微光刀立体定向放射治疗系统剂量学测试

彭倩，廖雄飞，张声江，许敬辉，谭庭强

1.四川省医学科学院·四川省人民医院 肿瘤中心，四川 成都 6100722.四川省肿瘤医院·研究所，四川省癌症防治中心，电子科技大学医学院 放疗中心，四川 成都 610041

引言

随着科学技术的发展，国产放射治疗设备的研发技术有了大幅提升[1]，国产IMRT、IGRT以及蒙特卡洛算法等技术均得到大力推广，然而自主技术的稳定性和精确性一直以来都是自身的“弱点”[2]。微光刀立体定向放射治疗系统（Dual Camera 2 mm Stereotactic Radiosurgerg，D2SRS）是苏州雷泰医疗科技有限公司自主研发的一套精确放疗系统，包括蒙特卡洛放射治疗计划系统（TiGRT TPS）、外置微型电动多叶准直器（TiGRT MLC）、放射治疗图像引导系统（TiGRT IVS）以及网络等部件。本研究主要是针对该系统进行剂量学测试并给出相应的结论。

1　材料与方法

1.1　一般资料

随机选取20例已接受放射治疗的病例，其中包括7例颅内肿瘤、6例肺部肿瘤和7例肝癌病例，肿瘤均为长、宽小于10 cm的孤立病灶。将20例病例的CT图像和RT Structures通过DICOM网络分别传输至 TiGRT TPS（雷泰公司）和Eclipse11.0（Varian公司）计划系统并进行计划设计，比较两组计划设计方式得出的剂量学差异。

1.2　治疗计划设计

两组治疗计划均采用Sliding Window模式进行设计且射野数目（一般设置5～6个共面射野）、射野角度、准直器角度、床转角等参数均相同，射线质均为6 MV X射线，计划系统中剂量计算网格大小均设置为2.5 mm；Eclipse 11.0计划系统中剂量计算运用AAA（Anisotropie Analytical Algorithm，AAA）算法，加速器MLC在等中心投影宽度为2.5 mm；而 TiGRT TPS计划系统采用蒙特卡洛算法进行剂量计算，外置MLC在等中心投影宽度为2.0 mm；两组计划的临床处方剂量定义为50 Gy分25次，至少95%的靶区体积接受到处方剂量的照射，危及器官限量均以QUANTEC作为标准，并且在此基础上尽可能的再降低危及器官危及器官及正常组织的受照剂量。

1.3　治疗计划评估及计划验证

对比靶区和危及器官的剂量体积直方图（DVH），对靶区和危及器官的受照剂量进行统计学分析，靶区的统计指标为D98、D50、D02以及均匀性指数（Homogeneity Index，HI）和适形指数（Conformity Index，CI）[3-4]；D98、D50、D02分别表示98%、50%、2%的靶区体积受到的照射剂量；对危及器官分析受到特定剂量水平照射的剂量体积百分比，如对脑干、脊髓评估Dmax和D1cc，Dmax表示最大剂量点，D1cc表示1cm3体积接受的剂量；肺评估V20，V20表示受到20 Gy照射剂量所对应的体积。HI的计算公式为:HI = (D02- D98) / D50，HI取值越接近0，均匀性越好；CI的计算公式为:CI=VT,ref/VT×VT,ref/Vref，VT,ref为接受剂量等于或大于参考剂量的靶区体积（单位cm3）；Vref为接受剂量等于或大于参考剂量的体积（单位cm3）；VT为靶区体积（单位cm3），CI值接近1说明适形性越好。

1.4　治疗计划的验证

两组放射治疗计划在患者治疗前进行绝对剂量和二维平面剂量验证，验证工具均采用IBA公司的点剂量验证模体、0.6CC电离室、剂量仪和Matrixx电离室矩阵。点剂量偏差计算公式为：δ=（Dm-Dtps）/Dtps，Dm为剂量仪读数；Dtps为计划系统中计算值；二维平面剂量验证主要是应用Gamma分析[5-8]进行结果检测，检测标准：阈值取10%（3 mm，3%）。将验证结果进行统计学分析。

1.5　统计学分析

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，剂量资料以均数±标准差（±s）表示，两组参数的比较采用配对t检验进行统计学分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　靶区及危及器官剂量学统计结果

两组计划靶区及危及器官剂量学参数对比结果，见表1。20例病例的靶区剂量运用剂量归一的方法使得D95完全一致，其值均为50 Gy，故表1中没有D95的参数统计；表1中统计结果显示，两组计划靶区及危及器官的剂量学参数均无统计学差异（P＞0.05）。

表1　两组计划靶区及危及器官剂量学参数对比结果

2.2　绝对剂量点剂量验证误差结果对比

两组计划点剂量误差统计结果，见图1。Eclipse组剂量误差均保持在±3%以内；TiGRT组第16例病例误差为-3.21%，超出-3%范围，其他病例误差均在±3%以内。Eclipse与TiGRT 两组误差统计结果为（0.70±1.44；0.57±1.86，t=0.268，P=0.796）。

图1　两组计划20例病例绝对剂量误差比较

2.3　二维平面剂量Gamma分析结果

二维平面剂量Gamma分析主要是借助软件Omnipro I'mRT 1.7版本（IBA公司，瑞典）进行[9]，流程见图2。在加速器机房应用Matrixx二维电离室矩阵获取测量数据（a），从计划系统输出数据（b），分别将上述两份数据输入OmniproI' mRT软件进行分析，计算Gamma分析的结果。Eclipse与TiGRT两组计划Gamma分析结果统计结果为（96.8%±0.9%；97.3%±1.2%；t=2.031，P=0.056）。两组计划通过率，见图3。

图2　TiGRT TPS系统完成的某一病例Gamma分析示意图

图3　两组计划20例病二维平面剂量通过率比较

3　讨论

随着经济社会的快速发展，中国医药卫生事业取得飞速进步，卫生服务能力取得稳步提升[10-11]。中国自主医用加速器产业自上世纪70年代以来取得极大进步，在上海核子仪器厂、北京医疗器械研究所、山东新华医疗器械有限公司、苏州雷泰医疗科技有限公司等为代表的国产放疗设备供应商的不懈努力之下，在清华大学、中山大学等科研单位的大力支持下，目前国内的医用加速器在技术的先进性、质量的可靠性、产品的一致性和稳定性方面都得到了不同程度的提升[12-13]；各种定位辅助固定装置的不断投入和研制，国产放疗设备已经形成了一个完整的体系，具备了提供一整套放疗解决方案服务于患者治疗的能力[2]。然而单从技术层面来看，随着D-IMRT、IGRT和VMAT等技术的涌现，国产放疗设备与进口设备相比在这些方面还是存在一定的差距。

D2SRS主要由外置MLC、影像装置、计划系统、影像质量控制模体等部件组成，其工作原理是将D2SRS的各个部件镶嵌在主体加速器上，形成一套新的放疗系统。本研究的主要目的是测试该放射治疗系统剂量计算的准确性和可靠性。研究结果显示，D2SRS系统针对孤立的、且长宽均小于10 cm的肿瘤，应用其特有的蒙特卡洛算法进行剂量计算，靶区及危及器官均可满足临床要求，与Eclipse计划系统（美国瓦里安公司）应用AAA算法计算得到的结果无统计学差异（P＞0.05）；用点剂量和二维平面剂量进行剂量验证得到的结果均能满足临床要求，点剂量偏差国际通用标准为±5%[14-15]，D2SRS系统针对此20例病例得到的结果最大偏差为-3.21%，其余均在±3%以内；二维平面剂量验证结果国际标准为Gamma通过大于90%[16-17]，D2SRS系统针对此20例病例得到的Gamma通过率为97.3%±1.2%；与Eclipse计划系统相比较，D2SRS系统点剂量与二维平面剂量验证结果均无统计学差异（P＞0.05）。

通过本研究结果可见，D2SRS针对一些特定的肿瘤，其剂量计算结果和验证结果均能够达到同类型设备的国际水平，可以用于临床治疗。

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