容积调强弧形治疗冠矢状面剂量验证的初步探讨

目的 初步探讨容积调强弧形治疗(VMAT)在冠状面和矢状面的剂量验证意义。方法 选取 12例癌症患者的VMAT计划,在多插孔圆柱形体模内插入2个0.125 cm³的电离室探头进行点剂量测量。采用平面二维矩阵电离室及其组合体模,分别在冠状面和矢状面摆位方式下进行γ通过率的剂量验证。结果 在高剂量区域(>最大剂量的80%)和低剂量区域(≤最大剂量的80%)内,点剂量测量与计算结果平均误差分别为1.5%和1.7%。在冠状面和矢状面下二维电离室矩阵中心探头测量的点剂量与计算结果的平均差异为1.7%和1.8%。采用2%/2 mm、3%/3 mm标准的平均通过率分别为93.7%、97.2%。 结论 冠状面和矢状面VMAT剂量验证为临床VMAT计划提供了有意义的数据。     

基于蒙特卡罗实现容积调强弧形治疗计划独立剂量验证的应用研究

目的 开发基于蒙特卡罗(MC)的验证平台实现容积调强弧形治疗(VMAT)计划的独立剂量验证。方法 利用EGSnrc/BEAMnrc构建Varian TrueBeam医用直线加速器的机头和准直器模型,并基于机头模型和自编程序搭建患者VMAT计划的独立剂量验证平台,通过平台模拟不同射野大小百分深度剂量(PDD)曲线和离轴比、两个不规则野以及头颈部、胸部和盆腔各1例患者剂量分布。比较不同射野大小PDD曲线和离轴比与蓝水箱测量结果差异,不规则射野与ArcCHECK实测的差异,再通过γ分析法、剂量体积直方图对比分析患者MC模拟剂量、计划系统计算剂量、ArcCHECK实测剂量之间差异,验证平台是否可用于独立剂量验证。结果 对4cm×4cm~40cm×40cm的PDD曲线和离轴比,MC模拟结果和测量结果一致性较好。不规则射野MC模拟结果与ArcCHECK实测相比,在3%/2mm、3%/3mm下γ通过率都在98.1%、99.1%以上;3例不同部位VMAT患者MC模拟剂量和ArcCheck实测剂量在3%/2mm、3%/3mm下γ通过率均好于93.8%、95.9%。通过三维γ分析计划系统计算剂量和MC模拟剂量在3%/3mm下鼻咽癌、肺癌、直肠癌的γ通过率分别为95.2%、98.6%、98.9%;在3%/2mm下依次为90.3%、95.1%、96.7%。结论 基于MC开发的验证平台模拟结果与实际测量结果一致性较好,其模拟结果更接近于患者体内真实剂量分布,初步结果显示可用于VMAT计划的精准独立剂量验证。     

不同三维探测器对鼻咽癌VMAT计划MLC位置误差探测灵敏度的研究

目的 研究鼻咽癌容积旋转调强(VMAT)计划剂量验证中,Delta⁴和ArcCHECK两种三维探测器对多叶准直器(MLC)叶片位置误差检测的灵敏度。方法 选取10例鼻咽癌VMAT计划,对原始文件中每个MLC子野的叶片分别引入0.5~4.0 mm的位置误差,使子野整体扩大、缩小或偏向一侧平移,模拟VMAT治疗中MLC可能出现的位置误差。分别用Delta⁴和ArcCHECK进行验证测量,比较计划系统计算值与测量结果的γ通过率并行配对t检验。结果 当评价标准取3 mm/3%时,两种探测器所有患者的原计划验证绝对剂量γ通过率均>95%,Delta⁴和ArcCHECK可以检测出的MLC外扩、内收以及平移误差分别是1.5、1.0、2.0 mm和3.0、1.0、3.0 mm;而取2 mm/2%评价标准时,患者原计划验证绝对剂量γ通过率有较大幅度下降,此时Delta⁴和ArcCHECK能检出的MLC外扩、内收和平移误差分别是1.0、1.0、2.0 mm和1.5、0.5、2.0 mm。结论 Delta⁴和ArcCHECK鼻咽癌VMAT计划的剂量验证可以检测出不同类型和大小的MLC位置误差,但两者的检测灵敏性略有差异,而对<1.0 mm微小误差的检测都不够敏感,日常工作中仍需加强MLC的质量保证。     

基于三维影像解剖结构的调强剂量验证的初步研究

目的 对调强治疗计划进行点、平面和三维剂量验证,在γ通过率基础上具体分析三维解剖结构的剂量误差。方法 分别用指形电离室、Matrixx和ArcCheck测量鼻咽癌和肺癌调强治疗计划各 6例,分别比较IMRT和VMAT治疗计划中心点测量剂量偏差,并行成组t检验。比较IMRT和VMAT治疗计划在3%/3 mm、2%/2 mm标准下剂量验证的γ通过率,并行单因素方差分析。使用3DVH来分析患者靶区和OAR的测量剂量偏差。结果 IMRT和VMAT治疗计划中心点剂量平均偏差分别为(0.59±1.31)%和(－1.00±1.03)%,最大偏差均<3%。在3%/3 mm标准下,IMRT计划Matrixx、ArcCheck和3DVH的γ通过率分别为96.28%、97.55%和99.02%,VMAT计划的分别为97.24%、99.67%和98.48%。3DVH系统比较结果表明γ通过率较高情况下(3%/3 mm标准>95%),有 2例治疗计划(占总计划16.7%)测量结果中的靶区和OAR的DVH存在明显偏差,包括GTV、脊髓和脑干等在临床指标下的差异。结论 通过γ分析基于三维影像解剖结构来分析测量结果能更有效评估剂量误差对临床计划执行的影响和对临床治疗的损害。     

ArcCHECK系统在食管癌螺旋断层放疗计划验证中的应用

目的 探讨ArcCHECK系统在食管癌断层治疗旋转照射和固定野照射计划验证中的应用,总结相关经验。方法 对32例不同部位食管癌分别制作Helical旋转照射和Direct固定野照射验证计划,并通过ArcCHECK测量、分析,对比验证结果通过率。分析靶体积与计划验证通过率的相关性。将靶体积较小的治疗验证计划分别放在ArcCHECK模体中心和外周探测点处,分析验证通过率差异。结果 Helical计划验证通过率高于Direct计划(P<0.01),其靶体积与验证通过率的相关系数分别为-0.364和-0.042,P值分别为0.041和0.819。Helical计划采用3%/2mm标准时,高剂量区放在模体中心和外周探测点处测得的通过率不同(P=0.005),后者通过率更高;采用3%/3mm标准时与Direct计划的3%/3m、3%/2mm标准的相近(P均>0.05)。结论 Helical计划验证通过率普遍高于Direct计划,原因可能与ArcCHECK探测器的角度响应以及因更多参考点受到低剂量辐射而未参与计算有关,另外还可能跟Direct计划对断层治疗剂量控制系统要求更高有关。在Helical验证计划中,当采用3%/3mm标准时,靶体积越大,验证时出现较低通过率的可能性增加,但相关系数较低。验证计划的高剂量区位于模体中心或者探测点处都可以实现计划验证,综合考量建议放在模体等中心处。     

加速器运行误差对盆腔肿瘤容积旋转调强放疗计划剂量验证的影响

目的 研究加速器机架旋转角度、机器跳数(MU)、准直器到位和多叶准直器(MLC)叶片到位等误差对容积旋转调强放疗(VMAT)计划剂量验证γ通过率的影响。方法 选取已行VMAT的直肠癌和宫颈癌各10例,分别引入加速器各参数运行误差。通过比较引入误差计划与临床计划的剂量验证γ通过率,分析各参数误差对γ通过率的影响及其敏感性。结果 评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时,引入机架旋转误差、机器跳数误差和准直器到位误差后的直肠癌和宫颈癌计划相比临床计划的剂量验证γ通过率变化均<7.0%,引入两侧MLC叶片反向、相向、同向运动误差后,每毫米误差导致绝对剂量验证γ通过率变化分别<19.13%、18.53%、0.19%,19.87%、20.01%、0.42%和23.11%、23.45%、0.65%。结论 执行VMAT计划时,相比机架旋转角度误差、机器跳数误差、准直器到位误差和MLC叶片同向偏移误差,MLC叶片反向或相向运动误差对绝对剂量验证γ通过率的影响更加明显,评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时绝对剂量验证γ通过率受加速器各参数误差影响依次递增。执行特定患者剂量验证时,应适当使用评价指标并以绝对剂量验证γ通过率为评估计算和测量剂量分布一致性的参考指标。     

利用ArcCHECK在实际机架角与零机架角的IMRT剂量验证结果比较

目的 研究鼻咽癌和宫颈癌在实际机架角和零机架角两种方式做IMRT剂量验证时γ通过率的差异。方法 从87例鼻咽癌计划和54例宫颈癌计划中采用单纯随机抽样方法选取鼻咽癌与宫颈癌各30例。以3 mm/3%标准,用ArcCHECK分别测量其在实际机架角和零机架角时的γ通过率,并对其结果进行配对t检验。结果 30例鼻咽癌实际机架角、零机架角的γ通过率分别为(93.8±3.6)%、(97.8±1.1)%(P=0.00);30例宫颈癌的分别为(96.3±2.1)%、(98.2±1.0)%(P=0.00)。两种癌症的实际机架角的通过率均低于零机架角,且通过率的波动范围也高于零机架角。鼻咽癌的实际机架角和零机架角剂量的通过率都比宫颈癌低。结论 实际机架角剂量验证的γ通过率更加接近真实情况,建议使用实际机架角做剂量验证;用零机架角做剂量验证,建议考虑对其通过率提出更高标准来达到临床治疗要求。     

260例肿瘤患者VMAT计划验证结果的误差分析

目的 总结 260例肿瘤患者VMAT计划剂量验证结果,分析VMAT计划验证的γ通过率及其影响因素。方法 回顾2010—2012年期间 260例肿瘤患者采用2种探测器矩阵(美国MapCheck₂和瑞典Delta₄)对2台直线加速器进行VMAT前的剂量验证结果。采用γ通过率(2%/2 mm、3%/3 mm、5%/3 mm标准,阈值10%)比较验证结果与TPS计算结果之间差异,并行独立样本t检验。分析3%/3 mm标准下MLC走位精度对γ通过率的影响。结果 2%/2 mm、3%/3 mm和5%/3 mm标准下总验证结果的γ通过率平均值分别为91.7%、98.5%和99.7%,其中 3例重新进行了计划设计和优化以达到临床治疗的通过率标准。2%/2 mm标准下2种测量工具测量结果的γ通过率平均值稍有不同(90.0%∶93.5%,P=0.000),而3%/3 mm标准下2种测量工具和2台加速器之间的γ通过率均相近(98.5%∶98.5%,P=0.926和98.5%∶98.6%,P=0.670)。3%/3 mm标准下MLC校准前计划的γ通过率为61.1%,校准后的为94.9%。结论 除少数治疗计划需要重新进行设计和优化,绝大多数治疗计划的测量结果均能达到临床治疗的验证标准。在较严格的通过率标准(2%/2 mm)下臂架旋转对VMAT计划的γ通过率有一定影响。MLC校准对VMAT计划的实施非常必要。     

Delta4模体通过率与其角度依赖性研究

目的 研究瑞典ScandiDos公司的Delta4模体在VMAT计划验证时摆位不确定性偏转对γ通过率的影响。方法 从接受VMAT患者中随机抽取2个头颈部、2个肺部和1个盆腔部位共5个病例。在Eclipse8.6 TPS中分别对5个病例的放疗计划制作验证计划,采用Delta4在瓦里安Clinac IX直线加速器下做剂量验证测量。在Delta4模体精确摆位后,分别将模体以直线加速器等中心为中心在水平方向偏转一定角度,完成11次剂量验证测量。分析Delta4模体发生偏转后对γ通过率的影响。结果 Delta4模体依次偏转0.0°、0.2°、0.4°、0.6°、0.8°、1.0°、1.2°、1.4°、1.6°、1.8°、2.0°时测量所得γ通过率略有下降,但均>90%(剂量偏差为3%,吻合距离为3 mm)。结论 Delta4在VMAT计划验证中,在模体摆位不确定性偏转≤2°范围内,其γ通过率对模体摆位的不确定性偏转无依赖性,而在模体不确定性偏转后剂量偏差、吻合距离的通过率均发生明显变化。     

Octavius4D验证系统用于VMAT剂量验证的研究

目的 研究Octavius4D验证系统在VMAT剂量验证中的可行性。方法 在满足临床剂量要求的VMAT计划中选取 20例患者计划,传输至MOSAIQ网络系统上执行验证治疗,使用Octavius 4D验证系统采集实时数据。同时把治疗计划移植至Octavius 4D验证系统的CT模体中进行剂量计算。在剂量偏差2%、3%、5%,位移偏差2 mm、3 mm、5 mm,阈值偏差5%、10%条件下,采用γ通过率法分析模体中计划计算结果与Octavius 4D验证系统实际测量的剂量结果,得出相应验证通过率及Profile等曲线吻合度。结果 实测的剂量信息与计划计算的剂量信息在对应几何平面分布较为一致,Profile等曲线吻合度都较好,在3%剂量偏差、3 mm位移偏差和10%阈值偏差条件下的γ平均通过率为97.78%。结论 Octavius4D验证系统能满足临床VMAT计划剂量验证要求,且测量平面始终随机架旋转与射线束相垂直,无角度依赖性,可行性值得认可。     

Cross-validation of two commercial methods for volumetric high-resolution dose reconstruction on a phantom for non-coplanar VMAT beams

Background and purpose

Delta⁴ (ScandiDos AB, Uppsala, Sweden) and ArcCHECK with 3DVH software (Sun Nuclear Corp., Melbourne, FL, USA) are commercial quasi-three-dimensional diode dosimetry arrays capable of volumetric measurement-guided dose reconstruction. A method to reconstruct dose for non-coplanar VMAT beams with 3DVH is described. The Delta⁴ 3D dose reconstruction on its own phantom for VMAT delivery has not been thoroughly evaluated previously, and we do so by comparison with 3DVH.

Materials and methods

Reconstructed volumetric doses for VMAT plans delivered with different table angles were compared between the Delta⁴ and 3DVH using gamma analysis.

Results

The average γ (2% local dose-error normalization/2mm) passing rate comparing the directly measured Delta⁴ diode dose with 3DVH was 98.2 ± 1.6% (1SD). The average passing rate for the full volumetric comparison of the reconstructed doses on a homogeneous cylindrical phantom was 95.6 ± 1.5%. No dependence on the table angle was observed.

Conclusions

Modified 3DVH algorithm is capable of 3D VMAT dose reconstruction on an arbitrary volume for the full range of table angles. Our comparison results between different dosimeters make a compelling case for the use of electronic arrays with high-resolution 3D dose reconstruction as primary means of evaluating spatial dose distributions during IMRT/VMAT verification.     

电子射野影像装置在容积调强旋转放疗多叶准直器到位精度质控中的应用

目的 研究利用电子射野影像装置（electronic portal imaging device,EPID）检测容积调强旋转放疗（volumetric-modulated arc therapy,VMAT）执行过程中多叶准直器（multileaf collimator,MLC）到位精度的方法。方法 随机选取了8例鼻咽癌患者的放疗计划进行分析,通过二维电离室矩阵进行剂量学验证,得到剂量验证通过率。借助Heimann Imaging Software拍摄软件和医科达Synergy直线加速器机载EPID,获取VMAT计划执行过程中MLC的到位信息,通过梯度检测算法获取MLC实际位置,并与VMAT计划中规定的MLC位置进行比较,得到MLC的位置误差,计算计划通过率。结果 8例鼻咽癌患者的放疗计划在评价标准为3%/3 mm时,剂量验证通过率是（94.8±2.1）%;当叶片到位误差允许值为1 mm时,叶片验证的通过率是（91.1±4.0）%。结论 8例VMAT计划全部通过了剂量验证,但仍存在不同程度的叶片到位误差,因此只对VMAT计划进行剂量验证是不够的,对VMAT计划剂量的验证需要对MLC进行专门的质量控制。通过EPID进行MLC到位精度的检测能够提供更详细、更深入的质控信息,为VMAT技术的开展提供更多的保障。     

初治鼻咽癌VMAT与IMRT的比较评估

目的 比较初治鼻咽癌(NPC)子野式调强放疗(ss-IMRT)和容积调强弧形治疗(VMAT)的计划质量、治疗效率和执行精度,为临床治疗技术的选择提供参考依据。方法 对 26例NPC患者以相同处方剂量和目标条件分别设计9个野ss-IMRT和VMAT计划。比较两种计划剂量分布和剂量适形指数(CI)与均匀性指数(HI),不同危及器官(OAR)的平均剂量、最高剂量或感兴趣剂量体积等,治疗计划执行时间以及治疗计划剂量验证准确性。结果 两种治疗计划均能满足临床剂量要求,VMAT计划的靶区剂量覆盖率略差于ss-IMRT。ss-IMRT和VMAT的CI、HI分别为0.57、0.08和0.48、0.12(t=－4.52、－8.33,P=0.000、0.000)。除脑干外,VMAT计划各OAR的平均剂量和最高剂量均高于ss-IMRT计划(t=－9.57~－3.71,P=0.000~0.001),其中脊髓 D_1cc和腮腺 D_50%的分别平均增高了11.9%和6.5%。ss-IMRT和VMAT治疗时间分别为 803.7 s和389.3 s (t=24.12,P=0.000),VMAT减少了51.6%。ss-IMRT和VMAT的3 mm/3%的γ通过率分别为99.4%和98.0%(t=5.19,P=0.000)。     

基于TG119报告测试病例对VMAT技术剂量学验证结果的初步研究

目的 初步探讨利用TG119报告对容积旋转调强放疗(VMAT)计划进行评估的可行性。方法 选取6 MV和10 MV能量的X射线,针对TG119报告中的测试病例,在Eclipse治疗系统中依照TG119报告中的要求设计7或9个野的IMRT计划和双弧VMAT计划,采用电离室、MatriXX和Delta 4进行剂量验证,并将结果与TG119报告中多机构测试的结果进行对比。结果 IMRT和VMAT计划在系统中的剂量指标均达到了TG119报告中的要求。在靶区测量点和危及器官测量点,不同能量光子束的VMAT计划的点剂量误差为±2.55%,IMRT计划的点剂量误差为±1.85%。使用6 MV和10 MV能量的X射线时,IMRT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.38%和99.53%,VMAT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.32%和99.46%,复合射野的γ通过率均在98%以上。结论 6 MV和10 MV能量光子束的VMAT计划均满足TG119报告验证标准。TG119报告对VMAT技术的剂量学验证基准的确定有一定指导意义。     

VMAT患者剂量验证方法的评价分析

目的 比较分析VMAT不同剂量验证方法的γ通过率是否存在差异性。 方法 用Octavius 4D系统对 12例癌症患者不同解剖部位VMAT计划分别进行旋转照射3D剂量分布和2D剂量分布及机架归零2D剂量分布剂量验证,以3%/3 mm和2%/2 mm标准分析γ通过率,并行配对t检验或Wilcoxon符号秩检验。将不同照射方式的2D剂量分布比较分析得到3%/3 mm和2%/2 mm标准的γ通过率。 结果 旋转照射3D剂量分布、2D剂量分布、机架归零2D剂量分布平均γ通过率分别为3%/3 mm时96.03%、96.98%、98.90%(P=0.227、0.000、0.003),2%/2 mm时分别为82.08%、84.04%、90.90%(P=0.379、0.000、0.000)。不同照射方式2D剂量分布比较分析得到平均γ通过率分别为 98.99(3%/3 mm)和93.68%(2%/2 mm)。 结论 VMAT计划在旋转照射条件下对3D剂量分布进行验证,验证结果才能更真实的反映实际照射情况,更具有参考性。