等中心位置的选择对肺癌SBRT验证计划Gamma通过率的影响

伍然，赵红光，魏环海，郑子龙，苏斌

200433 上海，同济大学附属上海市肺科医院 放疗科

体部立体定向放射治疗(stereotactic body radiotherapy，SBRT)已广泛应用于早期肺癌患者的治疗当中[1]，虽然目前还存有争议，但是SBRT技术在早期肺癌治疗中的临床应用，已经开始显现出取代手术治疗的趋势[2]。SBRT技术由于其高精度、高分次剂量、高治疗增益比及靶区周围剂量低的特点[3-4]，越来越受到临床医生的青睐。但是SBRT技术在采用更高的单次剂量治疗肿瘤的同时，也存在比普通调强放射治疗更大的风险，因此患者治疗前需要剂量验证来确保其受到准确的剂量照射[5-6]。Gamma分析法是普遍应用于放射治疗计划验证的方法，其包含百分剂量差异、一致性距离以及Gamma通过率3个参数[7]。本研究选取了13例肺部SBRT病例，按照分组原则选择对应的等中心位置，分别设计放疗计划并通过MapCheck软件对剂量验证结果进行分析统计，探讨等中心位置的选择对剂量验证结果的影响。

1 资料与方法

1.1 患者体位固定与CT扫描

本研究选取2018年11月至2019年3月间在上海市肺科医院接受SBRT治疗的13例肺癌患者，采用仰卧位双臂上举并使用真空负压袋固定体位，平静呼吸状态下螺旋CT模拟机(GE Lightspeed RT)行4D平扫或增强扫描，扫描范围包括第4颈椎上缘到第2腰椎下缘，层厚2.5 mm。扫描图像通过网络传输至rtStation医生工作站，进行靶区和危及器官，包括脊髓、两侧肺、气管、胸壁、臂丛神经、心脏和食管等的勾画。医生勾画完成之后再通过网络传输至Pinnacle 9.10计划系统中。

1.2 患者的计划设计

对每例患者分别以两个不同的等中心位置进行SBRT计划设计，计划设计采用Step & Shoot MLC静态调强模式，同一患者的两个SBRT计划，采用完全相同的射野角度及相关参数。其中等中心选在计划靶区(planning target volume,PTV)中心的13例计划分入A组，等中心选在CT模拟定位中心的13例计划分入B组。PTV处方剂量为50 Gy，照射次数为5次，生物等效剂量为100 Gy，双肺V20<10%，气管和支气管Dmax<40 Gy；脊髓Dmax<28 Gy，食管Dmax<35 Gy，心脏Dmax<38 Gy，臂丛神经Dmax<32 Gy，胸壁V50<2 cm3，计算网格边长为2 mm。

1.3 验证计划设计及剂量测量

使用Pinnacle 9.10计划系统创建平面剂量验证计划，将A组及B组共26个SBRT计划的射野机架角度、准直器角度和治疗床角度都设置为0度，然后移植到验证模体上，完成各射野的剂量计算，并导出所有射野在MapCheck2二维半导体矩阵测量中心层面的剂量分布文件。通过PTW公司的QUICKCHECK webline晨检仪对加速器进行检测，出束100 MU，射野大小10 cm×10 cm，测量等中心绝对剂量，射野平坦度和对称性以及射线能量，确认晨检仪读数符合临床要求后，将MapCheck2及固体水模体在加速器治疗床上进行摆位，测量中心与加速器等中心重合，机架角设置为0度。进行仪器预热归零消除本底，然后加速器出束并进行剂量测量。

1.4 验证结果分析

通过MapCheck分析软件，按照Gamma分析法将导出的平面剂量分布与实际测量的剂量分布进行比较。首先采用国际上最新的Gamma通过率推荐标准3%/2 mm[8]，分别对A组13例验证计划和B组13例验证计划的实际测量值与计划系统导出值进行比较，记录此时的 A组的Gamma通过率值为γA，B组的Gamma通过率值为γB。然后改为采用2%/2 mm的通过标准，重复以上步骤，分别记录A、B两组验证计划的Gamma通过率γA与γB。

1.5 统计学处理

采用SPSS 19.0统计软件进行数据处理。分别计算采用3%/2 mm和2%/2 mm的通过标准时，A组验证计划的Gamma通过率γA的平均值和B组验证计划的Gamma通过率γB的平均值。采用t检验分析A组的Gamma通过率值γA与B组的Gamma通过率值γB的差异，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

采用Mapcheck分析软件对测量数据进行分析处理，以其中1例患者的验证计划为例，处理结果界面如图1所示，界面上半部分为等中心选在PTV中心的验证计划分析结果：当采用3%/2 mm的通过标准时，Gamma通过率为100%，当采用2%/2 mm的通过标准时，Gamma通过率为100%；界面下半部分为等中心选在CT模拟定位中心的验证计划分析结果：当采用3%/2 mm的通过标准时，Gamma通过率为97.6%，当采用2%/2 mm的通过标准时，Gamma通过率为90.6%。

图1 Mapcheck分析软件中的处理结果示意图

采用相同步骤对所有13例患者的验证计划分别进行测量分析，记录Gamma通过率结果并使用SPSS 19.0统计软件对所有数据进行统计学分析。通过统计学分析可知，13例SBRT计划的等中心由PTV中心改为CT模拟定位的中心后，在其它条件相同的情况下，对剂量验证所得的Gamma通过率结果有明显的影响。当采用3%/2 mm的通过标准时，A组Gamma通过率值γA为99.32%±0.68%，B组Gamma通过率值γB为95.07%±2.09%，二者差异具有统计学意义(t=7.128,P<0.001),不同的等中心位置对Gamma通过率均值影响可达4.25%；当采用更为严苛的2%/2 mm通过标准时，A组Gamma通过率值γA为97.88%±2.04%，B组Gamma通过率值γB为87.71%±5.47%，二者差异具有统计学意义(t=5.733,P<0.001),不同的等中心位置对Gamma通过率均值影响更加明显，可达10.17%(表1)。

表1 分别采用不同通过标准时的Gamma通过率(%)

3 讨 论

随着近年来放射治疗进入到精确放疗时代， Paudel等[9]的研究表明，在Gamma通过率过低的情况下，无法保证放疗计划和加速器出束的剂量一致性，结合SBRT具有的高分次剂量、高剂量梯度、高剂量率等特点，在对SBRT计划进行剂量验证时，对验证条件和验证设备的要求也更高[10]。

与以往电离室结合胶片进行剂量测量的验证方法相比，二维电离室矩阵测量更加便捷，同时也是目前临床常用的剂量验证方法。以MapCheck2二维电离室矩阵及其相关分析软件所组成的剂量测量系统在许多医院得到了广泛的应用，其具有能量响应度好、灵敏度高的优势，能迅速、准确地测量剂量分布并显示测量结果，因而成为了直线加速器放疗计划剂量验证的常用测量工具之一[11-12]。

在本研究中，等中心位置的不同，直接对SBRT验证计划的Gamma通过率产生了影响。当采用3%/2 mm的通过标准时，等中心选在PTV中心的A组Gamma通过率值γA为99.32%±0.68%，等中心选在CT模拟定位中心的B组Gamma通过率值γB为95.07%±2.09%。虽然在Gamma通过率不低于90%的标准下，两组验证计划的Gamma通过率γA与γB均符合临床要求，但等中心选在PTV中心的A组Gamma通过率整体要明显高于等中心选在CT模拟定位中心的B组Gamma通过率(t=7.128,P<0.001)。在更严格的2%/2mm的通过标准下，等中心选在PTV中心的A组Gamma通过率值γA为97.88%±2.04%，等中心选在CT模拟定位中心的B组Gamma通过率值γB为87.71%±5.47%，A组的Gamma通过率同样明显高于B组的Gamma通过率(t=5.733,P<0.001)。

在直线加速器中，受束流偏转的作用，准直器、靶和均整器的位置会直接影响加速器的射野离轴剂量分布(包括射野平坦度和射野对称性)[13]。分析可能产生剂量验证误差的因素，对于日常的剂量验证工作有着重要的临床意义[14-20]。本研究中A组与B组计划的实际靶区中心分别位于射野中心轴上(A组)以及远离射野中心轴(B组)，由两组实验数据之间的统计学差异可以得出加速器的离轴剂量分布是影响Gamma通过率的一个重要因素。

综上所述，等中心位置的不同会明显影响验证计划的Gamma通过率。结合本研究中A组与B组计划的实际靶区中心分别位于射野中心轴上(A组)以及远离射野中心轴(B组)，选择不同的等中心位置，会直接影响验证计划中各个射野的实际出束方向与射野中心轴的相对位置关系，从而通过直线加速器的实际离轴剂量分布使Mapcheck2设备中二维半导体矩阵的测量结果受到影响。这些测量结果通过Mapcheck分析软件的处理，最终反映在验证计划的Gamma通过率上。

作者声明：本文全部作者对于研究和撰写的论文出现的不端行为承担相应责任；并承诺论文中涉及的原始图片、数据资料等已按照有关规定保存，可接受核查。

学术不端：本文在初审、返修及出版前均通过中国知网(CNKI)科技期刊学术不端文献检测系统的学术不端检测。

同行评议：经同行专家双盲外审，达到刊发要求。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

文章版权：本文出版前已与全体作者签署了论文授权书等协议。