SRS MapCHECK与EDOSE在立体定向放疗计划剂量验证中的对比

目的:使用SRS MapCHECK和EDOSE对立体定向放疗（SRT）计划进行剂量验证,并比较它们的验证结果。方法:首先比较两种系统在不同方野（2 cm×2 cm、4 cm×4 cm、6 cm×6 cm、10 cm×10 cm）的γ通过率（3%/3 mm）,然后选择29例SRT计划,分析两种系统在不同γ标准下的绝对剂量通过率,最后分析EDOSE建立的4种不同物理模型对SRT计划剂量验证的影响。结果:SRS MapCHECK在所有方野和29例SRT计划的绝对剂量γ通过率均高于EDOSE,两者的验证结果有统计学差异（P<0.05）;SRS MapCHECK及EDOSE在29例SRT计划的γ通过率（2%/2 mm）分别是为98.60%±2.14%和96.53%±2.41%。基于EDOSE的不同物理模型验证结果有统计学差异,平均γ通过率（2%/2 mm）偏差为1.8%~5.1%。结论:SRS MapCHECK和EDOSE系统均满足SRT计划剂量验证的要求,且SRS MapCHECK的剂量验证通过率优于EDOSE;不同的EDOSE物理模型对SRT计划剂量验证有影响。     

鼻咽癌容积调强剂量验证与计划复杂性的相关性

目的:研究鼻咽癌容积调强剂量验证γ通过率与计划复杂性之间的相关性。 方法:选取106例鼻咽癌容积调强计划,采用二维电离室矩阵Matrixx进行剂量验证,比较测量的和计划的剂量分布,评价在不同标准（3%/3 mm、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm）下的通过率。采用调强复杂性指数（MCS）定量评价计划的复杂性,并分析计划验证γ通过率与MCS间的关系。 结果:鼻咽癌容积调强计划在3%/3 m、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm标准下的通过率分别为（98.49±0.95）%、（95.92±1.71）%、（89.74±2.44）%、（90.58±2.87）%。计划的平均MCS值为0.210±0.019,与通过率间（3%/3 m、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm标准）的Pearson相关性系数分别为0.333（P<0.001）、0.303（P=0.002）、0.347（P<0.001）、0.267（P=0.006）。 结论:鼻咽癌容积调强计划验证γ通过率与MCS之间有相关性,但相关性较弱。     

Octavius 1600SRS三维剂量验证系统临床可行性测试

目的:通过模体实验对PTW Octavius 1600SRS三维剂量验证系统进行临床应用前性能测试,评估其对立体定向放射治疗（SBRT）计划进行剂量验证的可行性。方法:选用PTW Octavius 1600SRS体模的CT图像,模拟勾画7个球形靶区,中心靶区（PTV0）直径大小为3 cm,其余各靶区直径大小分别为1.0 cm（2个）、1.5 cm（2个）和2.0 cm（2个）,各靶区中心点距PTV0中心点距离为3~6 cm。设置PTV0的中心点为计划中心,在治疗计划系统中制定SBRT计划（Plan0）,处方剂量为8 Gy×3 F。实验分别对Plan0引入临床常见偏差,包括叶片MLC位置偏差（1、2、3 mm）、计划中心点（ISO）位置偏差（1、2、3 mm）和机架位置偏差（0.5°、1.0°、2.0°）,并生成相应的偏差计划。使用1600SRS验证系统分别对原计划和偏差计划进行测量,比较两者γ通过率和靶区覆盖率的差别,以评估系统对放疗剂量偏差的敏感性。另外,对6例临床SBRT计划进行治疗前剂量验证,并与EPID验证结果进行比较,以评估其临床计划验证性能。结果:1600SRS验证系统对MLC偏差检测非常敏感,当MLC出现1 mm偏差时,其γ通过率与各靶区覆盖率均出现显著下降,且随着MLC偏差变大,其下降越明显。当MLC出现3 mm偏差时,（3 mm/3%）和（2 mm/3%）的γ通过率分别从99.6%和98.0%下降至92.8%和81.7%,7个靶区体积的覆盖率（V98%）平均下降（58.8±6.8）%。1600SRS对机架旋转偏差和ISO平移误差检测亦敏感,在机架旋转出现2°偏差或ISO出现3 mm偏差时,其（2 mm/2%）的γ通过率分别从95.1%下降至89.5%或86.2%。另外,6例临床SBRT放疗计划的（2 mm/3%）γ通过率平均为（95.5±1.5）%。结论:Octavius 1600SRS能敏感地检测出SBRT计划中MLC到位偏差、机架旋转角度偏差与ISO偏差,能较好地应用于SBRT计划的治疗前剂量验证。     

VSI型射波刀质量保证及剂量学数据特征的单中心研究

目的:研究总结VSI型射波刀临床剂量学数据特征及质量保证测试规程。 方法:结合运行后相关经验,对福建医科大学附属协和医院于2017年6月安装的VSI型射波刀临床调试数据与参考数据进行回顾性对比分析。除离轴比,其余剂量学参数采集均基于PTW 60019探测器。 结果:自动质量保证测试与端到端测试均需综合离心率、三维误差值及总误差值3方面因素。可变准直器质量保证可选辐射变色胶片法和高空间分辨率探测器法,而基线测量推荐使用前者。源轴距为650、800、1 000 mm,固定准直器所有孔径其输出因子测量值和参考值的平均偏差分别为-1.27%、-0.21%和0.70%,其中5.0 mm/7.5 mm准直器偏差分别为-5.10%/-2.67%、-2.08%/-1.41%和-1.12%/0.06%。Iris以上数字分别对应为-1.88%、-0.74%、0.09%;-8.61%/-3.53%、-4.38%/-1.97%、-1.34%/-0.33%。两类准直器水表面处所有孔径的组织模体比平均测量值分别为-6.22%（Fixed）和-4.81%（Iris）,且均小于参考值;除Iris 5.0 mm和7.5 mm,其他类型及孔径的离轴比测量值均呈现肩部和底部正偏差现象,且准直器孔径越大越明显。TRS 277报告标定结果比TRS 398小约2%。 结论:在临床调试与验收过程中应充分了解两类准直器尤其小准直器的特性,选择合适的调试规程和工具。     

立体定向放射治疗计划不同剂量区间三维γ通过率分析

【摘要】目的:为探究立体定向放射治疗（SBRT）剂量通过率的特点及敏感性,分析SBRT验证计划γ通过率。方法:选取38例SBRT计划移植到PTW的OCTAVIUS模体,在Verisoft软件中将PTW 1600SRS采集的二维剂量重建为三维剂量,用Matlab分析Verisoft重建出的三维剂量（Dp）与放射治疗计划系统计算的三维剂量（Dt）间的γ通过率,并分析不同阈值及不同剂量区间内的γ通过率,检验γ通过率对不同剂量区间的剂量增加的敏感度。结果:阈值为10%时,3 mm标准下的γ通过率均大于90%;不同标准下的γ通过率的趋势较一致;3%/3 mm标准下,11%~20%区间内的γ通过率最高,所有γ标准下,51%以上剂量区间内（即照射区内）γ通过率均值低于90%,且波动性极大;γ通过率对51%以下剂量区间内（即照射区外）剂量增加敏感度较高。结论:阈值越小,γ通过率越高;低剂量区的γ通过率高于高剂量区,γ通过率对低剂量区剂量增加较敏感。     

准直器角度误差对脑转移瘤VMAT计划Gamma通过率的影响

【摘要】目的:通过旋转准直器角度模拟准直器角度误差,探讨准直器角度误差对单中心多发脑转移瘤容积旋转调强技术（VMAT）计划Gamma通过率的影响。方法:随机选取21例多发脑转移瘤患者的非共面VMAT计划,以无准直器角度误差放疗计划为模板计划,分别将准直器的角度旋转偏移±0.5°、±1.0°、±1.5°、±2.0°,不进行通量优化,重新计算剂量分布形成模拟计划,利用OmniPro-I’mRT软件比较模板计划与模拟计划在3%/3 mm、2%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm及1%/1 mm标准下的Gamma通过率,并通过非参数配对Wilcoxon秩和检验分析不同准直器角度误差Gamma通过率的差异。结果:在3%/3 mm、2%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm及1%/1 mm标准下,当准直器角度误差大于0.5°时,其Gamma通过率差异具有统计学意义（P<0.05）。在1%/1 mm标准下,-2.0°、-1.5°、-1.0°、-0.5°、0.5°、1.0°、1.5°、2.0°准直器角度误差的Gamma平均通过率分别降低4.80%、3.30%、2.00%、0.82%、0.73%、1.50%、2.10%和3.10%（P=0.003、0.005、0.020、0.593、0.469、0.043、0.030、0.001）。结论:随着准直器角度误差越大和应用标准越严格,Gamma通过率下降越大。为了保证VMAT计划执行的准确性,需要对准直器角度做更加严格的质量控制和保证控制,建议准直器角度误差控制在±0.5°范围内。     

二维电离室矩阵中射野边界位置对调强验证Gamma通过率的影响

目的:针对(10×10)cm~2射野,探讨改变射野边界在矩阵中的位置对测量射野大小及Gamma(γ)通过率的影响。方法:使用MatriXX二维电离室矩阵测量(10×10)cm~2射野剂量分布,保持射野大小不变,移动X方向准直器和在Y方向移动治疗床两种方式改变射野边界在矩阵中的位置,用OmniPro I'mRT(1.7)软件分析每次移动0.1 cm时射野边长的改变量,同时用实测剂量分布和XiO(4.40)治疗计划系统相应射野剂量分布对比,记录3%/3 mm评估标准下的γ通过率和γ为100%时的评估标准。结果:在矩阵电离室腔外间隙射野边长改变量低于0.1 cm,且在每两个电离室腔外间隙正中改变量最小接近0.05 cm;在电离室腔体内改变量高于0.1 cm,且在每一个电离室腔体中心接近最大值0.2 cm。3%/3 mm下的γ结果显示射野边界不通过点数随位置变化明显不同,在射野边长改变量最大和最小附近通过率高,全部通过的评估标准范围是2%/2 mm至6%/3 mm。结论:选取射野边界在矩阵电离室腔体中心或腔外间隙正中位置时,所测射野大小偏差最小。同时上述射野边界位置γ通过率最高,因此,在调强计划剂量分布验证中要充分考虑射野剂量梯度较大处在电离室矩阵的位置对γ通过率的影响,可调整剂量分布在矩阵中位置或改变不同评估标准详细分析γ通过率差异,从而提高γ通过率的有效性,对临床工作具有一定的指导作用。     

容积旋转调强放疗计划验证设备对多叶准直器开合误差的敏感性及其伽马通过率限值研究

为探讨计划验证设备用于容积旋转调强放疗（VMAT）计划验证的γ通过率限值及其对多叶准直器（MLC）开合误差的敏感性，本研究选取50例含顺时针和逆时针两个全弧的鼻咽癌VMAT计划，对其中10例引入8种大小的MLC开合误差，生成80例含误差的计划。首先，对单野和合成野使用计划验证设备进行验证并执行剂量差异3%、距离差异2 mm、10%剂量阈值、绝对剂量全局归一条件下的γ分析，再使用梯度分析研究合成野和单野对MLC开合误差的敏感性，并使用受试者工作特征曲线（ROC）研究识别误差的最佳通过率阈值。然后，对另外40例应用统计过程控制（SPC）方法计算γ通过率的容差限值和干预限值，将SPC容差限值、通用容差限值（95%）对误差的识别能力与ROC最佳阈值对误差的识别能力进行比较。研究结果显示，对于合成野、顺时针弧及逆时针弧，γ通过率随每毫米MLC打开误差下降的梯度分别为10.61%、7.62%及6.66%，随每毫米MLC闭合误差下降的梯度分别为9.75%、7.36%及6.37%。ROC方法得到的最佳阈值分别为99.35%、97.95%及98.25%;SPC方法得到的容差限值分别为98.98%、97....     

PTW 1000SRS与729矩阵在非均整模式下剂量验证对比

目的:比较PTW OCTAVIUS 1000SRS和729在非均整模式下立体定向放射治疗(SBRT)和立体定向放射外科治疗(SRS)中的剂量验证结果。方法:选取20例非均整模式的SBRT和SRS计划,分别采用PTW公司1000SRS和729二维电离室矩阵进行剂量验证,对比分析其通过率、评估点数及未通过区域。结果:采用Gamma 2D(按3 mm和3%的误差标准),local dose方法进行分析,1000SRS矩阵通过率为(97.6±1.8)%,评估点数平均为1191,未通过区域集中在射野边缘,而729矩阵通过率为(94.8±2.7)%,平均评估点数为155,未通过区域集中在低剂量区。结论:对于高剂量率、高剂量梯度的非均整模式下的SBRT和SRS计划验证,1000SRS液体电离室矩阵具有较大的优势。     

调强验证中MapCheck对加速器机架与准直器角度敏感性研究

目的研究MapCheck静态调强放射治疗中加速器机架与准直器角度的改变对不同阈值下验证通过率的影响,并分析其对角度变化的敏感性。方法选择2018年12月于福建省肿瘤医院行静态调强放射治疗的10例恶性肿瘤患者,其中男性7例,女性3例;年龄30~74岁,中位年龄52岁。使用MapCheck2作为验证工具。设定机架角度为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°和准直器角度为0°、2°、3°、4°、5°、10°时,进行调强计划验证,分别记录在1%/1 mm和10%、2%/2 mm和10%、3%/3 mm和10%阈值下等剂量距离偏差(DTA)和γ通过率,并使用配对t检验分析数据。结果机架角度组:在1%/1 mm标准下,角度变化为0°~10°,验证通过率出现上下波动,波动范围为80.68%±4.42%;角度变化为10°~30°,角度平均每增加5°,平均验证通过率降幅为11.24%±1.30%。在2%/2 mm、3%/3 mm标准下,当角度变化为0°~15°,验证通过率降幅分别为1.98%±0.31%、1.23%±0.39%;当角度变化为15°~30°,角度平均每增加5°,验证通过率降幅分别为12.66%±0.27%、9.25%±0.33%。准直器角度组:在1%/1 mm标准下,准直器角度变化为0°~10°,角度平均每增加1°,验证通过率降幅为4.83%±0.47%。在2%/2 mm、3%/3 mm标准下,角度变化为0°~2°,验证通过率降幅分别为2.85%±0.29%、0.60%±0.19%;当角度变化为2°~10°,角度平均每增加1°,验证通过率降幅分别为4.21%±0.17%、2.86%±0.13%。结论当阈值设置为2%/2 mm和10%、3%/3 mm和10%时,MapCheck弱化了可能存在的机架与准直器角度误差和计划自身的缺陷对通过率所造成的影响,因此建议在调强验证中将阈值设置为1%/1 mm和10%并确保机架尤其是准直器到位精度,以保证调强验证的精确性。     

Comparison of Dosimetric Performance among Commercial Quality Assurance Systems for Verifying Pretreatment Plans of Stereotactic Body Radiotherapy Using Flattening-Filter-Free Beams

The purpose of this study was to compare the performance of different commercial quality assurance (QA) systems for the pretreatment verification plan of stereotactic body radiotherapy (SBRT) with volumetric arc therapy (VMAT) technique using a flattening-filter-free beam. The verification for 20 pretreatment cancer patients (seven lung, six spine, and seven prostate cancers) were tested using three QA systems (EBT3 film, I’mRT MatriXX array, and MapCHECK). All the SBRT-VMAT plans were optimized in the Eclipse (version 11.0.34) treatment planning system (TPS) using the Acuros XB dose calculation algorithm and were delivered to the Varian TrueBeam^® accelerator equipped with a high-definition multileaf collimator. Gamma agreement evaluation was analyzed with the criteria of 2% dose difference and 2 mm distance to agreement (2%/2 mm) or 3%/3 mm. The highest passing rate (99.1% for 3%/3 mm) was observed on the MapCHECK system while the lowest passing rate was obtained on the film. The pretreatment verification results depend on the QA systems, treatment sites, and delivery beam energies. However, the delivery QA results for all QA systems based on the TPS calculation showed a good agreement of more than 90% for both the criteria. It is concluded that the three 2D QA systems have sufficient potential for pretreatment verification of the SBRT-VMAT plan.     

The extraction of true profiles for TPS commissioning and its impact on IMRT patient-specific QA

The aim of this work is to investigate the clinical impact of detector size effect on patient specific intensity-modulated radiation therapy (IMRT) quality assurance (QA). Two photon beam models, BM6 and BM4, were commissioned using photon beam profiles measured with a 6 mm diameter and a 4 mm diameter ion chambers, respectively. A method was developed to extract the "true" cross beam profiles, free of volume averaging effect, using analytic fitting/deconvolution. The method was validated using beam profiles measured with a small (0.8 mm) diode detector for small (< or = 10 x 10 cm2) field sizes. These profiles were used to commission a third beam model (BM08). Planar dose distributions for eight IMRT plans (total of 53 fields) were calculated using the three beam models and measured with a two-dimensional detector array. Analysis using percent dose difference and distance-to-agreement criteria between the calculation and measurement was done to benchmark the performance of each beam model. The average passing rates between calculation and measurement were 93.8%, 98.9%, and 99.4% for BM6, BM4, and BM08, respectively, when 3%/3 mm criteria were used. A gradual increase in passing rates was noticed with the decrease in the size of the detector used to collect commissioning data. When 2%/2 mm criteria were used, the average passing rates increased significantly from 81.6% (BM6) to 92.6% (BM4) and 96.8% (BM08). These results quantify the enhancement of IMRT dose calculation accuracy with the reduction in detector size used for photon beam profiles measurement. Our study indicates that volume averaging effect can significantly affect the results of IMRT patient specific QA. By removing the detector size effect in beam commissioning, excellent passing rates can be achieved with more stringent criteria such as 2%/2 mm. The use of more stringent criteria for IMRT patient specific QA would likely result in higher chances of detecting any dosimetric errors arising from the treatment planning or delivery system.     

基于日志文件分析PerFRACTION系统的敏感度和特异度

目的:通过观察PerFRACTION系统检测出Trilogy加速器上执行VMAT计划的敏感度和特异度,得出该系统对VMAT计划剂量验证的诊断效能和γ通过标准。方法:随机选取两组不同解剖部位的VMAT计划（包括原始计划和引入随机误差的修改计划）。通过PerFRACTION系统检测原始计划和修改计划,测试该系统的敏感度和特异度。同时,ArcCHECK模体也测试了两组同样的计划,作为参考。结果:原始和修改计划的剂量分析分别采用3%/3 mm、3%/2 mm的γ分析标准进行分析,原始计划的γ通过率均在98%和95%以上,满足AAPM TG-218报告的要求。但是,修改计划在同样的标准下,部分仍在98%和95%以上。因此,在此通过标准下修改计划中引入的误差并未能检测出,说明该γ通过标准不具有针对性,本研究计划得出针对本中心特定病种诊断效能高的γ通过标准。基于PerFRACTION系统测量工具,头颈VMAT计划γ（3%/3 mm）及γ（3%/2 mm）分析结果对应的ROC下面积（AUC）分别是0.86、0.88;盆腔VMAT计划对应的AUC值分别是0.76、0.76。同样,基于ArcCHECK模体测量工具,头颈VMAT计划γ（3%/3 mm）、γ（3%/2 mm）分析结果对应的AUC值分别是0.97、0.82;盆腔VMAT计划对应的AUC值是0.98、0.86。对比ArcCHECK模体验证结果,ROC分析表明PerFRACTION基于γ（3%/3 mm）及γ（3%/2 mm）的通过标准适合作为患者质量保证结果分析的标准。此时,头颈VMAT计划对应的γ通过标准分别是98.80%、96.32%;盆腔VMAT计划对应的γ通过标准分别是99.62%、99.36%。在此标准下,PerFRACTION系统的敏感度和特异度均较高。结论:PerFRACTION系统和ArcCHECK模体验证方法同样可靠,在本文通过标准下可检测出随机误差,由于其方便、实时、敏感度高的特性,对于监测患者日常计划传输和执行情况具有较大优势。     

Peripheral doses in CyberKnife radiosurgery

The purpose of this work is to measure the dose outside the treatment field for conformal CyberKnife treatments, to compare the results to those obtained for similar treatments delivered with gamma knife or intensity-modulated radiation therapy (IMRT), and to investigate the sources of peripheral dose in CyberKnife radiosurgery. CyberKnife treatment plans were developed for two hypothetical lesions in an anthropomorphic phantom, one in the thorax and another in the brain, and measurements were made with LiF thermoluminescent dosimeters (TLD-100 capsules) placed within the phantom at various depths and distances from the irradiated volume. For the brain lesion, gamma knife and 6-MV IMRT treatment plans were also developed, and peripheral doses were measured at the same locations as for the CyberKnife plan. The relative contribution to the CyberKnife peripheral dose from inferior- or superior-oblique beams entering or exiting through the body, internally scattered radiation, and leakage radiation was assessed through additional experiments using the single-isocenter option of the CyberKnife treatment-planning program with different size collimators. CyberKnife peripheral doses (in cGy) ranged from 0.16 to 0.041% (+/- 0.003%) of the delivered number of monitor units (MU) at distances between 18 and 71 cm from the field edge. These values are two to five times larger than those measured for the comparable gamma knife brain treatment, and up to a factor of four times larger those measured in the IMRT experiment. Our results indicate that the CyberKnife peripheral dose is due largely to leakage radiation, however at distances less than 40 cm from the field edge, entrance, or exit dose from inferior- or superior-oblique beams can also contribute significantly. For distances larger than 40 cm from the field edge, the CyberKnife peripheral dose is directly related to the number of MU delivered, since leakage radiation is the dominant component.