ArcCHECK和DeIta4在容积旋转调强放疗剂量验证中六维摆位误差灵敏度评估

蔡春雅 戴振晖 王学涛 广州中医药大学第二附属医院放射治疗区 （广东 广州 510006）

内容提要： 目的：评估ArcCHECK和Delta4三维剂量验证系统在容积旋转调强剂量验证中对六维摆位误差的灵敏度。方法：选择11例VMAT计划，分别使用ArcCHECK和Delta4三维剂量系统进行剂量验证。分别在RL，SI和AP方向上引入±1，±2和±3mm的平移摆位误差；在pitch，rol和yaw方向上引入±1°和±2°的旋转设置摆位误差。比较两个系统的剂量分布，分别使用3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm的γ标准进行分析，以评估计划值和测量值之间的差异。结果：对于所有VMAT计划，3%/3mm标准下两个系统测量结果γ通过率均超过95%；摆位误差分别为3mm和2°时，3%/3mm标准下使用ArcCHECK的γ通过率最大减少了13.2%和13.4%，使用Delta4的γ通过率最大减少了14.9%和4.8%，两个系统都对摆位误差表现出高灵敏度，摆位误差对剂量分布的影响在很大程度上取决于患者特定的计划。ArcCHECK对旋转误差的灵敏度高于Delta4。结论：为了实现VMAT QA平均γ通过率在97%以上（3%/3mm标准），ArcCHECK和Delta4系统的摆位精度应分别为2mm/1°和2mm/2°。使用ArcCHECK系统进行鼻咽癌容积旋转调强时摆位应更准确。

如今，容积调强放射治疗（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）技术在放射治疗领域应用越来越广泛。VMAT技术能有效提高照射效率，但其复杂的多参数动态变化使得放疗执行过程中的不确定性增多，因此其质量保证（Quality Assurance，QA）非常关键[1]。相比于点剂量和二维平面剂量验证的方式，使用三维剂量验证进行VMAT质量保证是更优的选择[2,3]。Delta4（ScandiDos，Sweden）和ArcCHECK（SunNuclear，USA）三维剂量验证系统均能适用于VMAT的剂量验证，在实际应用中激光线的配准误差（2mm）及直线加速器等中心偏差会影响模体摆位精度，进而影响到剂量验证的精度，且系统软件无法修正摆位误差，因此，确定三维探测阵列对摆位误差的灵敏度对于VMAT的QA至关重要[4,5]。在本研究中，笔者利用Delta4和ArcCHECK三维剂量验证系统对11例患者的VMAT计划进行剂量验证，评估这两种三维剂量验证系统在VMAT QA中对六维摆位误差灵敏度及六维摆位误差对剂量分布的影响。

1.材料与方法

1.1 一般材料

瓦里安Edge直线加速器；飞利浦Pinnacle3 Version 9.8 TPS；IBA DOSE-1剂量仪和FC65-G 0.65 cc电离室；Sun Nuclear公司ArcCHECK三维剂量验证系统（包含SNC Patient软件）；ScandiDos公司Delta4三维剂量验证系统（包含ScandiDos软件）；PerfectPitch 6维治疗床。

表1. 不同分析标准下平移和旋转摆位误差对γ通过率的影响(±s)

表1. 不同分析标准下平移和旋转摆位误差对γ通过率的影响(±s)

ArcCHECK Delta4 Setup Error 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm Translation 1mm 0.5±1.2 1.5±1.3 2.1±1.2 0.7±0.5 1.5±1.1 2.5±2.0 2mm 2.4±1.3 4.7±2.3 7.2±1.5 3.3±1.1 6.1±2.3 8.1±2.1 3mm 7.1±2.5 9.7±5.9 12.1%±3.5 6.2±1.9 10.8±5.6 13.8%±5.4 Rotation 1°1.6±1.2 4.2±2.2 5.2±3.2 0.6±0.2 1.5±1.9 2.6±3.1 2°9.1±3.2 11.5±5.1 12.3%±3.9 2.1±2.3 5.0±2.3 7.1%±3.5

1.2 方法

选取经主任医师确认的VMAT容积旋转调强计划11例，其中鼻咽癌3例，宫颈癌1例，直肠癌3例，食管癌3例，前列腺癌1例。将11例VMAT计划分别移植到ArcCHECK和Delta4模体，重新计算剂量分布。ArcCHECK和Delta4模体置于PerfectPitch六维治疗床上，利用激光线与模体表面标记线进行摆位。将模体分别在三个平移方向：左-右（RL），前-后（SI）和上-下（AP）方向上平移±1，±2和±3mm；三个旋转方向：pitch，roll和yaw方向上旋转±1°和±2°。对每个计划进行31次测量，获取实测剂量分布并与计划剂量分布进行对比，分别以3%/3mm、3%/2mm、2%/2mm γ标准判断该面剂量是否通过。采用SPSSl3.0统计软件包进行统计学分析，应用配对t检验比较各项指标，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2.结果

表1显示了不同分析标准下平移和旋转摆位误差对γ通过率的影响。对于两个系统，3%/3mm标准下γ通过率均高于95%。Delta4的平均γ通过率高于ArcCHECK。除NPC外，3%/2mm和2%/2mm标准下的γ通过率分别高于95%和90%。与其他癌症相比，鼻咽癌VMAT计划的γ通过率较低是由于鼻咽解剖复杂性以及ArcCHECK和Delta4探测阵列几何位置的差异（图1）。

两个系统在RL和SI平移方向上γ通过率有显著性差异（分别为P=0.012和P＜0.001），ArcCHECK系统对这两个方向的平移误差灵敏度更高；在三个旋转方向上均有显著性差异（pitch：P=0.001；roll：P＜0.001；yaw：P＜0.001），ArcCHECK系统对旋转摆位误差的灵敏度更高。鼻咽癌和食管癌受RL和AP方向摆位误差的影响最大，前列腺癌仅受SI方向的摆位误差影响；鼻咽癌受旋转摆位误差的影响最大。且尽管病种相同，摆位误差对剂量分布的影响程度与特定计划相关。

图1. ArcCHECK和Delta4探测阵列几何位置

3.讨论

精准的QA是实现VMAT精准放疗的重要保障。在本研究中，摆位误差模拟测试结果表明两个3D剂量验证系统对各个方向的平移和旋转摆位误差均有高灵敏度，同时表现出对特定计划的强烈依赖性。虽然两个系统均对平移摆位误差表现出相似的灵敏度，但在3%/3mmγ分析标准下ArcCHECK比Delta4稍灵敏，这可能是由于ArcCHECK测量剂量分布截面包含剂量梯度更大。ArcCHECK比Delta4对旋转摆位误差更敏感，这可能是由于两个系统3D探测阵列的空间位置不同，对于相同的旋转摆位误差，ArcCHECK系统的阵列偏移的距离大于Delta4。这也导致了ArcCHECK系统的累加效应比Delta4系统更明显，特别是在使用ArcCHECK进行鼻咽癌计划测量时。因此，鼻咽癌VMAT放疗的摆位应更准确。本研究结果表明，由于两个系统对摆位误差灵敏度的差异，摆位精度要求不同。为了实现VMAT计划平均γ通过率高于97%（3%/3mm），ArcCHECK摆位精度需要达到2mm/1°，Delta4摆位精度需达到2mm/2°。