IMRT计划在不同加速器上互换执行的可行性

徐利明，李长虎，李承军

武汉大学人民医院 放疗科，湖北 武汉430060

在日常放疗实践中，较大的放疗中心可能会配置有相同品牌（型号）、相同能量的加速器。由于治疗病人较多，当其中一台加速器发生故障时，将不可避免地影响到病人的放射治疗以及放疗科的正常工作次序[1-4]。如果相同品牌（或系列、型号）、相同能量配置的加速器的辐射场数据被调整到完全一致或十分接近，就可以在不变更放疗计划的前提下，灵活地将病人转到其他的加速器上继续进行治疗[5]。本研究通过模拟调强放疗（IMRT）计划在不同多叶光栅（MLC）叶片宽度配置的加速器上的不同次数的互换执行，分析其剂量体积参数的变化，并检验其剂量验证的通过率，以分析其可行性。

1 材料与方法

1.1 设备与材料

Varian Clinac 23EX直线加速器（简称EX加速器），MLC配置为：Millennium80，等中心处叶片宽度1.0 cm；Varian Clinac IX直线加速器（简称IX加速器），MLC配置为：Millennium120，等中心处叶片宽度0.5 cm。两加速器能量配置完全相同，亦按同一标准验收。治疗计划系统（TPS）为VARIAN Eclipse8.0，二维剂量矩阵为Sun Nuclear 公司的Mapcheck。

1.2 两台加速器基本数据比较

本研究加速器来自同一个供应商，能量配置相同，验收标准也相同，但未做射线束数据匹配，故对两台加速器的基本数据进行了比较，见表1。

由于EX加速器的MLC叶片宽度恰好为IX加速器的两倍，在EX加速器上设计的IMRT计划的MLC文件在IX加速器上执行时，EX加速器每个单一叶片的运动位置恰好可被IX加速器的两个叶片合成替代，等效为EX加速器上的执行情况，见图1。而在IX加速器上设计的IMRT计划的MLC文件在EX加速器上执行时，由于叶片宽度的不一致，其子野形状都发生了变化，见图2。因此，在计划没有重新计算时，EX加速器会拒绝执行由IX加速器的MLC子野文件转换成EX-MLC文件的IMRT计划。因此，本文只研究了EX加速器的IMRT计划在不经重新计算就移植到IX加速器上执行的情况。

1.3 变更加速器的计划执行

预实验结果证实，由于叶片宽度不同，EX加速器的计划在IX加速器上可以执行，但IX加速器的计划在EX加速器上不能执行。因此，本实验选择了设计在EX加速器上执行的鼻咽癌IMRT（SW）计划5例，不经重新优化和计算，直接改在IX加速器上执行；以及通过治疗计划系统（TPS）模拟在IX加速器执行1、2、3、4、5、10次后再返回EX加速器继续执行，用剂量体积直方图（DVH）分析靶区和危及器官的剂量体积参数的变化，评估在一个疗程中当病人的计划被移植到另一台加速器进行照射（1～10次）时剂量分布的变化，进而评估更换加速器执行计划的可行性。

1.4 加速器通过率计算

用剂量矩阵Mapcheck检验IMRT计划在EX加速器上的通过率，然后更改为IX加速器执行后，再用Mapcheck检验其在IX加速器上的通过率，两者比较分析IMRT计划在不同加速器上互换执行的可行性。

2 结果

（1）将EX加速器的IMRT计划完全移植到IX加速器执行，以及在IX加速器执行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器继续执行时，靶区和危及器官的剂量体积参数发生了一定程度的变化。在EX加速器的计划完全移植到IX加速器照射的情况下，剂量体积参数的变化更大，其中PCTV1的D95变化最大，为（-0.98±0.94）Gy。在将EX加速器的计划移植到IX加速器执行1、2、3、4、5、10次后再返回至EX加速器继续执行时，剂量体积参数的变化十分微弱，其对靶区和危及器官剂量分布的影响可以接受。具体结果，见表2。

（2）将EX加速器的IMRT计划完全移植到IX加速器执行时，其相对剂量验证的通过率由92.46%±3.62%降至90.3%±3.14%（3mm3%），仍在临床剂量学可接受的范围之内。具体结果见表3。

3 讨论

目前，许多放射治疗中心都配备有两个以上的直线加速器，如果这些加速器来自同一供应商，且做了射线束数据匹配，则病人的放射治疗计划可以不做任何改动，即可在另一台加速器上完成，这为病人的放射治疗提供了很好的灵活性。Watts RJ[6]在一年的时间内对6台Varian的2100 C直线加速器进行了辐射场数据的测量和比较，结果表明，由同一供应商提供的同一系列的加速器的辐射场数据是非常接近的，这样的数据集可以作为验收和调试新的加速器的标准。

表1 Clinac 23EX 与Clinac IX 不同射野X射线质（D20/D10）的比较

图1 EX加速器的MLC子野文件（a）和用IX加速器执行EXMLC文件（b）时的比较

图2 IX加速器的MLC子野文件（a）和用EX加速器执行IXMLC文件（b）时的比较

表2 变更加速器放疗不同次数时与原计划的剂量体积参数差异（±s，Gy）

表2 变更加速器放疗不同次数时与原计划的剂量体积参数差异（±s，Gy）

注：*为EX加速器计划全部移植至IX加速器执行

变更计划* 32+1 31+2 30+3 29+4 28+5 23+10 PGTVnx D95 -0.84±0.98 0.35±0.79 0.31±0.79 0.28±0.8 0.24±0.80 0.20±0.80 0.01±0.82 PGTVnd D95 -0.71±1.12 0.06±0.16 0.02±0.20 0.00±0.21 -0.04±0.19 -0.07±0.21 -0.25±0.27 PCTV1 D95 -0.98±0.94 0.06±0.82 0.19±0.67 0.12±0.7 0.09±0.68 0.08±0.69 -0.08±0.71 PCTV2 D95 -0.53±0.64 0.24±0.56 0.21±0.56 0.19±0.58 0.16±0.56 0.14±0.56 0.01±0.56脊髓Dmax -0.98±0.38 0.15±0.39 0.10±0.39 0.06±0.39 0.02±0.39 -0.01±0.38 -0.21±0.37脑干Dmax -1.13±0.43 0.20±0.54 0.16±0.53 0.12±0.52 0.08±0.52 0.04±0.50 -0.17±0.47左晶体max -0.69±0.75 0.01±0.06 0.00±0.07 -0.01±0.06 -0.03±0.06 -0.04±0.06 -0.49±0.8右晶体max -0.67±0.73 0.01±0.06 0.00±0.06 -0.02±0.07 -0.02±0.07 -0.04±0.07 -0.42±0.64左腮腺V50 -1.29±0.37 -0.06±0.08 -0.08±0.08 -0.12±0.05 0.07±0.51 -0.20±0.05 -0.17±0.6右腮腺V50 -1.49±0.38 -0.08±0.04 -0.12±0.11 -0.13±0.06 -0.21±0.06 -0.19±0.08 -0.48±0.05

表3 同一IMRT计划在不同加速器上执行的通过率比较（±s，%）

表3 同一IMRT计划在不同加速器上执行的通过率比较（±s，%）

Clinac IX 2mm2% 3mm3% 4mm4% 2mm2% 3mm3% 4mm4%验证通过率 77.42±6.05 92.46±3.62 97.36±1.89 73.90±2.57 90.3±3.14 95.8±3.57 Clinac 23EX

本研究所涉及的两台加速器均为美国Varian公司生产，其中Clinac 23EX为2005年装机验收，Clinac IX为2009年装机验收，两台加速器的能量配置完全相同，均为6、15 MV X线和4、6、9、12、16、20 MeV电子束，验收标准也一致，但两台加速器未做射线束数据匹配。两台加速器不同射野面积时的能量（D20/D10）差异最大值为2.07%，且差异均在允许偏差范围之内。本研究结果表明：若两台加速器产自同一厂家，且能量配置和治疗时的机械参数相同，其放疗计划（三维适形计划和调强计划）是可以在两台加速器之间互换执行的；尽管两台加速器可能没有做射线束数据匹配，但仍然可以将一台加速器的放疗计划移植到另一台加速器上执行；当更换加速器执行的次数小于总分割次数的1/3时，其对原计划的剂量分布带来的影响是可以接受的；因此，当一个放疗机构内的某台加速器发生故障且短时间内无法修复时，可以将原计划移植至同一供应商的同一类型（能量配置）的加速器上执行（次数≤5次），待故障加速器修复后应再返回原加速器执行。

当然，5次以内计划互换执行所产生的剂量学差异最终对病人疗效的影响应该由肿瘤临床放疗医师评估，应该在医师及病人知情并同意的情况下谨慎实施[7-8]。在人员及设备许可的情况下还是应该对加速器进行数据匹配或在计划系统中对该部分病人重新制定放疗计划，以避免不必要的纠纷。

[1]卜祥磊,王胜军,杨绍洲,等.Varian23EX加速器故障检修四 例[J].中国医疗设备,2014,29(3):144-145.

[2]叶仕其.利用多叶光栅代替整体挡铅在鼻咽癌常规放射治疗中的应用[J].中外健康文摘,2012,(48):101-102.

[3]张黎,习勉,孙文钊,等.肝癌三维适形、静态调强与容积旋转调强放射治疗的剂量学研究[J].中山大学学报(医学科学版),2012,33(3):402-406.

[4]陈恩乐,沈洁."野中野"治疗计划中同角度下多个适形野合并后的剂量学研究[J].肿瘤学杂志,2012,18(6):477-478.

[5]Janhavi R,Bhangle VK,Sathiya Narayanan,et al.A beammatching concept for medical linear accelerators[J].Acta Oncol,2009,48(2):192-200.

[6]Watts RJ.Comparative measurements on a series of accelerators by the same vendor[J].Med Phys,1999,26(12):2581-2585.

[7]范廷勇.鼻咽癌放疗计划调整时机的选择[D].济南:山东大学,2013.

[8]徐胜,徐静,杨倞.调强适形放射治疗与三维适形放射治疗技术治疗原发性肝癌的临床剂量学研究[J].中国医学装备, 2013,(9):96-98.