机架角度和剂量率对调强验证通过率的影响

周吉祥，宋怡兵，缪继东，蔡典琨，胡胜荣

机架角度和剂量率对调强验证通过率的影响

周吉祥，宋怡兵，缪继东，蔡典琨，胡胜荣

目的：检验加速器的机架角度和剂量率的改变是否引起实际输出剂量分布和调强验证通过率的变化。方法：选取2014年1月至6月接受放疗的8例恶性肿瘤患者制订放疗计划，将计划的射野机架角分别置为0°和其他非0°机架角度30、60、300、330°，每个计划用2种剂量率（300和600 MU/min）出束。采用SPSS 19.0软件对8例治疗计划的剂量验证γ通过率进行t检验。结果：在机架角度为0°的情况下，以不同的剂量率出束，γ通过率无显著变化；在机架角度为300和330°情况下，以高剂量率出束，γ通过率降低。结论：应定期对加速器进行性能检测，并对调强放疗计划进行剂量验证，确保在高剂量率和非0°机架角度时剂量输出的准确性。

机架角度；剂量率；放射治疗；剂量验证；γ通过率

0　引言

质量保证与质量控制是放射治疗的重要内容。随着使用多叶准直器（multi-leaf conllimator，MLC）实现的调强放疗技术（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）逐渐普及，相应的调强计划验证系统就应运而生。在放疗实施前，必须针对患者的治疗计划进行放射剂量学验证，以保障恶性肿瘤患者所受到照射剂量的分布与治疗计划的剂量分布一致，从而尽可能减少放疗并发症的产生，提高肿瘤的治愈率[1-2]。在IMRT治疗计划的剂量验证中，由于二维电离室矩阵和固体水操作简便、快捷且成本较低，在各级医疗机构得到了普遍使用。通常是将IMRT治疗计划中所有射野移植到夹有二维电离室矩阵的固体水模体中，并将验证计划的所有机架角度归一化到0°，测量各射野在固体水中某一深度（通常深度为5 cm）层面的剂量分布，通过Gamma分析得到剂量验证γ通过率[3-5]。剂量验证γ通过率的要求为：位置误差＜3 mm、剂量误差＜3%条件下，通过率＞90%。而实施治疗计划时，IMRT计划的机架角度并不都为0°，因此验证计划与实施放疗的治疗计划的射野参数存在重要的差异。MLC在机架角度为非0°情况下，其运动速度可能受到自身重力的影响，其运动到位精度可能与在0°时不完全相同，从而形成不同的剂量分布，剂量验证的γ通过率也可能与原计划不同[6-8]。本研究旨在用二维电离室矩阵检验非0°机架角度和不同剂量率是否引起实际剂量分布和剂量验证γ通过率的变化。

1　材料与方法

1.1直线加速器

我院于2011年8月投入使用VARIAN2300iX直线加速器（配备Millennium120叶MLC）。在等中心平面上该MLC中间是40对宽0.5 cm的叶片，两旁各有10对宽1.0 cm的叶片，最大射野40 cm×40 cm，由120个伺服电动机控制各叶片独立运动。

1.2PTW二维电离室矩阵剂量验证系统

德国PTW公司生产的二维电离室矩阵剂量验证系统包括电离室面板（型号PTW-729）、接口电路、控制器和数据采集处理软件等几部分。电离室面板由729个气体电离室规则排列组成。PTW公司生产的白色固体水RW3密度为1.045 g/cm3，相对于水的电子密度为1.012，每块大小为40 cm×40 cm，利用不同厚度（1、2、5、10 mm）的薄板可组合任意测量深度。软件包括PTW的MatrixScan1.1（用于数据采集）和VeriSoft2.11（用于分析吸收剂量及其分布）。

2　结果

在不同的机架角度时，剂量验证的γ通过率见表1、2。从表1可知，在300 MU/min剂量率、非0°的机架角度的情况下，实际测量到的剂量分布与在0°机架角度时无显著差异。从表2可知，在600 MU/min剂量率、非0°的机架角度的情况下，实际测量到的剂量分布与0°机架角度有显著差异。表1和表2中0°机架角的组间对比t检验（α=0.05）无显著差异（|t|=0.093），说明剂量仪在不同的剂量率下都有很好的剂量响应。MLC在机架角度为0°、剂量率为300 MU/min时，运动到位精度好。在剂量率为600 MU/min、机架角度为30和60°时，γ通过率与机架角度为0°时比较均无显著变化（|t|=1.08、|t|=1.082）。机架角度为300和330°时，γ通过率显著降低（|t|=3.464、|t|=3.06）。

表1　不同机架角度时的γ通过率（3%/3 mm，300 MU/min剂量率）%

表2　不同机架角度时的γ通过率（3%/3 mm，600 MU/min剂量率）%

3　讨论

用二维电离室矩阵进行调强验证在许多医院得到了广泛的应用。大多数情况下都是采取将机架角度归一化到0°进行剂量验证，这种方式便于进行模体摆位，提高工作效率[9]。但有学者认为，在不同的机架角度时，MLC的运动速度和位置可能会发生改变[10-11]。对于动态调强来说，MLC的运动速度直接与加速器的输出剂量率相关。对于同样的通量，输出剂量率越大，则MLC的平均运动速度越快。在0°机架角度下，MLC的驱动系统只需克服MLC水平滑动的摩擦阻力，运动速度的改变不会引起剂量分布的改变，本文的研究结果也与上述一致。但在非0°机架角度，MLC的驱动系统还需克服MLC自身的重力，在大剂量率出束情况下，MLC驱动系统的负荷可能会显著增加，其运动精度可能会受到一定的影响[12-13]。在本研究中，机架角度为300°时，MLC的运动方向与重力的方向所呈夹角为60°，MLC运动所需克服的重力较大，剂量验证的γ通过率最低，这一结果也与上述研究结论一致。MLC具有最大运动速度限制，如果出束时MLC的位置不能及时达到计划预定的位置，加速器会自动降低剂量率以适应MLC的速度，剂量率过低时会出现低剂量连锁停止治疗，这就可能

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）会导致实际的剂量分布与计划的剂量分布的差异性变大。

有学者研究得出，调强计划的剂量率每增加100 MU/min会导致计划的总剂量增加4%～6%。在采用滑动窗口技术的调强放疗中，对低通量的区域，MLC主要起遮挡作用，以减少危及器官的照射。如果增加剂量率，则会有更多的射线漏射到危及器官上，甚至可能增加二次患癌的风险。用更高的剂量率进行治疗照射可减少每个患者的治疗时间，减少每次摆位后患者体位的改变对剂量分布的影响[13-14]。但是放疗物理师在做计划时，也应充分考虑使用高剂量率可能对MLC运动精度和剂量分布的影响，不宜盲目提高剂量率来节约照射时间。所以放疗物理师应定期用二维电离室矩阵对加速器进行性能检测和对IMRT放疗计划进行剂量验证，确保在高剂量率和非0°机架角度时剂量输出的准确性。

[1] 陈维军，狄小云.调强放疗的剂量学验证研究进展[J].肿瘤学杂志，2011，17（1）：67-70.

[2] 肖锋，孙朝阳，石梅，等.鼻咽癌动态调强放疗计划的剂量学验证[J].现代肿瘤医学，2007，15（2）：178-182.

[3]王运来，戴相昆，谢耩.二维电离室矩阵在调强放疗剂量验证中的应用[J].中华放射肿瘤学杂志，2008，17（2）：150-153.

[4]Poppe B，Blechschmidt A，Djouguela A，et al.Two dimensional ionization chamber arrays for IMRT plan verification[J].Med Phys，2006，33（4）：1 005-1 015.

[5]LI J G，YAN G，LIU C.Comparison of two commercial detector arrays for IMRT quality assurance[J].J Appl Clin MedPhys，2009，10（2）：2 942.

[6]ZHANG Yu-hai，LI Yue-min，XIA Huo-sheng.Impact of dose rates on the position accuracy of multi-leaf collimator[J].Radiat Phys Chem，2012，81（12）：1 813-1 816.

[7]李志聪，李陆军，余海坤，等.通过剂量验证检测MLC运动的准确性[J].医疗卫生装备，2014，35（9）：97-99.

[8]Angelo F M，Chiara B，Stefania G.Gantry angle dependence in IMRT pre-treatment patient-specific quality controls[J].Phys Medica，2013，29（2）：204-207.

[9]Anup K B，Suresh C S，Bhupendra R，et al.Study of 2D ion chamber array for angular response and QA of dynamic MLC and pretreatment IMRT plans[J].Rep Prac Oncol Radiother，2009，14（3）：89-94.

[10]李长虎，田卫群，徐利明，等.不同机架角度时瓦里安多叶准直器叶片到位精度分析[J].中国医学物理学杂志，2012，29（2）：3 247-3 249.

[11]孟慧鹏，孙小喆.剂量率和准直器角度对二维电离室矩阵调强验证Gamma通过率的影响[J].中国医学物理学杂志，2014，31（1）：4 608-4 611.

[12]BAI S，LI G J，WANG M J，et al.Effect of MLC leaf position，collimator rotation angle，and gantry rotation angle errors on intensity-modulated radiotherapy plans for nasopharyngeal carcinoma[J].Med Dosi，2013，38（2）：143-147.

[13]Ghasroddashti E，Smith W L，Quirk S，et al.Clinical consequences of changing the sliding window IMRT dose rate[J].J Appl Clin Med Phys，2012，13（4）：4-12.

[14]Krzysztof S，Aleksandra G，Wojciech O.Beam rate influence on dose distribution and fluence map in IMRT dynamic technique[J].Rep Prac Oncol Radiother，2012，17：97-103.

（收稿：2014-12-20修回：2015-06-25）

γ passing rate for IMRT verification affected by gantry angle and dose rate

ZHOU Ji-xiang,SONG Yi-bing,MIAO Ji-dong,CAI Dian-kun,HU Sheng-rong
（Department of Oncology,Zigong NO.4 People's Hospital,Zigong 643000,Sichuan Province,China）

Objective To detect effects of gantry angle and dose rate on dose distribution and γ passing rate for IMRT verification.Methods Radiotherapy plans were formed for eight patients with malignant tumors registered from January 2014 to June 2014,and each plan involved in the gantry angles of 0,30,60,300 and 330°and the dose rates of 300 and 600 MU/min.t test was carried out with SPSS 19.0 software for the γ passing rate of the eight plans.Results In case of the gantry angle of 0°,the dose rate had no significant effect on γ passing rate.In case of the gantry angles of 300 and 330°,high dose rate resulted in decreased γ passing rate.Conclusion Accelerator performance test and dose verification of IMRT have to be executed periodically to ensure the accuracy of output dose in case of high dose rate and non-zero gantry angle.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：98-99，102]

gantry angle;dose rate;radiotherapy;dose verification;γ passing rate

[中国图书资料分类号]R318.6；TH774A

1003-8868（2015）10-0098-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.098

周吉祥（1981—），男，助理工程师，主要从事放疗物理学方面的研究工作。

643000四川自贡，自贡市第四人民医院肿瘤科（周吉祥，宋怡兵，缪继东，蔡典琨，胡胜荣）

1.3校准二维电离室矩阵

为保证二维电离室测量结果的准确性，在进行剂量测量前对二维电离室矩阵剂量学特性进行系统测试。用PTWUNIDOS剂量仪和0.6 cm3Farmer型电离室（型号PTW30013）在10 cm×10 cm照射野、源皮距100 cm、加速器预置100 MU条件下对加速器进行剂量输出校准。在相同条件下，将二维电离室矩阵放置在固体水中进行剂量测量，与Farmer型电离室的剂量测量对比，得出二维电离室矩阵吸收剂量修正系数k[3]。

1.4针对患者调强放疗计划的验证

选取2014年1月至6月于本科接受放疗的8例恶性肿瘤患者。治疗计划系统使用Eclipsev8.6，计划采用动态调强技术在VARIAN2300iX加速器上实施照射。将二维电离室矩阵和RW3固体水模作CT扫描，CT图像传送至治疗计划系统经三维重建得到数字模体。将评估合格后的患者治疗计划移植到数字模体上进行吸收剂量的计算。将计划的所有射野机架角分别置为0°和其他非0°机架角度——30、60、300、330°，以便检验在机架角度变为非0°时模体中的剂量变化情况。

用电子水平仪将固体水模体的平面沿加速器治疗床左右方向倾斜预定的非0°角度，用自制的模体支架将RW3固体水模固定，并旋转机架，使射线束的中轴方向与二维电离室矩阵的测量平面垂直，以获得在不同的机架角度时模体中的实际剂量分布。每个射野用2种剂量率（300和600 MU/min）出束以探讨剂量率对实际剂量分布的影响。

用VeriSoft软件分析结果，注意输入吸收剂量修正系数k，并和机架角度为0°时的剂量分布进行比较，记录在不同的非0°机架角度照射所得的剂量分布与在0°机架角度时的3%/3 mm γ通过率。

1.5数据统计分析

用SPSS19.0软件对8例治疗计划的验证通过率进行分析比较。分析数据差别采用t检验的方法，检验水准α=0.05。