道，Perfexion伽玛刀靶区外剂量跌落较Cyber Knife使用100束射线聚焦的剂量跌落更为陡峭［3］。Perfexion伽玛刀在全16、全8及全4照射时，剂量分布与医科达公司前几代伽玛刀相似［4］。单靶点全4、全8或全16照射，60%以下等剂量线的梯度系数均小于3；但大于60%的等剂量线，全4照射的梯度系数明显高于全8或全16照射。梯度系数是一个比值，分母为处方等剂量线覆盖的体积。因此全16照射的梯度系数虽然很小，但半处方等剂量线到处方等剂量线的绝对距离大于全8和全4照射。

Perfexion伽玛刀单靶点照射，等剂量线相同时，16／8组合、16／4组合与全16相比，梯度系数有所上升，并且等剂量线越高，差异越明显。同时，由于高剂量覆盖体积下降显著，靶区内平均剂量降低。但60%以下等剂量线梯度系数变化不大，因此低剂量区剂量跌落仍陡峭。

关闭部分扇区（B），梯度系数变化并不大，但明显降低焦点剂量率、延长治疗时间，焦点剂量率过低可能降低放射生物学效应［56］。

综上所述，Perfexion改进了伽玛刀放射外科的适形性，照射效率与准直器有效输出因子相关。单靶点照射时，高剂量区梯度系数增加，16mm与4 mm扇区组合使用时尤为明显。低剂量区梯度系数变化不大，保持较好的剂量衰减。

［1］ Torrens M，Chung C，Chung H T，et al.Standardization of terminology in sterotactic radiosurgery:Report from the Standardization Committee of the International Leksell Gamma Knife Society:special topic［J］.J Neurosurg，2014，121（Suppl）:2-15

［2］ 刘锦全，齐斌，陈冬平，等.伽玛刀与IMRT推量治疗局部晚期鼻咽癌的剂量学对比［J］.广东医学，2012，33（14）:2131-2133.

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［5］ 杨伟志.三维立体定向放射治疗中的放射生物学问题和机遇［J］.实用肿瘤杂志，2004，19（2）:101-103.

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（2015-01-10 收稿）

Changes of Single Shot Dose Distribution in Gamma-Knife-Perfexion

He Yong，Deng Yinhui
Department of Radiotherapy，The Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University，Guangzhou 510260，China

Objective To examine the changes of dose distribution of single shot by using different collimators in the different sectors in Gamma-Knife-Perfexion.Methods The dose distribution was calculated in Gamma Plan after single shot was set up by using different collimators in different sectors.It was compared with that by using the same collimator in all sectors.Results The shape of isodose curve was changed when different collimators were used in each sector，which helped increase the treatment conformity.The effective output factors remained unchanged.The decrease in the volume in high dose region was more significant after the diameter of some collimators was reduced.Conclusion Gamma-Knife-Perfexion can promote conformal index of radiotherapy.In addition，the dose tapering worts well at the low dose region.

radiosurgery； Gamma-Knife-Perfexion； dose distribution

R815

10.3870／j.issn.1672-0741.2015.03.016

何 咏，女，1972年生，工程师，E-mail:isabella_he＠tom.com