热塑膜固定底板对ⅠMRT计划三维剂量验证通过率的影响与修正

王晓春，王守宇，霍晓庆，张清琴，洪振宇，路平，吴鹏，刘波，王颖拓，苗战会

新乡医学院第一附属医院放疗中心，河南卫辉453100

前言

放疗患者每天的摆位重复性是决定放射治疗准确性的关键因素之一［1］，低温热塑膜可用来提高摆位的可重复性，在头颈部肿瘤［2-3］、胸腹部肿瘤［4-5］以及盆腔肿瘤［6-8］中均能有效提高治疗摆位精度，已经成为重要的辅助装置，在临床工作中应用广泛。

但是，对患者进行体位固定用的热塑膜固定底板并非由空气等效材料制成，其必然会对患者所受放疗剂量产生一定的衰减，就像加速器治疗床一样［9-11］。目前，在临床工作中，大多数TPS在制定放疗计划时，并没有对固定底板进行剂量修正，这给剂量验证通过率带来了影响，导致患者最终剂量可能低于计划设计值。本研究拟通过测量一款热塑膜固定底板对剂量验证通过率的影响程度来评估这一问题，并提供一种修正方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

英国医科达Precise 直线加速器，英国iBEAM evo 碳纤维治疗床，荷兰Philiphs CT 模拟定位机，英国XⅠO 4.80 计划系统，德国Octavius 4D 模体，德国PTW1500 电离室探测器，北京中康联医疗器械公司生产的QSDW型碳纤维热塑膜固定底板。

1.2 入组病例资料

新乡医学院第一附属医院2017年静态调强患者近1 000例，为了能够具有代表性，我们从中随机选择60例患者调强放射治疗（ⅠMRT）计划进行实验，其中，男25例，女35例；平均年龄63岁；肺癌患者17例，食管癌10例，头颈部肿瘤11例，盆腔肿瘤7例，其他15例。

射野机架角度在110°-180°-250°之间的定义为后入射野角度。按照后入射野数目所占总入射野数目比值升序，每10个病人为一组，共分为6组，6组后入射野数目所占总入射野数目比值平均值分别是第1组0.07、第2 组0.25、第3 组0.39、第4 组0.45、第5 组0.56、第6 组0.76，第6组平均后入射野数目占比最大。

1.3 剂量验证

验证测量是将所有ⅠMRT 计划分对照组和实验组两次测量，对照组是将PTW1500 电离室矩阵和Octavius 4D 模体的组合体直接放置在加速器治疗床上，并利用直线加速器激光引导装置准确地将验证组合体放置在床板左右方向床板中间位置，以及等中心位置。实验组是将PTW1500 电离室矩阵和Octavius 4D 模体的组合体放置在碳纤维热塑膜固定板上，再跟临床治疗一样用卡条放置在机器治疗床上，并利用激光灯引导装置准确对验证组合体摆位。

对照组与实验组均在加速器QA模式下，调出用于实验的ⅠMRT计划，将每个计划的射野按照实际角度（误差≤0.2°）进行出束，利用自带的VeriSoft软件分析γ通过率，其中剂量偏差设置为3%，位移偏差设置为3 mm，阈值偏差为5 mm，计算为max dose of calculated volume。

1.4 对热塑膜固定底板进行剂量修正

为了修正碳纤维固定底板对剂量的影响，论文采取手动勾画的方式［12］。针对第6组，后入射野数目占比最高的一组10例患者ⅠMRT计划，将碳纤维治疗床板和碳纤维固定地板勾画到皮肤轮廓以内，让碳纤维治疗床板和固定底板参与计算，这样就能从根源上对其影响进行修正。修正后，同样分别在加速器治疗床上和加了固定底板的加速器治疗床上进行三维剂量验证，并用γ分析法（3 mm/3%标准）进行分析。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0 软件进行配对t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组与实验组分别对60 例ⅠMRT 计划进行剂量验证

利用自带VeriSoft 软件，γ 分析方法中剂量偏差设置为3%，位移偏差设置为3 mm，阈值偏差为5 mm，计算方式为max dose of calculated volume，得到每一小组的三维剂量验证γ 通过率平均值。利用SPSS 19.0软件对后入射野数目占比最小的对照一组与实验一组进行配对t检验，得出P值，以此类推，分别对剩下的对照5 个小组与实验5 个小组进行配对样本t检验，得出P值，得出数据如表1所示。

表1 对照组与实验组IMRT计划γ通过率平均值t检验结果Tab.1 Results of t test on the average gamma passing rates of intensity-modulated radiotherapy plans in control and experimental groups

通过表1，我们可以得到：（1）除了后入射野数占比几乎为0 的第1 组以外，后面5 组实验组的平均γ通过率均小于对照组的平均γ 通过率；（2）后入射野数目占比为0.56 的实验第5 组与对照第5 组配对样本t检验，平均γ 通过率有统计学差异（t=2.566,P=0.030），这是因为受到了热塑膜固定底板的影响。同理实验第6组与对照第6组配对样本t检验，平均γ通过率有显著统计学差异（t=5.637,P=0.000）；（3）当ⅠMRT 计划后射野数目占比≥0.56 时，热塑膜固定底板对三维剂量验证γ通过率影响有统计学意义。

2.2 固定底板剂量修正后ⅠMRT 计划剂量验证γ 通过率变化

为了解决热塑膜固定底板对ⅠMRT 计划三维剂量验证γ 通过率有一定影响的问题，我们选择影响最大的第6 组10 例ⅠMRT 计划在计划系统中，利用固定底板参与计算的方式对其进行剂量修正。

修正前后，通过将Octavius 4D剂量验证系统分别对这10例ⅠMRT患者病例进行碳纤维加速器治疗床及固定底板的共同影响下的三维剂量验证，并利用Verisoft软件，采用γ分析方法对剂量的验证结果进行分析，γ通过率的剂量偏差设置为3%，位移偏差设置为3 mm，计算方法为max dose of calculated volume，得到相应的γ通过率，所得数据通过使用Excel表格做统计和分析得出相应的结果，如表2所示。

表2 碳纤维固定底板参与计算前后剂量验证γ通过率对比表Tab.2 Comparison of gamma passing rate of dosimetric verification before and after the consideration of immobilization baseplate of carbon fiber

从表2 可知，修正前，在治疗床和底板的共同影响下，这10 例ⅠMRT 计划的三维剂量验证γ 通过率平均值为89.1%，修正之后，平均值为94.9%，平均值增加5.8%，且最高在原来基础上提升10.7%。我们将这两组数据行配对样本t检验，检验发现这两组数据有显著统计学差异（t=-5.769,P=0.000），这表明利用计划系统使热塑膜固定底板参与剂量计算的修正方法具有可行性。

3 讨论

国内外文献当中，有一些讨论固定装置对剂量验证通过率影响的文献，其中Olson 等［13］报道采用Eclipse 治疗计划系统和AAA 算法，回顾性研究在VMAT治疗中头颈部固定装置对射线的衰减情况。3家机构对15 例不同头颈部肿瘤患者进行回顾性评估，从每个患者在Eclipse 中的现有计划中创建一个测试计划，其在剂量计算中将固定装置勾画到轮廓之内参与计算。使用剂量体积直方图与原有未考虑固定装置的计划进行比较，该直方图评估了最大剂量、接受95%处方剂量的PTV 百分比V95和100%的PTV 剂量D100。最大剂量差异计算范围从0.3%到4.1%，原有计划和试验计划的V95覆盖率的绝对差异为0.4%～2.3%，D100的差异更具有统计学意义，报道的范围为1.2%～71.4%，经过对固定装置进行修正后的计划指标明显低于原有计划指标，这充分说明对固定装置进行剂量修正的必要性。

AAPM 176 号报告［9］中，详细地阐述了不同品牌和厂家的治疗床头及固定装置对放疗剂量的影响，尤其是当VMAT 技术逐渐取代ⅠMRT 技术后，导致后入射野传递更多的剂量，治疗床头及固定装置对剂量的影响会更大，同时也指出放疗过程中治疗床顶部或固定装置的剂量扰动经常被忽略，与本文观点一致。

Munjal 等［14］曾做过相关研究，指出大多数TPS只用于垂直射束入射衰减修正因子。而当射束斜入射时，底板、头枕和其他固定装置的衰减比垂直射束入射要大。斜入射束衰减的校正因子在大多数商用的治疗计划系统中都没有配置。因此，对于需要在ⅠMRT 和3D-CRT 中进行多次的治疗，如此高的剂量传递可能导致目标体积的剂量不足，需要在监测单元计算中进行纠正。

Chen 等［15］和辜石勇等［16］研究表明，头颈部固定装置的衰减和建成效应降低了鼻咽癌计划靶量的剂量覆盖率和平均剂量，导致皮肤剂量增加。在治疗计划和剂量计算中，固定装置应该勾画在皮肤外轮廓以内参与计算，以减少剂量衰减和增加皮肤剂量。该结论与本文应对热塑膜固定装置进行剂量修正有类似之处。

柏正璐［17］利用二维矩阵，将机架打到180°，测量不同厚度的碳纤维底板对二维剂量验证通过率的影响，表明碳纤维固定底板有一定的衰减能力。虽然有一定说服力，但是其没有完全模拟实际情况。

本文从实际临床角度出发，利用三维验证系统，通过实验的方法分析测量了固定底板对三维剂量验证通过率的影响程度，并且对固定底板进行剂量修正，经过剂量修正后的三维剂量验证通过率有明显提升，而且有统计学意义。如果放疗患者采用热塑膜固定装置，有后入射照射野，但是却不对热塑膜固定底板进行剂量修正，这可能会导致患者最终接受剂量值低于设计值，给患者的肿瘤控制率带来一定的影响，尤其对后入射野数占比较多的ⅠMRT 计划和靶区剂量响应梯度小的肿瘤影响程度可能会更大［18］。因此，在制定ⅠMRT 计划时非常有必要对热塑膜固定底板等固定装置进行剂量修正。本文提供了一种简便的方法：在勾画靶区时将固定底板勾画到皮肤以内参与剂量计算，以达到对固定底板进行剂量修正的目的，希望能为广大放疗同行提供帮助。由于条件限制，只对一种固定底板做了研究，将市面上多数固定底板均纳入研究是笔者努力的一个方向。