杜晓宏 全 红 邱 杰 杨 波 刘 峡 庞廷田 刘 楠 于 浪 李文博 董婷婷 汪之群 王 贝

计划验证是放射治疗中非常重要的环节，验证通过后治疗计划才可以用于患者的治疗[1-3]。Mobius验证系统软件是对治疗计划进行复核的验证工具。本研究依照治疗计划系统(treatment planning system，TPS)的调试过程，对Mobius验证系统软件的建模参数进行调试，并选用美国医学物理家协会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)颁布的医学物理第五号实用指南(Medical Physics Practice Guideline MPPG 5.a.)中的调试序列对其调试结果进行验证，使用调试后的Mobius验证系统软件分析40例患者的TPS计算结果。

1 材料和方法

1.1 患者计划的测试

随机选取2017年7月至2018年5月期间在北京协和医院治疗的头胸腹盆各10例共40例患者，将其治疗计划导入到调试后的Mobius验证系统软件中，计算出40例患者的平均γ通过率。

1.2 仪器设备

Trilogy型直线加速器(美国瓦里安公司)，射线能量6 MV，60对多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)；Eclipse 13.6的TPS、Mobius验证系统软件(美国瓦里安公司)。Blue phantom三维水箱(德国IBA公司)；Dose 1静电计；CC13电离室(德国IBA公司)，SFD电离室(德国IBA公司)，PFD电离室(德国IBA公司)；OmniPro-Accept7.4数据收集软件(德国IBA公司)。Mobius验证模体(Mobius verification phantom，MVP)，26 cm×23 cm×10 cm，带有7个电离室插孔(美国瓦里安公司)，如图1所示[4]。大孔径CT模拟定位机(荷兰飞利浦公司)。

图1 Mobius验证模体实物图

1.3 模体的建立

在Eclipse 13.6的TPS中构建48 cm×48 cm×48 cm的虚拟水模体。使用大孔径CT模拟定位机对Mobius验证模体进行CT扫描，扫描层厚为2 mm，将扫描的图像传输至Eclipse 13.6的TPS中。

1.4 数据的采集

(1)百分深度剂量(percent depth dose，PDD)曲线的获取。在能量为6 MV，源皮距(source surface distance，SSD)为100 cm条件下，使用三维水箱(Blue phantom)和CC13电离室测量射野大小分别为5 cm×5 cm、10 cm×10 cm和15 cm×15 cm，水下PDD为5 cm、10 cm和15 cm。

(2)离轴曲线(off-axis ratios profile，OAR)的获取。在能量为6 MV，SSD=100 cm，射野大小为40 cm×40 cm的条件下，使用三维水箱和PFD电离室，在水下5 cm处测量距离射野中心轴1 cm、2.5 cm、5 cm、7.5 cm、10 cm、15 cm和20 cm的离轴比(off-axis ratios，OAR)。

(3)输出因子(output factors，OF)的测量。按照Mobius验证系统软件内部参数的设置，测量能量为6 MV，SSD=100 cm；水下10 cm处，射野大小的OF分别为1 cm×1 cm、2 cm×2 cm、3 cm×3 cm、4 cm×4 cm、5 cm×5 cm、6 cm×6 cm、8 cm×8 cm、10 cm×10 cm、12 cm×12 cm、15 cm×15 cm、20 cm×20 cm、25 cm×25 cm、30 cm×30 cm以及40 cm×40 cm。按照AAPM 9.a.报告规定，对于＞2 cm的射野，采用CC13电离室进行测量；对于≤2 cm的射野，采用半导体二极管探测(stereotactic diode field detector，SFD)电离室进行测量，然后通过菊链的方法求出1 cm×1 cm和2 cm×2 cm射野的OF[5]。

(4)多叶光栅剂量学叶间隙(dosimetric leaf gap，DLG)的调试。采用两种方法对DLG进行调试：①根据厂商提供的方法，即用具体例子来调试DLG[6]。首先在TPS中基于MVP的图像制作6个计划，2个VMAT计划，2个stepshoot模式的FF-IMRT计划和2个slidingwindow模式的FF-IMRT计划，将这6个计划导入到Mobius验证系统软件中，运用不同的DLG值对6个计划进行计算，找到最优解使得Mobius计算的这6个计划的平均γ通过率最高的同时靶区的平均差异最小；②按照文献7提供的方法来调试DLG：基于MVP的图像制作一系列计划，对于同一计划MLC以固定的叶片间隔从射野左端滑到右端，对于不同计划MLC叶片间隔不同。Mobius验证系统软件以不同的DLG对这些计划进行计算，寻求最优值使得Mobius计算的C点(电离室所在位置，如图1所示)的剂量与实际测量的偏差最小。

1.5 基于MPPG 5.a.的验证

基于MPPG 5.a.报告，在TPS构建的虚拟水模体(48 cm×48 cm×48 cm)上制作1 cm×1 cm～40 cm×40 cm基础野计划和斗篷野(DPY)，非对称野(ASY)，斜入射野(G30)，MLC移动到对侧最大位置(MLC MAX)等复杂计划，将这些计划导入到Mobius验证系统软件中，计算出这些计划的3 Dγ通过率。

2 结果

2.1 不同方野PDD调试前后的结果

以实测数据为准，归一到最大剂量点，得出PDD。分析数据发现只有射野大小为15 cm×15 cm，水下15 cm点的PDD，实测数据与Mobius验证系统软件原始数据偏差为2.61%，其他的均未超过2%，见表1。

2.2 不同位置离轴比调试前后的结果

射野大小为40 cm×40 cm，SSD=100 cm，水下5 cm处Profile调试前后的结果按中心轴进行归一，Mobius验证系统软件的原始数据与实际测量数据符合良好，误差为-0.2%～1.36%，见表2。

表1 PDD调试前后的结果(%)

表2 不同位置离轴比的调试结果(%)

2.3 输出因子调试前后的结果

在1 cm×1 cm射野实际测量的输出因子与Mobius原始数据偏差较大是4.07%；其他射野，两者的差异均未超过3%(如图2所示)。

图2 不同射野输出因子调试结果曲线图

2.4 DLG调试的结果

(1)第一种方法。测试后的DLG=0 mm，此时Mobius与TPS之间的平均γ通过率最大、靶区的平均差异最小，见表3。

表3 DLG与平均γ通过率(%)

(2)第二种方法调试的结果是DLG=0.5 mm，见表4。

表4 DLG与电离室平均剂量的关系(cGy)

2.5 MPPG 5.a.报告中测试序列验证的结果

(1)对于基础野测试序列，除了40 cm×40 cm射野，调试后γ通过率(采用2 mm/2%的评判标准时)有微小降低，其他射野通过率均不低于调试前。虽然γ通过率整体提升，但＞27 cm×27 cm的测设序列，γ通过率仍低于90%(如图3所示)。

图3 基础野调试前后γ通过率变化图

(2)对于复杂野测试序列，只有MLC MAX序列，γ通过率(采用2 mm/2%的评判标准时)为86.2%，其他复杂序列的γ通过率均＞90%。采用3 mm/3%的评判标准时，这些序列的γ通过率均在90%以上，如图4所示。

图4 复杂野对Mobius验证结果示图

2.6 Mobius验证系统软件对实际患者检验的结果

对于选取的40例患者的治疗计划，头、胸、腹、盆各10个。分析数据发现，Mobius验证系统软件计算的剂量分布和TPS计算的剂量分布符合度较高，两者之间的γ通过率都在90%以上，平均值高达97.39%，如图5所示。

图5 40例患者γ通过率测试示图

3 讨论

治疗计划验证是放射治疗过程中非常重要的环节，基于模体的验证方法已得到广泛认可[9-11]。然而，治疗计划验证仍然存有缺陷：①该方法缺少与临床相关性指数的检测，如剂量体积直方图；②该方法是对模体进行实际测量，需要花费大量的时间。有研究指出，对于调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)而言，基于测量的验证方法在检测计划存在的一些潜在的错误时不敏感[12]。因此，寻找一种简便、有效且符合临床要求的验证方法非常必要。Mobius是具备以上特点的计划验证软件，将其应用于临床前需要进行调试。

本研究根据TPS的调试过程，对Mobius验证系统软件进行调试。在调试PDD和Profile过程中发现，Mobius验证系统软件的原始数据和实际测量的数据一致性较高，误差均在3%以内。按照厂商的建议，3%以内的误差无需修改，但为了使Mobius验证系统软件更精确的完成放射治疗计划的二次验证，仍将这些参数调至与实测数据一致。在对输出因子调试时，按照AAPM 9.a.报告的规定，使用SFD电离室测量小野、CC13电离室测量大野，并运用菊链的方法计算1 cm×1 cm和2 cm×2 cm射野的输出因子[4]。对于1 cm×1 cm射野，Mobius验证系统软件的原始数据与实测数据为4.07%，超出临床工作可接受的范围，因此对Mobius验证系统软件调试时要注重小野输出因子的调试。对DLG进行调试是整个调试过程中关键的一步，不同于TPS中DLG的定义，Mobius验证系统软件的DLG只是虚拟概念，其在建模时已考虑MLC弧形末端的影响，因此调试DLG只是寻找合适的修正因子[13]。采用两种方法对DLG进行调试，但结果却不一样。第一种方法(采用具体实例调试DLG)可能选取的例子太少，只得到一个次优的结果。相比于第一种方法，第二种(文献7提供的方法)方法在本研究中更值得认可。但如果想得到最优的DLG，推荐采用第一种(采用具体实例调试DLG)方法，但要选取大量临床实例进行测试。

基础调试后，采用一系列验证序列对调试结果进行验证。MPPG 5.a.报告测试序列验证结果：对于1 cm×1 cm～40 cm×40 cm基础野序列，调试后γ通过率整体提升，但≥27 cm×27 cm射野的γ通过率仍低于90%，猜想可能Mobius验证系统软件本身建模不足造成，对于这个问题的具体原因需进一步研究分析。

4 结语

Mobius作为一个独立于计划系统的验证软件，经过细致调试后可以完成治疗计划的验证。本研究对Mobius验证系统软件进行调试，主要调试其建模参数PDD、Profile、OF以及DLG。在整个调试过程中，OF和DLG的调试过程至关重要，需要选取合适的测量工具以及调试方法。调试后的验证软件能很好的完成治疗计划验证，但在调试过程中发现一些问题，还需进一步的研究。