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调强放射治疗计划的剂量验证

来源:中华医药杂志 作者:周振山,于广辉,乔艳萍,谢立 2006-8-19
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摘要: 【摘要】 目的 通过验证调强放射治疗计划的剂量误差,探索IMRT质量保证的措施和方法。方法 (1)逆向调强计划的绝对剂量在仿真模型中进行测量比对。(2)逆向调强剂量分布用胶片法验证。结果 (1)逆向调强计划绝对剂量误差在-0。...


    【摘要】  目的  通过验证调强放射治疗计划的剂量误差,探索IMRT质量保证的措施和方法。方法  (1)逆向调强计划的绝对剂量在仿真模型中进行测量比对。(2)逆向调强剂量分布用胶片法验证。结果  (1)逆向调强计划绝对剂量误差在-0.4%~4.8%,平均误差1.88%。(2)逆向调强计划80%等剂量线与胶片的重合度为95.52%。结论  适形调强治疗计划可以基本满足临床要求。

  【关键词】  调强放射治疗;仿真体模;剂量验证
   
  Dosimetry verification and quality assurance test of IMRT plan

  ZHOU Zhen-shan, YU Guang-hui, QIAO Yan-ping,et al.

  Department of Radiotherapy, 307 Hospital of PLA, Beijing 100039, China

  【Abstract】  Objective  To probe effective quality assurance procedures and measures of Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT) by verifying the dose accuracy.Methods  (1) Results were Compared between the measured dose in the anthropomorphic phantom and inverse planned dose. (2) The dose distribution was recorded by irradiating the film in an anthropomorphic phantom, which is the IMRT plan.Results  (1) Absolute difference between the measured dose in the anthropomorphic phantom and inverse planned dose is within -0.4%~4.8%, the average difference is 1.88%. (2)The overlap degree was 95.52% between 80% isodose distribution of the inverse IMRT plan and that of film.Conclusion  IMRT plan can meet clinical requirements.

  【Key words】  intensity modulated radiation therapy; Anthropomorphic phantom; Dosimetry verification

  调强放射治疗(intensity-modulated radiation therapy, IMRT)以其较好的剂量分布和保护正常组织等特点已在国内多家医疗单位开展。但是由于此项治疗技术受到诸如影像、逆向计划设计、精确定位及治疗设备等因素的影响,对于治疗方案的剂量验证显得尤为重要。

  1  材料与方法

  1.1  实验设备

  1.1.1  影像设备  Siemens公司 Somatom Sensation 4螺旋CT机。

  1.1.2  调强计划设计系统  Topslane全身适形逆向调强放疗计划系统。

  1.1.3  剂量测量与验证设备  Varian公司CL600C/D型直线加速器,6 MV-X射线为剂量验证射线源,设备配有120叶片电动多叶准直器(MLC), SAD=100cm处每叶投影厚度0.5cm,;实时射野影像系统(EPID)Topslane调强验证仿真体模,等效软组织(ρ≈1.0g/cm3)内置有肺、骨组织,配有指型电离室插孔,层间可夹胶片;30cm×30cm×30cm开口水箱;Kodak XV慢感光胶片,量程:100cGy;Farmer-2570剂量仪及2571指型电离室。

  1.2  CT扫描及定位  使用Topslane调强验证仿真模体,用体部定位装置定位后,以≤3mm的间隔CT扫描,CT数据通过网络传输到计划系统。

  1.3  治疗计划优化设计  系统将CT扫描的原始数据重建。围绕中心轴线上的电离室插孔勾画靶区及重要器官,为便于测量调强计划的绝对剂量,要求靶区长度≥3cm。以电离室有效测量点为等中心,选择5野等份角度组合布野,如遇到射野经过床边缘,适当调整角度。在等中心轴线上设置5个感兴趣点(POI),分别位于等中心层面及上、下各两个层面的等中心对应位置。

  分别给予处方剂量300cGy、80cGy(Kodak慢感光胶片的量程限制),给出靶区体积上、下限及危及器官限值,计划系统逆向计算得到治疗计划和三维剂量分布。

  1.4  剂量学验证  在剂量学验证之前,按照加速器输出剂量标定规程对加速器输出剂量进行标定,使之100MU=100cGy。(1)绝对剂量测量:在治疗设备上根据治疗计划的数据摆位并执行验证计划,使用2571指型电离室分别测量等中心处及其他POI的吸收剂量。(2)相对剂量测量:将胶片与CT片平行放置,夹入Topslane模体内位于等中心所在CT层面。夹有胶片的体模重新摆位后,在加速器上实施处方剂量为80cGy计划。

  胶片剂量标准片的制作时采用垂直照射,SSD=100cm,射野4cm×4cm。考虑到建成效应,胶片上、下分别放置1.5cm、2.0cm的水等效板。在5~100Mu范围内,每5MU间隔设置20个剂量组,照射野间距≥1cm。

  验证测量均按照计划给出的坐标摆位,经过EPID进行位置精度验证。

  2  结果

  2.1  绝对剂量测量  用百分深度误差表示即测量剂量与该测量点处的计算剂量,比较计算其相对误差。

  百分相对误差=(测量值-计算值)/测量值×100%

  绝对剂量误差在-0.4%~4.8%,平均误差1.88%,详见表1。

  表1  调强计划绝对剂量测量结果(略)

  2.2  面积重合率  相对剂量测量结果用面积重合率表示即计划系统计算的80%等剂量面积Sp与实际照射的胶片测量的80%等剂量面积Sr按空间位置重叠,计算两者的重合面积Sc。

  面积重合率ΔS=Sc/(Sr+Sp)×2×100%

  调强计划相对测量验证80%等剂量范围的面积重合率为95.52%。

  3  讨论

  应用以MLC运动方式的IMRT技术从病人CT定位到治疗结束过程中,参与部门、设备较多,要求精度高,为此,高标准的QA是准确执行IMRT技术的关键。

  综合上述的测量结果,笔者认为Topslane全身适形逆向调强放疗计划软件基本达到临床要求。加速器输出剂量标定,为测量提供准确的射线源,同时也验证测量仪器的可靠性。逆向调强计划绝对剂量的百分相对误差在-0.4%~4.8%之间,平均1.88%,与相关的报道一致[1,2],AAPM 在IMRT计划和临床验证规程的报告中认为对于IMRT计划系统剂量准确性的验收电离室测量的结果与计划系统计算值的误差在3%~4%之间,国内一些已开展IMRT技术的单位其误差精度控制在5%以内,实验结果表明剂量验证工作从CT扫描、计划设计、摆位、MLC运动精度及设备输出等环节所造成的剂量总误差的最大值不超过临床允许的5%。结果中4.8%的正向误差, 分析原因:(1)可能与使用0.6ml电离室有关。(2)由于计划设计的为∩形靶区,电离室所处位置剂量梯度变化较大,具体影响因素有待查明,多数报告显示使用≤0.15ml体积的电离室更为妥当[3~5],AAPM建议IMRT多野照射时, 指型电离室由于其轴对称性比平行板电离室更为优越,除非剂量梯度在电离室大小的尺度上可以比较小,否则最好用小体积电离室。De-Deene等[6]报告使用Gel剂量仪验证IMRT,但Gel剂量仪受影响因素较多,价格昂贵,国内不宜开展。

  在逆向调强计划相对剂量验证中胶片剂量与计算剂量80%等剂量曲线包绕范围的重合率为95.52%,达到国家医药管理局规定重合率>90%要求。Zhu 等[7]和Dogan等[8]建议在IMRT验证中使用新生产的Kodak EDR2胶片,认为EDR2胶片剂量相应范围扩大到500cGy,在剂量分布好于XV2胶片。使用实时射野影像系统(EPID),可以方便、快速地检查射野等中心位置,提高摆位效率,如果偏差较大,查明原因重新摆位,直到达到临床要求。

  【参考文献】

  1  Leal, Sanchez-Doblado, Arrans, et al. Routine IMRT verification by means of an automated Monte Carlo simulation system. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2003, 56: 58-68.

  2  Chang, Mageras, Ling. Evaluation of rapid dose map acquisition of a scanning liquid-filled ionization chamber electronic portal imaging device. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003 , 55: 1432-1445.

  3  李高峰, 朱庙生,吴钦宏,等. 逆向计划调强适形放射治疗的质量保证.中华放射肿瘤学杂志,2002,11: 190-193.

  4  尹勇,于金明, 奚越,等. ADAC逆向调强适形放射治疗计划的验证. 肿瘤防治杂志,2003,10:732-734.

  5  邓小武,黄邵敏,钟宁山,等. 调强放射治疗的物理剂量验证. 癌症,2001,20:1092-1094.

  6  De-Deene Y. Dosimetry for the dose verification of intensity modulated radiotherapy treatments. Z Med Phys, 2002, 12: 77-88.

  7  Zhu, Jursinic, Grimm, et al. Evaluation of Kodak EDR2 film for dose verification of intensity modulated radiation therapy delivered by a static multileaf collimator. Med Phys, 2002, 29(8): 1687-1692.

  8  Dogan, Leybovich, Sethi. Comparative evaluation of Kodak EDR2 and XV2 films for verification of intensity modulated radiation therapy. Phys Med Biol,2002,47(22): 4121-4130.

  (编辑:黄  杰)

  作者单位: 100039 北京,军事医学科学院附属307医院放疗科

        200233 上海,上海拓能医疗科技发展有限公司医学事业部


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