瓦里安加速器高分辨多叶准直器位置偏移对前列腺癌调强放射治疗剂量分布的影响

游 涛，陈 飞，龚筱钦

（江苏大学附属医院放疗科，江苏镇江212001）

瓦里安加速器高分辨多叶准直器位置偏移对前列腺癌调强放射治疗剂量分布的影响

游 涛，陈 飞，龚筱钦

（江苏大学附属医院放疗科，江苏镇江212001）

目的 评价高分辨多叶准直器（HDMLC）位置偏移对前列腺癌调强放射治疗（IMRT）在不同剂量率下剂量分布的影响，为多叶准直器（MLC）的日常质量控制提供参考。方法 选取2014年2月至2015年4月32例前列腺癌患者，使用9个照射野IMRT计划进行放射治疗，射野间隔40°，使用瓦里安Turebeam STX加速器HDMLC、Eclipse治疗计划系统，模拟每个计划在下列条件下引入固定数值（0.3、0.5、1.0、2.0 mm）的MLC位置偏差：（1）MLC X1X2方向同时扩大；（2）MLC X1X2方向同时缩小。每个计划结果的比较使用以下2个指标：（1）95%等剂量线适形指数（95%CI）；（2）直肠最高剂量（Rectum Dmax）。结果 （1）如果MLC沿X1X2准直器方向扩大偏移大于或等于0.3 mm，则95%CI下降，Rectum Dmax增加，并且这种影响与剂量率和偏移量的增大成正比；（2）如果MLC沿X1X2准直器方向缩小偏移大于或等于0.3 mm时，95%CI先增加到峰值；如果MLC缩小偏移大于或等于1.0 mm时，95%CI迅速下降，且剂量率越高下降越明显；然而，Rectum Dmax呈明显减少趋势，并且这种减少与剂量率和偏移量的增大成正比。结论 HDMLC的叶片位置误差大于0.3 mm时，前列腺癌的IMRT计划会发生大量的剂量偏差，并且这种偏差随着剂量率的增加更加明显，因此MLC日常质量保证应将MLC平均位置误差控制在0.3 mm以内。

前列腺肿瘤； 放射治疗剂量； 多叶准直器； 位置偏移

随着调强放射治疗（IMRT）技术越来越广泛的应用，作为IMRT的关键设备[1]，多叶准直器（MLC）对于实现靶区剂量、保护危及器官起着至关重要的作用，而MLC的到位精度对于IMRT的剂量分布有着重要的影响，机械误差、通讯延迟、重力影响[2]、叶片间摩擦力变化、驱动马达故障都能导致MLC位置的偏移，即使微小的偏移也会导致剂量分布的变化[3-5]。前列腺癌的病灶和直肠等危及器官距离非常近，要实现靶区高剂量区域和临近的直肠保护区域间剂量的迅速跌落，MLC的位置精度则显得更为重要[6]。由于MLC随机偏移的产生存在不确定性和随机性，本研究主要探讨不同剂量率[7]下瓦里安Turebeam STX加速器高分辨多叶准直器（HDMLC）叶片整体的位置偏移[8-9]对前列腺癌放射治疗计划实际剂量分布所产生的影响。

1 资料与方法

1.1 资料来源 选取2014年2月至2015年4月江苏大学附属医院前列腺癌放射治疗患者32例，由主任医师勾画肿瘤靶区，处方剂量每次6 Gy。

1.2 方法

1.2.1 仪器与设备 瓦里安TurebeamSTX加速器；HDMLC 120-Leaf多叶光栏，中间32对叶片等中心投影宽度为2.5 mm，两侧各14对叶片等中心投影宽度为5.0 mm，可形成最大射野22 cm×40 cm；治疗计划系统[10]为瓦里安Eclips 11.0计划设计与MLC文件修改。

1.2.2 治疗中心选择 以病灶重心为计划等中心。

1.2.3 计划设计 标准IMRT计划9个照射野[10]，每个射野间隔40°，在6X、6X_FFF能量的不同剂量率下进行计划优化，各能量计划先在400剂量率下进行优化，然后更改为不同剂量率DR 200、400、600（6X），DR 400、600、800、1 000、1 200、1 400（6X_FFF）重新进行MLC叶片运动计算。

1.2.4 误差引入 得到各能量下不同剂量率的IMRT计划，将每个计划下的射野MLC文件导出，通过Matlab自编程序编辑MLC文件：（1）将A、B两组叶片整体向两侧增大各+0.3、+0.5、+1.0、+2.0 mm（与原计划MLC叶片位置相比偏移0.3、0.5、1.0、2.0 mm，但每对叶片端面距离不变）作为Ⅰ组；（2）将A、B两组叶片整体向内侧闭合各-0.3、-0.5、-1.0、-2.0 mm（与原计划相比每对叶片端面距离分别缩小0.6、1.0、2.0、4.0 mm）作为Ⅱ组；将修改后MLC文件导回原计划相对应的各个射野下，其余计划参数不变，在Turebeam STX加速器上执行验证计划，使用自动治疗模式。

1.2.5 测量与对比 通过治疗计划系统瓦里安 Eclips 11.0将原始计划和引入位置偏移计划进行比较，通过95%等剂量线适形指数（95%CI）、直肠最高剂量（Rectum Dmax）2个指标来评估HDMLC的位置偏移对于前列腺癌放射治疗在不同能量和剂量率下剂量分布的影响。

CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），VTref—参考等剂量线与靶区重叠部分体积，VT—靶区体积 ，Vref—参考等剂量线体积。

2 结 果

2.1 如果MLC沿X1X2准直器方向扩大偏移大于或等于0.3 mm，则95%CI最大可下降40%（图1），Rectum Dmax增加可达19%（图2）；并且这种影响与剂量率和偏移量的增大成正比。

2.2 如果MLC沿X1X2准直器方向缩小偏移大于或等于0.3 mm，95%CI先增加，在0.5 mm时到峰值（射野面积缩小原射线的贡献增加）；当MLC缩小偏移大于或等于1.0 mm时，95%CI迅速下降，且剂量率越高下降越明显；然而，Rectum Dmax呈明显减少趋势，并且这种减少与剂量率和偏移量的增大成正比（图3、4）。

图1 MLC沿X1X2方向增大时95%CI的变化趋势

图2 MLC沿X1X2方向增大时Rectum Dmax的变化趋势

图3 MLC沿X1X2方向缩小时95%CI的变化趋势

图4 MLC沿X1X2方向缩小时Rectum Dmax的变化趋势

3 讨 论

由于前列腺癌的病灶和直肠等危及器官距离非常近，IMRT靶区高剂量区域和直肠保护区域间剂量跌落梯度陡峭，MLC的位置精度对于剂量分布的影响十分明显，当瓦里安Turebeam STX加速器HDMLC的整体位置误差大于0.3 mm时，前列腺癌IMRT计划的剂量分布与原始计划相比会产生明显的剂量偏差：95%CI、Rectum Dmax有明显偏差，而且随着剂量率和偏移量的增加偏差更加显著。这将会导致肿瘤靶区剂量严重不足，而直肠等危及器官照射量明显增加，从而增加肿瘤局部控制失败和直肠等危及器官并发症的风险；IMRT技术中必须大量使用MLC，这就增加了MLC产生位置偏移的概率，通过此研究所得结果分析，HDMLC的日常质量控制过程中应力争将平均位置偏移控制在0.3 mm以内，以减少因MLC位置偏移引起的患者实际照射剂量偏差。

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[3]Kamath S，Sahni S，Palta J，et al.Algorithms for optimal sequencing of dynamic multileaf collimators[J].Phys Med Biol，2004，49（1）：33-54.

[4]Low DA，Sohn JW，Klein EE，et al.Characterization of a commercial multileaf collimator used for intensity modulated radiation therapy[J].Med Phys，2001，28（5）：752-756.

[5]李长虎，徐利明，滕建健，等.瓦里安加速器动态治疗日志文件在多叶准直器到位精度检测中的应用研究[J].中华放射肿瘤学杂志，2010，19（6）：552-554.

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Influence of position deviation of Varian accelerators high definition multi leaf collimator on dose distribution in intensity modulated radiotherapy of prostate cancer

You Tao，Chen Fei，Gong Xiaoqin
（Department of Radiotherapy，Affiliated Hospital of Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212001，China）

Objective To evaluate the influence of position deviation of high definition multi leaf collimator（HDMLC）on the dose distributionunderdifferentdose ratesinthe intensitymodulatedradiotherapy（IMRT）ofprostate cancer.Methods 32patients with prostate cancer from February 2014 to April2015 were selected and performed the radiotherapy by using the IMRT planning with 9 irradiation fields，the irradiation interval of 40°，Varian Truebeam accelerator HDMLC，Eclipse treatment planning system，the MLC position deviation of introduced fixed numerical values（0.3，0.5，1.0，2.0 mm）for each planning was under the following conditions：（1）simultaneous enlargement of MLC X1 and X2 directions；（2）simultaneous shrink of MLC X1 and X2 directions. The two indexes were used for the comparison of each planning results：（1）the 95%isodose line conformal index（95%CI）；（2）the rectum maximum dose（rectum Dmax）.Results （1）If MLC amplified deviation at the MLC X1X2 collimator directions≥0.3 mm，95%CI was decreased，while rectum Dmax was increased，moreover this influence was directly proportional to the enlargement of dose rate and deviation amount；（2）if the MLC shrunk deviation atthe MLC X1X2 collimator directions≥0.3 mm，95%CI was firstly increased to the peak value；if MLC shrunk deviation≥1.0 mm，95%CI was rapidly dropped，moreover the higher the dose，the more obvious the drop；however，rectum Dmax showed a obviously decreasing trend and this reduce was directly proportional to the dose rate and deviation amount.Conclusion If the leaf deviation of HDMLC is more than 0.3 mm，a large number of dose deviation could occur in the IMRT planning of prostate cancer，moreover this deviation could be more obvious with the increase of dose rate，therefore the MLC daily quality assurance should controlthe average MLC position deviation within 0.3 mm.

Prostatic neoplasms； Radiotherapy dosage； Multi leaf collimator； Position offset

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.005

A

1009-5519（2015）22-3380-02

2015-08-19）

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本刊编辑部

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游涛（1977-），男，江苏镇江人，硕士研究生，主要从事医学放射物理工作；E-mail：youtao_zj@163.com。