小野对动态调强放疗计划剂量分布的影响

袁清伟，吴瑶，陈涛，郝连花，林清森，赵汝彬（通信作者）

山东省临沂市人民医院放疗技术科 （山东临沂 276000）

随着计算机技术及信息技术的不断发展，放疗技术也在不断进步，其中调强放疗已成为目前放疗的主要方式，以多叶准直器为基础的调强放疗具有更高的靶区适形度，能够更好地保护危及器官。静态调强放疗利用多叶准直器形成多个静态的子野进行分步照射，执行效率低；动态调强放疗采用滑窗技术，提高了执行效率。由于动态调强放疗的技术特点，多叶准直器叶片的到位精度、运动速度对射线输出的稳定性及靶区和危及器官的剂量分布均有较大影响[1]；除此之外，由于动态调强放疗计划执行过程中射束不间断，多叶准直器叶片连续运动，小野的出现难以避免，所以小野也会对剂量分布产生影响。本研究分别采用含实测小野数据的AAA 算法和不含实测小野数据的AAA算法计算动态调强放疗计划剂量分布[2]，通过分析其通过率[3]，探究小野对剂量分布的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取2020年我院放疗技术科的20例肿瘤患者（男8例，女12例；年龄28～65岁）的动态调强放疗计划，包括头部、颈部、肺部、乳腺及盆腔的动态调强放疗计划，所有动态调强放疗计划均采用6 MV 射线能量，以及ECLIPSE治疗计划系统（瓦里安医疗系统公司，版本：13.6），射野数量5～11个。

1.2 方法

1.2.1 设备及测量模体

投照设备: 美国瓦里安Trilogy 直线加速器；配置Minillenm 120 多叶准直器,其在等中心处可形成40 cm×40 cm 的射野，中心40对叶片在等中心的投影宽度为5 mm，边缘20对叶片在等中心的投影宽度为10 mm。

验证设备：MatriXX 二维电离室点矩阵系统，由探测平板和软件MyQA组成，其中探测平板由电离室阵列、控制器、信号处理和数据转换器等组成；在32×32的矩阵网格平板上均匀分布着1 020个空气电离室（网格阵列的4个角上各缺少1个电离室），有效测量面积24.4 cm×24.4 cm，每个电离室呈圆柱形，直径4.5 mm，高5 mm，体积0.08 cm3，电离室中心之间的距离7.62 mm，有效测量点距表面3 mm[4]；MatriXX 平板通过标准的网络接口连接计算机软件MyQA 控制整个测量过程，接受治疗计划系统的数据，对比分析测量数据与计划数据。

测量模体：固体水模，模体为RW3材料，物理密度ρ=1.045 g/cm3，有1、2、5、10、20 mm 等不同厚度若干；采用MatriXX 二维电离室点矩阵系统测试前需校正固体水模模体的测量深度，公式如下：

式中，dw为固体水模等效水厚度，dp为固体水模的真实厚度，ρp为固体水模模体的物理密度（g/cm3），Z为材料的原子序数，A为材料的原子量。

1.2.2 测试算法

各向异性分析算法（AAA）[6]，其中一种AAA 算法所依据的数据模型为常规的测试数据，实测的最小射野的规格为3 cm×3 cm，下文中简称此算法为N_AAA 算法；另一种算法依据的数据模型包含实测的小野数据，具体方法为架设水箱实测1 cm×1 cm，2 cm×2 cm，3 cm×3 cm，4 cm×4 cm，5 cm×5 cm 射野的数据[7]，将新测得数据与原AAA中实测的数据拼接，生成新的实测数据最小为1 cm×1 cm 数据，并以此为数据模型生成新的AAA 算法，下文中简称此算法为S_AAA 算法。

1.2.3 测试方法

采用的算法均为N_AAA 算法，复制计划在其他条件不做任何改动的情况下，将动态调强放疗计划的算法修改为S_AAA 算法，重新进行剂量计算，此时每例患者分别对应两个动态调强放疗计划，分别使用了N_AAA 算法和S_AAA算法，将两个计划按相同的条件分别生成对应的QA 计划，再使用MatriXX 对QA 计划进行验证。

MatriXX 表面和底部分别放置4.7 cm 和4.0 cm 等效固体水模，使MatriXX 中的电离室阵列在模体表面下5 cm 深度，对其进行3 mm 层厚CT 扫描，扫描后将影像传输到瓦里安Eclpise13.6治疗计划系统；在机架角为0°的条件下制定相关剂量分布计划，并将这些计划传输至MatriXX 工作站，经由Aria 网络传输到加速器工作站；将MatriXX 按CT 定位时的条件摆放在加速器治疗床上，按QA 计划实施照射。

计划验证前先对MatriXX 进行预照射，并使用10 cm×10 cm标准射野对MatriXX 进行绝对剂量校准[8]，使用Moive 测量模式，测量中使用除用户校准外的全部校准功能包含温度压力校准，这样可最大限度减少治疗机输出剂量的波动对测量结果的影响；所有验证计划将全部射野归零垂直照射，为排除环境因素，执行完一例患者的N_AAA 算法的计划验证后，立即进行此患者S_AAA 算法的计划验证，尽量确保同一个患者两种数据模型算法计划验证条件的一致性；治疗计划和实际测量的剂量分布用γ 方法评估，选取3 mm 位移误差和3%剂量误差为标准。

1.3 评价指标

比较两种算法的通过率。

1.4 统计学处理

采用SPSS 17.0统计软件进行配对t检验分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

S_AAA 与N_AAA 两种算法的动态调强放疗计划相比较，在包绕相同的靶区体积前提下，即处方剂量线包绕95%的靶区体积，S_AAA 算法的最高量较N_AAA 算法对应的计划最高量略有降低，降低的幅度从0～1%不等，具体统计数据见表1，将各计划最高量的相对值导入SPSS 17.0，对两种算法对应的最高量进行配对t检验，P=0.01<0.05，具有统计学差异。

表1 两种算法最高量差值统计

计划通过率验证结果显示，20例患者中采用S_AAA 算法的通过率均较采用N_AAA 算法的通过率有所提高，通过率采用3 mm/3%的标准，提高的幅度从0.2%～0.7%不等，具体统计数据见表2。将两种算法通过率数据导入SPSS 17.0，进行配对t检验，得到的P<0.05，由此可知分别有N_AAA算法和S_AAA 算法所得的两组验证计划的γ 通过率数据存在统计学差异。

表2 两种算法γ 通过率差值统计

3 讨论

放疗中的小野由于其自身的特殊性，尤其是立体定向放疗技术的开展，小野剂量学受到广泛的重视，开展立体定向放疗的单位必须对本单位直线加速器的小野数据进行实际测量，这已成为共识。但对于未开展立体定向放疗的单位，小野数据是否有必要实测并无统一要求。从本研究的测试数据来看，对于动态调强放疗计划使用实测的小野数据算法要优于使用设备厂商自带小野数据，实测小野剂量学数据有一定的价值，建议有条件的单位对其执行动态调强计划的医用直线加速器设备进行小野数据的实际测量，确认实测小野数据的有效性后再使用。由于小野数据的敏感性，外部测量条件的微小变化都有可能导致测量结果产生较大差异[9]，即使是同一个厂家同一个型号的甚至是同一批的医用直线加速器在机械加工方面也必然存在或多或少的不同，加之机房设计建设以及机器在安装调试过程中存在的差异，同一型号的设备小野实测数据可能会存在一定的差异，因此本研究的测试数据及结果仅针对本单位的此台瓦里安Trilog 设备。

小野剂量数据测量对外部条件要求严格，任何不规范操作所引入的偏大误差都有可能导致小野剂量数据测量的失败，因此，在小野数据测量时应该尽量减小各方面的误差，保证小野数据测量的精度。同时，小野数据测量完成后，如何确定小野数据测量的有效性，实测的小野数据是否优于设备厂商自带的小野数据，不同的文献上也提出了许多有效的验证方法，通过对比不同的小野数据算法下通过率的方法不失为一种简单可行的验证方法。

综上所述，鉴于动态调强放疗计划中多叶准直器运动过程中形成的多个小野对剂量分布的影响，应对加速器进行小野数据的测量，以便提高计划系统中剂量的分布与实际剂量分布的一致性。