不同准直器角度对基于EPID的直肠癌调强剂量验证的影响

张 云 刘楚基 麦燕华

直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，随着生活水平的不断升高，我国直肠癌的发病率逐年增长，在常见恶性肿瘤中居第4～6位[1]。近年来，随着高端放射治疗技术的不断发展，人们对精准放射治疗概念的认识不断深入，调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy，IMRT)、容积调强放射治疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)以及螺旋断层放射治疗(TOMO Therapy)等先进技术得到广泛应用。伴随着二维及三维剂量验证工具的不断完善，为实现精准放射治疗的高重复性提供了有力的技术保障。

盆腔肿瘤具有靶区体积较大、形状较规则以及危及器官(organ at risk，OAR)数量较少的特点。诸多研究表明，因VMAT照射技术具有计划设计相对简单、优化迭代效率较高、靶区剂量适形度较好、剂量分布均匀度较高、治疗时间较短[2]等诸多优点，在实际临床工作中获得了广大医师、物理师、放射治疗技师的高度青睐，易于被临床医师和物理师作为优先选择所应用；但是，在VMAT计划的设计及制作过程中，受到较多参数的限制和影响，其中就包括了拉弧的角度范围和不同准直器角度的影响。本研究采用电子射野影像装置(electronic portal imaging device，EPID)剂量验证系统，通过对14例直肠癌患者的调强计划剂量验证γ通过率和γ值结果的分析，探讨不同准直器角度对基于EPID的直肠癌调强剂量验证的影响，旨在研究准直器角度的选择，对Ⅲ～Ⅳ期直肠癌VMAT计划PD剂量验证的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取2018年6月至2019年5月于湛江中心人民医院就诊的14例直肠癌Ⅲ～Ⅳ期患者，其中男性6例，女性8例(比例为3∶4)；年龄29～83岁，中位年龄为58.4岁。计划靶区(planning target volume，PTV)体积为943.2～1697.4 cm3，平均体积为1269.9 cm3。

1.2 仪器设备

采用Somatom Definition AS型大孔径20排CT模拟定位机(德国SIEMENS公司)；Varian Trilogy直线加速器(美国瓦里安公司)。

1.3 CT图像采集及靶区勾画

(1)CT图像采集。所有患者均使用大孔径20排CT模拟定位机采集图像，扫描条件为250 mA，140 kV，患者取仰卧位，用负压真空袋进行体位固定，将扫描的CT图像导入至Varian Eclipse13.6计划系统中。

(2)靶区勾画。内容包括勾画肿瘤靶区(gross tumor volume，GTV)及临床靶区(clinical target volume，CTV)；并在上、下、左、右、前、后6个方向均外扩0.6 cm，生成PTV；勾画OAR包括膀胱、直肠、小肠、结肠、双肾、股骨头及脊髓等；PTV处方剂量为50 Gy，采用常规分割照射为2 Gy/(F·D)，25 F[3]。

1.4 计划设计及评估

使用Varian Eclipse13.6计划系统进行计划设计及制作。先选取一例直肠癌患者做10个单中心、双全弧VMAT计划[4]；准直器角度分别为(0°，0°)、(0°，10°)、(0°，20°)、(0°，30°)、(0°，40°)、(0°，90°)、(10°，350°)、(15°，345°)、(20°，340°)和(30°，330°)，10个VMAT计划的PTV处方剂量及OAR的限量均满足临床要求。

1.5 剂量验证

使用Varian Trilogy直线加速器自带的EPID剂量验证系统分别生成10个PD验证计划，该系统有限探测范围:左右AB(X)方向为40 cm，头脚GT(Y)方向为30 cm。用距离符合度3 mm，标准剂量差异3%的临床标准进行γ通过率的分析，从10个结果中选择γ通过率及平均γ值最差及最佳的两组角度，即(0°，0°)、(30°，330°)。将两种角度用于其他13例患者，并做PD验证计划，然后进行γ通过率分析和比较[5-6]。

1.6 统计学方法

使用SPSS22.0软件对数据进行统计学处理。采用配对t检验对两种准直器角度剂量验证的数据进行比较，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 1例患者的10个准直器角度PD计划γ通过率

(1)利用Varian PD计划剂量验证系统对10个PD计划结果进行γ通过率分析，结果见表1。

表1 1例直肠癌患者的10个准直器角度的PD计划γ通过率

(2)1例患者的准直器角度(30°，330°)γ分析结果见图1。

图1 直肠癌PD计划的γ分析

2.2 14例患者两种准直器角度γ通过率

(1)在14例患者中，每例患者采取两种准直器角度(0°，0°)和(30°，330°)的PD计划，共计28个，EPID剂量验证系统的有效探测范围是30 cm×40 cm(AB=40 cm；GT=30 cm)，像素矩阵768×1024，像素为0.39 mm×0.39 mm，分别对28个PD计划的验证结果进行γ通过率及平均γ值的分析比较，28个计划中有2个计划的γ通过率＜95%，视为不合格，合格率为92.86%。两种准直器角度(0°，0°)和(30°，330°)的γ通过率的平均值±标准差分别为(97.72±1.84)%和(99.26±0.35)%，两种准直器角度剂量验证数据的γ通过率比较，差异有统计学意义(t=3.549，P＜0.05)，见表2。

表2 14例患者两种准直器角度的PD计划γ通过率

(2)两种准直器角度的通过率具有差异，准直器角度为(30°，330°)的计划γ通过率普遍高于(0°，0°)角度，且均能达到98%以上，平均γ值也更小更优，其对比结果见图2。

图2 γ通过率(3 mm，3%标准)及平均γ值

3 讨论

随着VMAT技术在临床肿瘤放射治疗中的普及性应用，与其相伴而生的放射治疗的质量保证及质量控制就变得越来越重要。当前，越来越多的剂量验证工具和验证方法被广泛应用于临床，如MatriXX、ArcCHECK，Mapcheck、PTW 4D以及COMPASS等剂量验证工具[7]。不同的工具和方法均是要达到不断提高质量保证和质量控制水平的应用目的。本研究所使用的EPID剂量验证工具是基于非晶硅电子射野影像装置，具有分辨率高、操作简便，即时分析等优点，越来越多的被用于调强计划剂量验证中，因其无需接线、无需计划的导出导入，深受青睐[8-10]。本研究所测得两种准直器角度的28个直肠癌PD验证计划γ通过率均＞90%，95%以上的占总数的92.86%。尤其是准直器角度为(30°，330°)的计划，合格率100%。

准直器角度的选择对于剂量验证的γ通过率有很大影响，虽然γ通过率总体较好，但两两对比有明显统计学差异。限于单一病种患者数量的限制，本研究的分析结果缺少更大样本数据的支撑，如能继续增加样本数量、采用多种二维或三维剂量验证工具对同一计划进行佐证性测量、多选择一些准直器角度做计划、再将结果进行验证、对比，可能会使得结果更加完善、更具有说服力。

4 结语

基于Varian的EPID系统的剂量验证，不同准直器角度对直肠癌调强计划剂量验证的γ通过率有一定的影响，掌握这个影响规律，为放射治疗中在VMAT计划设计阶段评估不同准直器角度射野的PD剂量验证结果，提供有益的参考数据。