使用兩種方法評價鼻咽癌調強計劃的Portal Dosimetry劑量驗證結果

時飛躍，柏正璐，秦偉，趙環宇

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）a.腫瘤放療中心；b.醫療設備處，江蘇 南京 210006

使用兩種方法評價鼻咽癌調強計劃的Portal Dosimetry劑量驗證結果

時飛躍a，柏正璐b，秦偉a，趙環宇a

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）a.腫瘤放療中心；b.醫療設備處，江蘇 南京 210006

目的使用瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統對鼻咽癌調強放療計劃進行劑量驗證，使用兩種方法對驗證結果進行分析與評價。方法選取16例鼻咽癌PD驗證計劃的數據，使用兩種方法進行分析評價。方法1，對每一例驗證計劃所有射野的Gamma通過率數據進行統計分析；方法2，對每一例驗證計劃，通過矩陣相加的方法得到總射野，對總射野進行Gamma分析。結果16例鼻咽癌PD驗證計劃共計有278個射野，所有射野的Gamma通過率（平均值±標準差）為98.73%±1.66%；Gamma通過率超過95%的射野數目占總射野數目的97.12%；每一例驗證計劃所有射野Gamma通過率的平均值大于97%。對16例PD驗證計劃總射野的Gamma通過率進行統計分析，平均值為96.05%±2.01%。對所有驗證計劃，比較每例計劃所有射野Gamma通過率的平均值與計劃總射野的Gamma通過率值，兩組數據有統計學差異。結論由兩種評價方法的分析可見，16例鼻咽癌調強計劃PD劑量驗證結果總體較好，表明計劃參數的網絡傳輸和治療實施比較準確。綜合運用這兩種方法，可對調強計劃的PD劑量驗證結果進行全面評價。

鼻咽癌；調強計劃；劑量驗證；Gamma通過率；放射治療

引言

鼻咽癌是我國常見的頭頸部惡性腫瘤，放射治療是鼻咽癌的主要治療手段，調強放射治療（Intensity-Modulated Radiotherapy，IMRT）對腫瘤靶區能提供高度適形的劑量分布，保護鄰近的危及器官和正常組織，已逐步成為鼻咽癌主流的治療方式[1-2]。鼻咽癌的腫瘤靶區體積較大，形狀不規則，周圍需保護的危及器官較多，因此其調強放療計劃比較復雜，采用的照射野數目較多。隨著放療技術復雜程度的增加，對調強放射治療的質量保證及劑量驗證變得越來越重要，以確保復雜的劑量分布準確傳輸到患者身上。COMPASS、ArcCHECK、Mapcheck、MatriXX和 基 于 多葉準直器的日志文件等，都已被用于鼻咽癌放療計劃的劑量驗證[3-7]。基于非晶硅電子射野影像裝置（a-Si EPID）的瓦里安Portal Dosimetry（PD）系統，由于其操作簡單、使用方便和顯示劑量結果及時，近年來越來越多地被用于固定野調強放療和容積旋轉調強的劑量驗證中[8-15]。本研究，使用PD系統對鼻咽癌固定野調強放療計劃進行劑量驗證，通過兩種方法對劑量驗證結果數據進行分析與評價。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2013年1月～2015年8月收治的16例鼻咽癌患者固定野調強治療計劃的PD驗證計劃數據進行研究。16例鼻咽癌患者中，女性7例，男性9例；最大年齡75歲，最小年齡38歲，平均年齡53.8歲，中位年齡49.5歲；鼻咽癌分期，Ⅰ期1例，Ⅱ期2例，Ⅲ期3例，Ⅳ期10例。

1.2 計劃設計

使用瓦里安Eclipse 8.6治療計劃系統制作鼻咽癌患者的固定野調強治療計劃。16例鼻咽癌調強治療計劃，均采用九野機架角度分布：280°、300°、320°、340°、0°、20°、40°、60°和80°。使用Eclipse 8.6制作患者調強治療計劃的PD驗證計劃，由PDIP算法計算得到計算（預測）劑量圖像。

1.3 驗證及分析方法

將Clinac iX直線加速器的aS1000型電子射野影像裝置（Electronic Portal Imaging Device，EPID）伸展至預定的等中心位置，然后操作加速器出束，執行PD驗證計劃。驗證計劃執行結束后，在PD軟件模塊里分析劑量驗證結果，使用Gamma分析工具比較計算劑量分布和測量劑量分布，得到每個射野的Gamma通過率值。使用Gamma分析的分析參數設定為：距離符合度3 mm，標準劑量差異3%，劑量閾值10%。

使用兩種方法對計劃的PD驗證結果進行分析和評價。方法1：對每一例PD驗證計劃，計算該驗證計劃中所有射野Gamma通過率數據的平均值、最大值、最小值、中位值和標準差；方法2：對每一例PD驗證計劃，導出每個射野計算值和測量值的DXF文件，考慮每個射野的跳數（MU）值后，將每個射野的計算值和測量值的數據矩陣分別相加，得到總射野的計算值和測量值的DXF文件，再將兩類文件導入PD軟件模塊，從而對總射野進行Gamma分析。某個計劃總射野在PD軟件模塊中的Gamma分析界面，見圖1。

1.4 統計學分析

使用Excel進行統計學處理。兩種方法數據的比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

圖1 對某個鼻咽癌PD驗證計劃的總射野進行Gamma分析

2 結果

瓦里安Eclipse 8.6治療計劃系統，采用動態調強滑窗式出束方式時，由于鼻咽癌計劃射野尺寸較大，治療計劃雖采用九野設計，在生成PD驗證計劃時過大的射野會自動分野，因此每個PD驗證計劃中的射野數目在分野后變為14～19個。16例鼻咽癌PD驗證計劃Gamma通過率的統計結果，見表1。16個PD驗證計劃射野Gamma通過率的平均值與16個總射野Gamma通過率的比較，見圖2；使用配對t檢驗，對兩組數據進行比較，P值=0.0001＜0.05。對16個PD驗證計劃Gamma通過率的平均值進行統計分析，平均值±標準差為98.75%±0.51%；16個PD驗證計劃總射野的Gamma通過率（平均值±標準差）為96.05%±2.01%。

表1 16例鼻咽癌PD驗證計劃Gamma通過率的統計分析（%）

圖2 射野Gamma通過率的平均值與總射野Gamma通過率值的比較

3 討論

本研究顯示，16例PD驗證計劃共計有278個射野，因此共得到278個Gamma通過率值，平均值為98.73%。16例PD驗證計劃，每例計劃中Gamma通過率值的平均值都大于97%。由以上數據可見，16例鼻咽癌PD驗證計劃的射野二維劑量驗證結果總體上較好，表明這些鼻咽癌調強放療計劃參數的網絡傳輸和治療實施比較準確[11]。

278個Gamma通過率值，其中數值大于95%的270個，數值大于90%且小于95%的4個，數值小于90%的4個，分別占總數的97.12%、1.44%和1.44%。具體分析Gamma通過率小于90%的4個射野，其MU值分別為50、40、41和53；這4個MU值分別占原射野MU值的比例分別為30.67%、24.39%、22.16%和21.54%；與這4個射野相對應分野的另外4個射野，Gamma通過率值均大于99%。本研究中，Gamma通過率數據較差的射野，MU值一般較小，占原射野MU值的比例也較小。

本研究中，通過矩陣相加得到總射野的計算值和測量值的劑量分布。射野Gamma通過率的平均值與總射野Gamma通過率值的比較結果（圖2）。由圖2和相關的統計分析數據可見，射野Gamma通過率的平均值與總射野的Gamma通過率，兩組數據有統計學差異，且總體上后者小于前者。總射野的劑量分布，代表了計劃中每個射野劑量分布的合成和疊加效果，具有單個射野不具備的劑量分布信息。每個射野的Gamma通過率高，不代表總射野的Gamma通過率高。因此，綜合分析每個射野的劑量分布和總射野的劑量分布，可對一個PD驗證計劃的結果進行更全面的評價。瓦里安早期版本的PD軟件模塊，不能進行多野（弧）劑量合成得到總射野[13]。目前，瓦里安高版本的的PD軟件模塊，已經具有了多野（弧）劑量合成的功能。

瓦里安的PD系統，包含非晶硅電子射野影像裝置（a-Si EPID）和PD軟件模塊，采用PDIP算法計算射野的預測劑量分布，可用于放療計劃的劑量驗證，可分析每個照射野的劑量驗證結果。與使用二維探測器矩陣（MatriXX、Mapcheck）等劑量驗證產品相比，使用PD系統減少了數據導出導入的操作，也不必重新連接線路和擺放探測器矩陣和模體，因此使用PD系統制作驗證計劃更加方便、執行驗證計劃更加快捷[11-14]。尤其是對鼻咽癌固定野調強計劃這樣射野較多的情形，物理師使用PD系統可節約更多的時間和精力來完成劑量驗證的工作[15-16]。本工作的研究表明，通過對計劃中每個射野和計劃總射野的PD劑量驗證結果進行分析，可全面評價放療計劃的驗證結果。

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Evaluation of Portal Dosimetry Dose Verification Results for Intensity-Modulated Radiotherapy Plans of Nasopharyngeal Carcinoma by Using Two Methods

SHI Feiyuea, BAI Zhenglub, QIN Weia, ZHAO Huanyua
a.Radiation Therapy Center; b.Department of Medical Equipment, Nanjing First Hospital,Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China

ObjectiveTo perform dose verification for intensity-modulated radiotherapy (IMRT) plans of nasopharyngeal carcinoma(NPC) with the Varian Portal Dosimetry (PD) system, and evaluate the dose verification results by two methods.MethodsA total of 16 PD verification plans of NPC were selected to analyze the data by two methods. Method 1, statistical analysis was applied to data of gamma passing rate of all fields for each PD verification plan. Method 2, for each PD verification plan, the total field was obtained by matrix superposition, and gamma analysis was applied to each total field.ResultsThere were 278 fields for the 16 PD plans, and the statistical value (mean±standard deviation) of the gamma passing rate was 98.73%±1.66%. There were 97.12% of the total 278 fields with gamma passing rate higer than 95%. For each PD verification plan, the mean value of gamma passing rate of all fields was higher than 97%. For the 16 PD verification plans, statistical analysis was also applied to the data of gamma passing rate of the total field, the mean value of gamma passing rate was 96.05%±2.01%. There was statistical difference by comparing the mean values of gamma passing rate of all fields for each verification plan and the values of gamma passing rate of the total field.ConclusionFrom analyses of the two methods, it could be seen that, results of PD dose verification for the 16 IMRT plans of NPC are good. It indicates that the parameter delivery and treatment implementation for the IMRT plans ware accurate. By using a combination of the above two methods, the PD dose verification results of IMRT plans could be analyzed in depth.

nasopharyngeal carcinoma; intensity-modulated radiotherapy plan; dose verification; Gamma passing rate; radiotherapy

R739.63

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.022

1674-1633(2017)11-0089-03

2017-06-01

國家自然科學基金（81603674）。

趙環宇，博士，副主任醫師，主要研究方向為腫瘤放射治療。

通訊作者郵箱：oncodoc@163.com

本文編輯 袁雋玲