碳素纤维床模型对鼻咽癌容积调强技术计划剂量验证的影响

曾疆

福建医科大学附属第一医院放疗科 （福建福州 350005）

鼻咽癌是我国常见的肿瘤之一，由于其位置的特殊性导致手术切除困难，放射治疗是主要的治疗手段之一。近年来，放射治疗技术飞速发展，容积调强技术（volumetricmodulated arc therapy，VMAT）应用的越来越广泛，容积调强不仅可以减少治疗时间与跳数，还能提高靶区适形度[1-2]。在鼻咽癌的计划设计中，2×360°全弧计划能够使靶区得到很好的剂量分布。随着放疗技术的复杂化，对剂量验证提出了更高的要求。作为患者治疗的重要载体的碳素纤维IGRT床被普遍应用于现代放射治疗中。关于医用直线加速器碳纤维治疗床对后斜射野剂量的影响，国内外已有多篇文献报道[3-8]。在鼻咽癌的弧形照射中，由于有相当一部分照射野需要先穿过床板，因此有必要将治疗床在计划设计时考虑其中。由于本单位所使用的RAYSTATION计划系统并没有内置的治疗床模型，因此，本研究将讨论在RAYSTATION计划系统的验证模体中加入碳素纤维床的模型对鼻咽癌VMAT计划验证的影响。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

美国瓦里安Trilogy医用高能电子直线加速器，装配 Varian Exact IGRT 治 疗 床。 瑞 典 RaySearoh 公 司 的RAYSTATION4.7.5.4放射治疗计划系统，能进行三维适形（3DCRT）、调强（IMRT）、容积调强（VMAT）等计划设计，可被用于治疗计划及验证计划设计；采用瑞典Scandidos公司的Delta4模体进行剂量验证。Delta4三维验证模体为圆柱形模体，其内部成十字形正交叉分布着1 069个半导体探头，中心部分间距为5 mm，边缘部分为10 mm，具有很高的灵敏度和空间分辨力，能够验证任意角度的照射野，适用于VMAT计划验证。

1.2 实验方法

1.2.1 碳素纤维床模型的建立

本研究采用定义治疗床的轮廓以及修改ROI密度的方式建立治疗床模型。根据文献数据，治疗床模型内部（Panel Interior）CT 值设置为 -960 HU，床体表面（Panel Surface）CT 值设置为 -700 HU[9]。VARIAN IGRT 全碳纤维治疗床的结构是根据患者治疗部位的不同，针对头颈部、 胸腹部、盆腔部的组织结构及身体厚度的不同分别对应IGRT治疗床的薄、中、厚3个部分；考虑到鼻咽癌患者实际治疗的位置是在治疗床薄的部分，因此在计划系统的验证准备模块的Delta4验证模体中，根据模体实际摆放的高度加入薄的治疗床模型，形成新的验证模体，记有床模型的模体为A模体（图1），无床模型的模体为B模体。

图1 模体A带碳素纤维床模型

1.2.2 验证计划的设计

选取我科2019年3—6月治疗24例鼻咽癌患者，其中男18例，女6例；年龄24～72岁，中位年龄51.5岁。24例患者均采用2×360°双弧容积调强计划设计。在验证准备模块中，将经批准的用于治疗的计划分别移植到A模体与B模体上，生成验证计划A和验证计划B，计算网格均采用0.2 mm×0.2 mm×0.2 mm，将验证计划A和验证计划B的DICOM格式的剂量文件通过网络传输到Delta4软件中。

1.2.3 剂量验证与分析

将Delta4模体摆放至治疗床前部的中心，高度与计划系统中模拟的高度一致，并将模体的中心与加速器等中心对齐。在Trilogy加速器上通过ARIA网络调取治疗计划，以QA模式执行治疗计划。因验证计划A、验证计划B均是从治疗计划直接移植到模体上，其中的机器跳数、MLC位置等机器信息完全一致，所以采集验证剂量时只需执行治疗计划；将Delta4实际测量的结果分别与验证计划A和验证计划B的剂量分布进行比较；使用GAMMA分析工具，分别对两组计划Delta4验证剂量的3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/2%、2 mm/1% 的通过率进行对比，根据 AAPM TG218号报告[10]建议，考虑到每个弧的误差会相互叠加或者相互抵消，因此，分别对每个弧（即A弧与B弧）各分析参数下的通过率差别进行比较。

1.3 统计学处理

采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析，计量资料以x-±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组验证计划总体通过率比较

A组与B组验证计划不同分析参数下的GAMMA通过率，见图2。A组验证计划的通过率均高于B组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

图2 不同参数下A、B两组验证计划总体GAMMA通过率

表1 两组验证计划总体通过率比较（%，x-±s）

2.2 两组验证计划A弧通过率比较

A组与B组验证计划不同分析参数下A弧的GAMMA通过率，见图3。A组验证计划的通过率均高于B组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表2。

2.3 两组验证计划B弧通过率比较

A组与B组验证计划不同分析参数下B弧的GAMMA通过率，见图4。A组验证计划的通过率均高于B组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3。

3 讨论

图3 不同参数下A、B两组验证计划A弧GAMMA通过率

表2 两组验证计划A弧通过率比较（%，x-±s）

图4 不同参数下A、B两组验证计划B弧GAMMA通过率

表3 两组验证计划B弧通过率比较（%，x-±s）

国内外已有研究表明，医用直线加速器在使用过程中射线穿过碳素纤维床会有不同的衰减。研究表明[3-6]，不同厚度的碳素纤维床会对不同能量、不同角度、不同大小的射野造成不同的影响。鼻咽癌的VMAT计划复杂程度高，不同方向、大小的子野众多，射线穿过碳素纤维床的影响更加复杂。时飞跃等[7]研究表明，碳素纤维床模型会对食管癌验证计划通过率产生影响。此外，有研究表明[11-13]，加速器碳素纤维床对宫颈癌VMAT计划的剂量分布有一定影响。本研究尚未对碳素纤维床模型对鼻咽癌VMAT计划剂量分布的影响进行分析，应当继续深入分析。

本研究的24例鼻咽癌VMAT验证计划A组和B组3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/2%、2 mm/1% 的 GAMMA 通过率差异均有统计学意义（P＜0.05）。A组验证计划的GAMMA通过率均高于B组验证计划，而且当GAMMA分析参数越来越严格时，A组与B组验证计划通过率的差别越来越大。剂量验证作为放射治疗质量保证的重要环节，应提高自身精度，减小系统误差（将碳素纤维床的衰减考虑在内）。在RAYSTATION4.7.5.4计划系统中不存在内置的治疗床模型，Scandidos厂家提供的Delta4模体图像中也不包含治疗床模型，而实际在治疗患者或者验证计划时，部分射野是先穿过治疗床再到达人体或者模体，因此，在计划设计时应考虑根据不同病种的实际情况加入不同厚度的碳素纤维床模型，在设计验证计划时也应根据模体摆放的位置加入相应厚度的碳素纤维床模型，以提高计划剂量的准确性以及验证系统的精度。

综上所述，碳素纤维床会对鼻咽癌容积调强计划剂量验证产生影响，在设计鼻咽癌验证计划时应考虑加入治疗床模型，以提高验证系统的精确性。