头颈肩定位体架对放射治疗的影响

【摘要】目的：测量分析Civco、滕飞宇、华宇新3种头颈肩固定体架的穿射率、Gamma通过率等，探讨体架对放疗剂量的影响，为今后的临床工作提供参考数据。方法：扫描体架的CT图像并读取体架CT值，使用指形电离室测量不同开野条件的体架穿射率，分析体架材料与散射对射线能量衰减的影响；制订固定机架角Gan=0°和两组容积弧形调强放射治疗（VMAT）计划，通过电子射野影响系统获取治疗床上是否放置体架的图像，应用PD（PortalDosimetry）软件模块分析pro-file曲线与Gamma通过率，分析体架对剂量验证的影响。结果：体架对射线能量的衰减低于2%，不同开野条件下散射对穿射率的影响在0.1%~1%内。治疗床上放置Civco、滕飞宇、华宇新体架与只有治疗床的PD图像的Gamma（2%、2mm）通过率分析，机架角0°时分别为100.0%、93.4%、63.9%，VMAT照射时分别为99.7%、27.6%、19.6%。结论：头颈肩定位体架对剂量有衰减，且3种体架的穿射率、Gamma通过率等有所差别，在制订放疗计划时应该充分考虑头颈肩定位体架的影响以提高靶区剂量的精确性。

【关键词】头颈肩定位体架；放射治疗；放射治疗剂量；穿射率；CT值；Gamma通过率

前言

随着适形和调强放疗技术的发展，肿瘤靶区剂量的精确性直接影响到放疗效果。应用头颈肩固定体架是提高摆位精度的必要设备。目前临床上通用的固定方法是头颈肩固定体架配合热塑模固定，它可以使肿瘤靶区得到更准确的放射剂量［1-3］。体架材料一般由碳纤维包裹填充物组成。碳纤维材料作为非空气等效组织会对射线造成衰减，从而降低患者靶区剂量的准确性［4-8］。本文选取3种头颈肩固定体架测量其CT值、穿射率以及对剂量分布的影响，对测量结果进行分析，为今后的临床工作提供参考数据。

1材料与方法

1.1材料和设备

碳纤维头颈肩体架选取：美国Civco公司（Typs-S），深圳滕飞宇公司（YC-DF118T），济南华宇新公司（HYX-ST-C）。CT扫描使用荷兰PhilipsBrillianceBigBore；治疗计划系统为美国VarianEclipes13.5；加速器选用VarianTrilogy，X射线能量为6、15MV；测量设备：aS1000型电子射野影像系统（EPID）及软件模块组成的PortalDosimetry（PD）系统；比利时IBADOSE1剂量仪，0.6ccIBA2727FC65-G指形电离室。

1.2CT值测试

将3种体架分别置于CT定位床上，层厚3mm，扫描，图像以DICOM格式通过Varian网络传入计划系统。使用Eclipse软件在CT图像上读取碳纤维和填充物的CT值。

1.3体架穿射率的测量及散射对体架穿射率的影响

加速器治疗床上放置10cm厚等效水模体（每块规格：30cm×30cm，厚度1cm；中间层水模体厚度2cm可插指型电离室），电离室插入中间层，连接剂量仪。6MV和15MVX线能量照射，机器跳数为100MU，SAD（源轴距）=100cm、剂量率为600MU/min，射野大小分别为5cm×5cm、10cm×10cm、20cm×20cm，测量水模体上是否放置体架时的剂量。每组数据测量3次，取平均值，计算有、无体架剂量的比值即为体架的穿射率。体架的穿射率可以反映出该体架对吸收剂量的衰减程度。不同能量和射野大小，由于散射造成穿射率的差异，以10cm×10cm射野为标准射野进行归一，得出散射对穿射率的影响。

1.4图像采集、CU（CalibrationUnit）值获取和Profile曲线分析

图像采集分为治疗床上是否放置体架两种情况。使用Eclipse计划系统对每个体架制作机架角为0°的计划和旋转360°的容积弧形调强放射治疗（VMAT）计划，参数设置为6MVX线能量、300MU、射野X×Y=30cm×20cm、源到EPID的距离（SID）=140cm。按计划进行照射，通过EPID得到二维剂量分布图像，使用PD软件模块读取图像中心点，及以中心点为原点的X轴正负5、10cm处和Y轴正负5cm处共7个点的CU值（CU是PD图像的刻度单位）。Profile曲线为选取以图像中心点为原点的X、Y轴的曲线。

1.5Gamma通过率

使用PD软件模块的Gamma通过率进行评估，比较有、无体架的PD图像剂量分布和实际剂量分布间的差异。标准剂量差异与距离符合度（DTA）的设置为1%1mm、2%2mm、3%3mm。分析条件为“UselocalGammaEvaluation”、“UseImprovedGammaEvaluation”。

2结果

2.1体架碳纤维与填充物的厚度及CT值

Civco体架整体厚度2.266cm，外层碳纤维厚度0.35cm；滕飞宇体架整体厚度1.429cm，外层碳纤维厚度0.40cm（体架中间有碳纤维支撑，间隔0.7cm）；华宇新体架整体厚度2.242cm，外层碳纤维厚度0.30cm。它们的碳纤维CT均值分别为-549.29、-444.57、-530.29HU，填充物CT均值分别为-945.00、-887.00、-923.50HU。

2.2头颈肩定位体架的穿射率及散射对穿射率的影响

体架对射线能量有衰减作用，以10cm×10cm射野为标准射野，6MV能量，Civco、滕飞宇、华宇新体架对吸收剂量的衰减百分比分别为1.32%、1.38%、1.68%；15MV能量分别为1.18%、1.22%、1.53%。不同射野大小和不同能量条件下，体架穿射率及散射对穿射率的影响见表1。

2.3PD图像的CU值

当机架角0°时，治疗床PD图像的中心点CU值为1.586，周围点CU均值为1.587；治疗床上放置Civ-co、滕飞宇、华宇新体架的PD图像中心点CU值分别为1.571、1.566、1.556；周围6个点CU均值分别为1.568、1.560、1.553（表2）。当VMAT照射时，治疗床PD图像的中心点CU值为1.581，周围点CU均值为1.576；治疗床上放置Civco、滕飞宇、华宇新体架的PD图像中心点CU值分别为1.554、1.544、1.540；周围6个点CU均值为1.543、1.534、1.526（表3）。

2.4Profile曲线分析

通过Profile曲线分析得知，3种治疗床上有、无体架的PD图像CU值对比均显示同一种情况，即当机架角0°照射时，治疗床上有、无体架的曲线在X、Y方向上CU值相差较均匀。治疗床上放置Civco、滕飞宇、华宇新体架的PD图像X方向CU值差异范围为0.012~0.016、0.016~0.021、0.019~0.027，Y方向差异范围为0.012~0.014、0.016~0.021、0.021~0.024。当VMAT照射时，曲线在X方向上距中心点5~10cm处的CU值相差明显，CU值差异范围为0.033~0.038、0.041~0.050、0.051~0.056，Y方向相差较均匀，CU值差异范围为0.025~0.031、0.031~0.040、0.041~0.048。机架角0°照射相较于VMAT照射得到的PD图像CU值差异较小。

2.5Gamma通过率分析

EPID图像采集中，只照射治疗床的图像为参考图像，其余放置体架的图像与其进行Gamma通过率的分析，结果见表4。

3讨论

碳纤维具有机械强度高、密度小、无金属支撑架、对射线散射吸收少等特点，越来越多地被用于放疗［9-11］。而头颈肩定位体架材料是由碳纤维包裹填充物组成，为较好地支撑人体重量，体架需具有一定的厚度。测量数据显示3种体架的碳纤维、填充物厚度与CT值不同，说明制作体架的工艺和填充物的选择有所差别。放疗定位体架的材料并非空气等效材料，射线经过时会造成一定的衰减［12］。王良英等［13］对全碳纤维床板的研究表明，不同角度照射对6MVX线碳纤维床板造成的衰减达2.55%~5.57%。郭海亮等［14］分析测量发现，碳纤维床直射穿透因子为96.7%。本文数据显示3种体架在机架角0°照射时对射线的衰减均小于2%，其在标准10cm×10cm射野下的穿射率均大于0.98，表明当体架具备一定刚性条件时，碳纤维包裹填充物，相较于全碳纤维床对射线的影响更小。本文研究发现6MV或15MV能量下，射线穿过碳纤维头颈肩定位体架的衰减在2%以内，射野增大的同时体架穿射率越接近1。不同体架由于制作工艺和材料不同，其穿射率也有所差异。相同体架对射线能量的衰减，能量越高衰减越小；照射野越大，衰减越小。照射野大小相对于10cm×10cm标准射野来说，6MVX线能量照射野越大散射影响减小；15MV能量则射野越大散射影响越大。在制订放疗计划时如需考虑体架因素，通常会以10cm×10cm标准射野的体架穿射率作为参考，但是数据表明散射对穿射率的影响最大可能会大于1%，也就是说，当我们将非标准射野以标准射野作为参照时，其结果会比考虑的数值还要相差1%或更多。沙翔燕等［15］和鞠永健等［16］对加速器治疗床的研究表明，不同的射野角度通过治疗床的位置和厚度不同，即治疗床的透射因子不是一个固定值，它应与射野角度有关。在本实验中，PD图像的CU值显示，机架角0°照射时相对于VMAT照射，体架+治疗床与只有治疗床的CU值更接近且数值更小。Profile曲线显示机架角0°照射时，两者CU值相差变化较小，说明制作体架的材料整体较均匀；VMAT照射时，两者Priofile曲线的CU值相差较大，并且在X方向上距中心点5~10cm处CU值相差明显，说明当照射方向经过体架侧缘时，会对CU值产生较多的影响。同上述研究相似，即不同的射野角度下会产生不同的体架穿射率，而经过体架侧缘时的改变尤其明显。因此，在制订三维适形放疗计划或调强放疗计划时，尽量选择射野方向不经过体架侧缘照射；当需要制订复杂的调强计划时则不可避免地照射到体架侧缘，此时可以选择制订VMAT计划，这样可以降低照射到体架侧缘射野的权重，减少体架对剂量衰减的影响。从3种体架+治疗床与只有治疗床的PD图像Gamma通过率的分析看，体架之间差别较明显，对PD剂量验证结果的影响较大。一般情况下，Gamma通过率设置标准剂量差异与距离符合度为3%/3mm，体架在机架角0°照射时采集的图像剂量分布Gamma通过率均为100%，此时体架对PD剂量验证的结果基本没有影响；当使用VMAT照射时，Gamma通过率较机架角0°照射时降低，此时则需要将体架对射线能量的衰减考虑在内。因此，使用EPID进行患者的剂量验证时，建议不要将机架角归为0°，这样可以减少放疗计划剂量计算结果与实际治疗中剂量分布的差异。综上所述，头颈肩定位体架对放疗剂量有衰减作用，在制作放疗计划时，体架材质、厚度对射线能量的衰减应实际测量并且给予修正。为有效提高靶区剂量的精确性，应该把体架的因素考虑进去。放疗计划的临床验证是一项近乎苛刻的工作，在每一个环节都需要精益求精，放射剂量的精确性与患者位置摆位都直接影响放射治疗疗效。计划验证即需要我们找出各种对射线剂量有影响的因素，通过不断的论证和实验，排除一切干扰，力求提高放疗计划照射于人体剂量的精确性。

作者：郑旭亮 邢晓汾 崔桐 张军 单位：山西省肿瘤医院放疗科