碳纖維材料對(duì)鼻咽癌放療計(jì)劃劑量驗(yàn)證的影響

時(shí)飛躍，秦偉，趙環(huán)宇，林強(qiáng)，陳錦飛

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院） a.腫瘤放療中心；b.醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

碳纖維材料對(duì)鼻咽癌放療計(jì)劃劑量驗(yàn)證的影響

時(shí)飛躍a，秦偉a，趙環(huán)宇a，林強(qiáng)b，陳錦飛a

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院） a.腫瘤放療中心；b.醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

目的 使用瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統(tǒng)對(duì)鼻咽癌放射治療計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，探討碳纖維材料對(duì)劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響。方法 使用鼻咽癌患者的CT圖像和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，制作放射治療計(jì)劃和相應(yīng)的PD劑量驗(yàn)證計(jì)劃。使用瓦里安Clinac IX直線加速器，分別執(zhí)行以下3種情形下的劑量驗(yàn)證計(jì)劃：A.加速器機(jī)頭和非晶硅平板探測(cè)器之間沒(méi)有碳纖維材料；B.加速器機(jī)頭和探測(cè)器之間有Varian IGRT碳纖維治療床板；C.加速器機(jī)頭和探測(cè)器之間有碳纖維治療床板和ORFIT AIO碳纖維固定底板。使用PD軟件模塊，分析每個(gè)射野的二維劑量分布，共獲得3組數(shù)據(jù)，每組包含18個(gè)Gamma通過(guò)率值。對(duì)3組Gamma通過(guò)率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果 A組平均Gamma通過(guò)率為（94.31%±1.75%），B組平均Gamma通過(guò)率為（94.35%±1.81%），C組平均Gamma通過(guò)率為（91.58% ±2.91%）。A組和B組數(shù)據(jù)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），A組和C組數(shù)據(jù)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.001）。結(jié)論 對(duì)于鼻咽癌放療計(jì)劃，單獨(dú)的碳纖維治療床板對(duì)PD劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響較小；而碳纖維治療床板和固定底板聯(lián)合對(duì)劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響較大，會(huì)導(dǎo)致Gamma通過(guò)率明顯下降。

鼻咽癌；放射治療計(jì)劃；劑量驗(yàn)證；碳纖維材料；治療床板；固定底板

0 前言

鼻咽癌是我國(guó)常見(jiàn)的頭頸部惡性腫瘤，放射治療是治療鼻咽癌的有效手段。鼻咽癌腫瘤靶區(qū)體積較大，形狀不規(guī)則，周圍需保護(hù)的器官較多，其調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃比較復(fù)雜，采用的照射野數(shù)目也較多（一般為7野或9野）。為了驗(yàn)證鼻咽癌放療計(jì)劃劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性，放療物理師需要對(duì)放療計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證。瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統(tǒng)包含非晶硅平板型電子射野影像裝置（a-Si EPID）和PD軟件模塊，可通過(guò)使用EPID的非晶硅平板探測(cè)器記錄照射野的出束情況，得到照射野的二維劑量分布，然后將其與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，得到射野的二維劑量驗(yàn)證結(jié)果[1-4]。目前PD劑量驗(yàn)證法已廣泛應(yīng)用于本院調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證。

為了支撐患者，維護(hù)患者治療時(shí)的體位，減少擺位誤差，碳纖維材質(zhì)的治療床板和體位固定裝置得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[5-7]。碳纖維材質(zhì)的治療床板和固定底板雖然具有很高的射線通透性，但是它們?nèi)匀粫?huì)對(duì)射線產(chǎn)生不可忽略的影響，進(jìn)而影響劑量驗(yàn)證的結(jié)果和患者體內(nèi)實(shí)際的劑量分布。本研究主要通過(guò)分析碳纖維材料（治療床板和固定底板）對(duì)鼻咽癌放療計(jì)劃的PD劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響，為放療物理師評(píng)估碳纖維材料對(duì)計(jì)劃劑量分布的影響提供參考。

1 劑量驗(yàn)證方法

使用2015瓦里安Eclipse計(jì)劃大賽提供的一套鼻咽癌患者的CT圖像及相應(yīng)的腫瘤靶區(qū)和正常器官結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，制作符合比賽劑量要求的9野動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。治療計(jì)劃中，9野機(jī)架角度分布為：200°、240°、280°、320°、0°、40°、80°、120°和160°。基于治療計(jì)劃制作PD劑量驗(yàn)證計(jì)劃，在驗(yàn)證計(jì)劃里，把所有射野機(jī)架角度歸一到180°。由于鼻咽癌治療計(jì)劃射野尺寸較大，治療計(jì)劃雖采用9野設(shè)計(jì)，但在生成PD驗(yàn)證計(jì)劃時(shí)每個(gè)射野會(huì)自動(dòng)分野，因此每個(gè)驗(yàn)證計(jì)劃中總射野數(shù)目為18個(gè)。

共制作了3種PD劑量驗(yàn)證計(jì)劃，代表了如下3種情形：A.加速器機(jī)頭和非晶硅平板探測(cè)器之間沒(méi)有碳纖維材料；B.加速器機(jī)頭和非晶硅平板探測(cè)器之間有Varian IGRT碳纖維治療床板（治療床位置LNG=100 cm，VRT=10 cm，LAT=0 cm）；C.加速器機(jī)頭和非晶硅平板探測(cè)器之間有碳纖維治療床板和碳纖維固定底板（治療床位置LNG=100 cm，VRT=10 cm，LAT=0 cm）。固定底板為ORFIT AIO固定底板，其前端面與治療床板前端面齊平。

使用Gamma分析工具分析射野的二維劑量分布。分析參數(shù)設(shè)定為：位置3 mm，劑量3%。對(duì)大于最大劑量10%的區(qū)域進(jìn)行分析，得到Gamma通過(guò)率值。使用SPSS16.0軟件對(duì)Gamma數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

使用瓦里安Clinac iX醫(yī)用電子直線加速器分別執(zhí)行3種情形下的鼻咽癌劑量驗(yàn)證計(jì)劃，并使用PD軟件模塊進(jìn)行分析，共獲得3組共54個(gè)Gamma通過(guò)率值。3組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1 3組鼻咽癌PD劑量驗(yàn)證計(jì)劃的Gamma通過(guò)率統(tǒng)計(jì)結(jié)果（%）

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，A組和B組的Gamma數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.907）；A組和C組的Gamma數(shù)據(jù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.001）。由此可見(jiàn)，單獨(dú)的Varian IGRT碳纖維治療床板對(duì)PD劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響較小；而碳纖維治療床板和固定底板聯(lián)合對(duì)PD劑量驗(yàn)證結(jié)果的影響較大，會(huì)導(dǎo)致Gamma通過(guò)率明顯下降，下降平均值約2.7%。

3 討論

本研究采用鼻咽癌放射治療計(jì)劃尺寸較大的照射野，使射線穿過(guò)碳纖維材料后照射到非晶硅平板探測(cè)器上。結(jié)果表明，碳纖維材料的治療床板和固定底板聯(lián)合對(duì)射野的二維劑量分布有明顯影響，可導(dǎo)致Gamma通過(guò)率降低，劑量驗(yàn)證結(jié)果變差。該結(jié)果表明，放療物理師要重視碳纖維材料對(duì)射線的影響，可采取一些措施（例如調(diào)整射野的入射角度，或在設(shè)計(jì)放射治療計(jì)劃時(shí)加入治療床板結(jié)構(gòu)等）來(lái)減少碳纖維材料的影響，從而使治療計(jì)劃計(jì)算的劑量分布更接近實(shí)際劑量分布。

在本研究中，情形B和情形C中取Varian IGRT治療床位置LNG為100 cm（大約相當(dāng)于鼻咽癌患者治療時(shí)的治療床位置），IGRT碳纖維治療床板在這個(gè)位置較薄，對(duì)6 MV高能X射線的影響較小。需要注意的是，IGRT治療床板的厚度從治療床板頭部至尾部逐漸變厚，對(duì)射線的影響也逐漸變大[6-8]。若是取LNG=150 cm（大約相當(dāng)于盆腔腫瘤患者治療時(shí)的治療床位置），則PD劑量驗(yàn)證結(jié)果可能就會(huì)不同。另外，AIO碳纖維固定底板各部分的厚度和形狀也不完全一致，不同部分對(duì)射線的影響也不相同。此外，射線從不同角度穿過(guò)碳纖維治療床板和固定底板，也會(huì)對(duì)劑量驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生影響[9-10]，這些都有待于進(jìn)一步研究。

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The Infl uence of Carbon Fibre Materials on Dose Verifi cation in Radiotherapy Regimen for Nasopharyngeal Carcinoma

SHI Fei-yuea, QIN Weia, ZHAO Huan-yua, LIN Qiangb, CHEN Jin-feia
a. Radiation Therapy Center; b.Department of Medical Equipment, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China

Objective To investigate the influence of carbon fibre materials (treatment couch top and immobilization baseplate) on the results of dose verification by using Varian Portal Dosimetry (PD) system for treatment regimen of nasopharyngeal carcinoma. Methods CT images and structures of a patient with nasopharyngeal carcinoma, which were provided by the 2015 VARIAN Eclipse Treatment Planning Competition, were adopted to design the treatment regimen and to generate corresponding PD dose verification plans. A Varian Clinac IX linac was employed to deliver the verification plans for the following three cases: A. There were no carbon fibre materials between the linac head and the amorphous silicon electronic portal imager of EPID; B. The Varian image-guided radiation therapy (IGRT) carbon fibre couch top was put between the linac head and the portal imager; C. Both the Varian IGRT couch top and the ORFIT AIO carbon fibre immobilization baseplate were put between the linac head the portal imager. The PD software module was used to analyze the two-dimensional dose distributions for each field. Three sets of Gamma pass rate data were acquired, with each set consisting of 18 Gamma pass rate values. Results Statistical analysis was applied to the three sets of Gamma pass rate data. The statistical results of mean ± standard deviation were as follows: Case A (94.31%±1.75%), Case B (94.35% ±1.81%), Case C (91.58% ±2.91%). The results of t test show that, there is no statistical difference between Gamma pass rate data of Case A and Case B（P＞0.05）, whereas there is a statistical difference between those of Case A and Case C（P=0.001）. Conclusion For treatment regimens of nasopharyngeal carcinoma, the carbon fibre couch top has little influence on the PD dose verification. Yet the combination of carbon fibre couch top and baseplate has significant influence on the dose verification, resulting in obvious decrease in Gamma pass rate values and thus worsening of the verification results.

nasopharyngeal carcinoma; radiation treatment planning; dose verification; carbon fibre; treatment couch top; immobilization baseplate

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.032

1674-1633(2016)01-0108-02

2015-10-08

作者郵箱：shifeiyue2013@126.com