王敏，赵紫婷，时飞跃,2，秦伟，赵环宇，魏晓为

1. 南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）a. 肿瘤放疗中心；b. 设备处，江苏 南京 210006；2. 南京医科大学 医学物理研究中心，江苏 南京 210029

引言

目前，肿瘤已成为危害人类健康的第二大杀手，死亡率仅次于心脑血管疾病[1-2]。对于恶性肿瘤的治疗，主要有手术、放疗和化疗三大治疗手段。其中，放疗被认为是仅次于手术的局部治疗肿瘤的最有效手段。随着计算机技术的不断发展，现代肿瘤放射治疗已进入精确放疗时代[3]。为了“杀死”肿瘤细胞同时最大程度地保护周边危及器官，放疗剂量的准确性及其分布起到了非常关键的作用[4]。一般来说，在放射治疗过程中靶区剂量的总不确定度应控制在5%以内[4]。治疗计划系统（Treatment Planning System，TPS）中理论计算得到的剂量分布可以供物理师参考，但不能直接作为患者实际治疗过程中的剂量分布。为了评估放疗计划能否达到预期的剂量分布，预防潜在错误，治疗前的计划剂量验证是物理师必须完成的一步[5-6]。针对全脑放疗计划，本文采用与人体头部形状相似的ArcCHECK验证模体模拟患者进行照射，并通过3DVH分析软件对靶区和危及器官的剂量体积进行重新计算，比较实际测量与理论计算得到的剂量分布，为全脑放疗患者的实际治疗提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

瓦里安Clinac iX医用电子直线加速器，配置了60对多叶准直器（Multi-leaf Collimator, MLC），使用6 MV高能X线进行计划制作和治疗；瓦里安Eclipse TPS，用于设计放疗计划和ArcCHECK剂量验证计划；Sun Nuclear公司ArcCHECK剂量验证系统，分析软件为SNC Patient，验证模体呈圆柱形，表面螺旋分布有1386个半导体探头；Sun Nuclear公司3DVH软件，可用于分析靶区和危及器官的理论计算和实际测量的差异。

1.2 临床资料

选取14例脑转移患者的全脑照射治疗计划进行研究，患者中位年龄为64.5岁（50～76岁），其中男性8例，女性6例，分别以W1、W2、W3、…… W14进行编号。所选取的全脑治疗计划均有两个照射野，机架角度分别为90°和270°；处方为30 Gy/10次，分次剂量为3 Gy/次；靶区为PTV，正常组织有左、右眼晶体。

1.3 剂量验证方法

将全脑治疗计划移植到ArcCHECK模体图像上重新进行剂量计算，制作出ArcCHECK剂量验证计划，然后将TPS计算得到的模体剂量分布文件导出并导入至SNC Patient软件中。使用瓦里安Clinac iX直线加速器执行剂量验证计划，并通过ArcCHECK模体进行测量。应用SNC Patient软件对ArcCHECK模体的TPS计算剂量分布和实际测量的剂量分布进行比较（图1），使用Gamma分析工具，分别设定2 mm/3%、阈值10%和3 mm/3%、阈值10%两种分析参数，对ArcCHECK剂量验证计划的Gamma通过率进行统计分析。

图1 SNC Patient分析软件中全脑照射计划测量剂量分布与计划剂量分布的比较

将治疗计划、剂量验证计划和实际测量得到的剂量分布等数据导入3DVH软件，通过3DVH进行计算后，比较靶区和危及器官的理论计算和实际测量的差异。本文中，理论计算值是指TPS计算得到剂量参数值；实际测量值是指把包括ArcCHECK模体实际测量的剂量分布等数据导入3DVH软件后，3DVH计算出的剂量参数值。使用剂量体积差异进行分析，其公式为：剂量体积差异（%）=100%×（C-R）/R，其中R代表理论计算值，C代表实际测量值[7]。比较的参数有：PTV的平均剂量（PTV Dmean），PTV的95%体积的剂量（PTV D95%），左晶体的最大剂量（Lens-L Dmax），左晶体的平均剂量(Lens-L Dmean)，右晶体的最大剂量(Lens-R Dmax)，右晶体的平均剂量(Lens-R Dmean)。对剂量分布差异数据进行统计分析。

2 结果

14例脑转移患者的全脑照射治疗计划在两种分析参数下的Gamma通过率，见图2。分析参数设定为3 mm/3%、阈值10%和2 mm/3%、阈值10%两种。后一种参数设置是参照了国家癌症中心与国家肿瘤质控中心联合发布的《调强放疗剂量验证实践指南》中的要求[8]。

图2 两种分析参数条件下全脑验证计划的Gamma通过率值

表1所示为通过3DVH分析软件得到的靶区和危及器官实际测量和理论计算的结果差异数据，所使用的参数为剂量体积差异。若剂量体积差异为正，代表相应的靶区或危及器官实际测量值高于理论计算值；若剂量体积差异为负，代表相应的靶区或危及器官实际测量值低于理论计算值。

表1 靶区和危及器官理论计算和实际测量的剂量分布结果差异（剂量体积差异/%）

图3所示为某例全脑患者由TPS得到的计算剂量分布和由测量数据并经3DVH计算的剂量分布（实际剂量分布）的比较，可以看出，该患者靶区PTV实际获得的剂量比TPS计算剂量整体略微偏低。

图3 某例全脑患者计算剂量分布和实际剂量分布的比较

3 讨论

精确放疗对放疗剂量的准确性提出了更高的要求，其中，治疗前的计划剂量验证是放疗质量保证中必不可少的项目。从2019年底起，江苏省已将放疗计划剂量验证纳入收费条目。目前市面上用于放疗计划剂量验证的设备多种多样，包括ArcCHECK、MatriXX 、Delta-4以及COMPASS等[9-10]。其中，SunNuclear公司生产的ArcCHECK模体，外形是一个圆柱体，模体内呈螺旋分布有1386个半导体探测器，相邻探测器之间间隔10 mm[11]。配套的SunNuclear 3DVH软件，可以分析TPS理论计算值和ArcCHECK模体实际测量值之间的差异，包括患者每个断层和整体的剂量体积的差异[12]。研究表明，ArcCHECK探测器实际测得的剂量分布与TPS理论计算得到的剂量分布具有良好的一致性[13]，因此ArcCHECK不仅适用于容积旋转调强放疗计划的剂量验证，还适用于普通调强计划和三维适形计划的剂量验证。对于脑转移患者，目前常规采用两野对穿照射，ArcCHECK模体与人体头部形状相似，可以较好地模拟患者头部实际受照情况。

ArcCHECK已被广泛应用于多种肿瘤放疗计划的剂量验证中，大量研究表明基于ArcCHECK模体的剂量验证计划的Gamma通过率均大于95%[14-16]，能够满足临床剂量验证的要求。由图2可见，分析参数设定为3 mm/3%、阈值10%时，14例全脑剂量验证计划的Gamma通过率值均为100%；分析参数设定为2 mm/3%、阈值10%时，14例全脑剂量验证计划的Gamma通过率为（98.64±0.40）%，除W8号患者的Gamma通过率为97.8%，其余患者的Gamma通过率均大于98%，这也说明TPS计算得到的剂量分布与实际执行照射时ArcCHECK模体测量得到的剂量分布具有非常良好的一致性。所有患者均达到国家癌症中心与国家肿瘤质控中心联合发布的《调强放疗剂量验证实践指南》中剂量差异3%、DTA 2 mm、10%剂量阈值时γ通过率应＞95%的要求[8]。利用剂量验证工具ArcCHECK还能有效探测MLC的位置误差[17-18]，本文中全脑剂量验证计划的Gamma通过率较高，平均值大于98%，也能说明在执行验证计划时MLC走位较为准确。

为了进一步了解全脑患者的实际受照情况，本研究还利用3DVH分析软件重建患者剂量分布，提供实际执行计划时靶区和危及器官的剂量体积信息。从表1可以看出，靶区方面，PTV Dmean和PTV D95%差异均略微偏低，分别为（-0.95±0.41）%和（-2.03±0.43）%，说明PTV Dmean和PTV D95%的实际测量值低于TPS理论计算值，所有病例靶区PTV Dmean和PTV D95%差异的绝对值均在3%以内，其中，某例全脑患者靶区PTV的DVH比较结果如图3所示。危及器官方面，Lens-L Dmax）和Lens-R Dmax的差异偏高，分别为（2.69±4.28）%和（0.31±6.21）%，其中，分别有4例全脑患者的Lens-L Dmax）和Lens-R Dmax差异的绝对值大于5%；Lens-L Dmean和 Lens-R Dmean的差异也偏高，分别为（3.66±3.64）%和（1.79±1.61）%，其中，有4例全脑患者的Lens-L Dmean差异的绝对值大于5%。需要注意的是，PTV Dmean和PTV D95%的平均值均在30 Gy左右，左、右晶体Dmax和Dmean的平均值4.2 Gy和3.1 Gy左右。整体来看，危及器官的剂量实际测量值略高于TPS理论计算值，大部分患者危及器官差异的绝对值在5%以内，个别患者Lens-L Dmean差异甚至大于12%，这可能是晶体的体积较小且剂量限制较低，导致晶体的剂量体积差异相对靶区较大。目前针对全脑三维适形计划剂量验证的研究较少，本研究利用3DVH软件模拟重建全脑患者实际受照时的剂量分布，可为全脑适形计划的剂量验证提供更多的参考信息。

综上所述，本研究中14例全脑放疗患者的ArcCHECK模体剂量验证结果总体上较好，3DVH的结果显示实际剂量分布与理论计算差异较小。ArcCHECK和3DVH 是方便快捷且信息丰富的放疗剂量工具，它们不但能够显示模体中剂量分布的Gamma分析结果，而且可以直观显示TPS理论计算结果和实际测量结果的差异，提供患者靶区和危及器官实际剂量分布的信息，对放疗计划的设计和实施提供了有益的指导和参考。

致谢

感谢南京兰鑫公司甘卫宁和王娟在验证设备使用上提供的帮助和支持，感谢SNC公司唐小羽在软件使用上提供的指导和帮助。