Mobius 3D软件在调强放射治疗计划剂量验证中的应用研究

于得全 张琰君 常 浩 高 宏 屈焕敏

调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)是目前最先进的、使用最普遍的放射治疗技术之一，其能够最大限度地减少正常组织的辐射剂量， 满足不规则形状肿瘤靶区的治疗需要。然而，由于剂量梯度的变化大， 很小的误差都能造成很严重的后果[1]。因此，要确保患者得到计划设计达到的照射剂量和剂量分布，IMRT计划必须经过严谨的设计和准确的位置和剂量验证。目前，放射治疗单位常用剂量检定方法分为绝对剂量检定和相对剂量分布验证， 其中包括点、二维平面、三维剂量检定和第三方独立计算软件验证。Mobius 3D调强验证软件是一种新兴的以第三方独立计算软件为主的调强验证系统，其功能多，具有在线性、多样性及重复性等特点。本研究利用新装的Mobius 3D软件验证调强放射治疗计划，取得了满意的效果。

1 材料与方法

1.1 研究资料

随机选择2017年5-11月于空军军医大学唐都医院接受IMRT的80例肿瘤患者，其中头颈部肿瘤34例；胸部肿瘤33例；腹部肿瘤13例。所有患者在治疗实施前，均采用PTW1500验证系统提前进行调强剂量验证，且结果都符合临床调强验证要求，可正常治疗。

1.2 仪器设备

采用美国Varian Eclipse 11.0治疗计划系统(treatment planning system，TPS)软件设计患者调强计划，Varian 600C/D加速器治疗患者，其内置120片多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)，X射线能量为6 MV，治疗剂量率400 MU/min。患者治疗前均使用PTW1500二维电离室矩阵进行调强计划验证。

1.3 Mobius 3D调强验证软件

Mobius 3D使用全新的、独立开发的倒锥卷积和(或)叠加算法计算光子剂量分布，通过网络无缝与系统内的服务器相连，读取加速器治疗系统的运行参数Dyna log，包括MLC到位精度、机架角参数、治疗床运行参数及剂量参数等文件，实施卷积和(或)叠加运算生成靶区治疗的3D剂量，并与治疗计划系统(treatment planning system，TPS)3D剂量对比进行Gamma通过率分析。

1.4 计划传输方法

在Varian Eclipse 11.0计划系统中对80例患者设计相应的IMRT计划，随后将优化后的IMRT计划传输到Mobius 3D软件工作站，包括CT图像数据，RT Plan，RT Structure和RT Dose等。

1.5 计划评估

使用Mobius 3D软件对80例肿瘤患者IMRT计划验证数据与计划数据进行Gamma通过率分析，其指标限定条件剂量误差与位置误差为3%/3 mm。

2 结果

经验证，80例肿瘤患者IMRT计划的Gamma总通过率为(99.04%±0.96)%，均高于95%，可满足临床需求；头颈部肿瘤、胸部肿瘤和腹部肿瘤患者IMRT计划的Gamma通过率(3%/3 mm)分别为(98.33±1.67)%、(99.02±0.98)%和(98.73±1.07)%，80例患者的3D剂量Gamma通过率分析结果如图1所示。

图1 80例患者Gamma总通过率分布示图

3 讨论

目前，多数医院均开展以三维IMRT技术为主的放射治疗。IMRT计划具有复杂性和特殊性，其在加速器执行过程中，涉及到射线传递整个过程，尤其是MLC的各种参数、加速器的输出剂量率稳定性等直接影响到患者肿瘤靶区剂量的准确性。因此，必须进行相应的剂量验证，其常用的验证方法主要有胶片法、电离室法的电子射野影像装置(electronic portal imaging device，EPID)方法以及二维电离室矩阵验证法等[4-6]。胶片法可以通过胶片剂量分析系统显示调强射野的形状、大小以及剂量分布的情况，是一种相对剂量分析验证方面，非常的直观和方便，其具有分辨率高的特点，但绝对剂量测量较为困难，比较耗时，通常在早期的调强验证中使用较多；电离室法主要是点剂量的测量， 绝对剂量值测量准确；而EPID法具有较高的分辨率。EPID法是近年来最流行的方法之一，但标定过程复杂， 绝对剂量测量难度大。

电离室矩阵验证法是一种常用的检测方法，其使用Gamma通过率评估IMRT计划是否符合临床要求，根据美国医学物理学会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)建议的Gamma通过率运算标准是3%/3 mm或者是3%/4 mm。一般情况下，通常采用3%/3 mm的标准，当计算的Gamma通过率≥95%时，意味着IMRT计划符合临床要求；当IMRT的通过率＜95%时，需要对其进行重新验证或重新设计计划。

IMRT剂量验证还可以运用计算软件的方法加以验证，Mobius 3D调强验证软件作为一款在线调强验证系统，读取患者加速器治疗的每次治疗log文件，进行剂量重新反算之后与TPS计算的剂量分布进行比较分析，根据一定的标准进行评估，以达到调强计划验证的目的[7-8]。Mobius 3D验证结果显示，3D软件剂量分布的曲线和TPS计划曲线之间具有良好的一致性，并且Gamma通过率计算分析均在95%以上，符合调强计划验证要求。值的一提的是，Mobius 3D验证软件可监测加速器治疗机各项机械参数运行到位情况，包括MLC叶片到位精度、XY准直器位置、机架、机头位置等，为加速器质量保证维护提供预判维修的依据。

4 结语

IMRT计划具有肿瘤靶区高剂量分布和高梯度的特点。为了保证肿瘤IMRT计划的准确实施，严格的个体化剂量学验证是治疗前的一项重要工作。目前，肿瘤放射治疗患者较多，在临床实践中验证患者的每个治疗方案仍然是重大的挑战。考虑到时间因素和经济因素，利用Mobius 3D调强验证系统对IMRT方案进行验证的优势为简单、省时且可行，可用于放射治疗临床剂量验证工作。