Delta~4、ArcCHECK和EPID对鼻咽癌VMAT计划MLC位置误差灵敏度的研究

发布时间：2020-11-14 18:47

　　 背景:随着计算机技术和放射治疗计划系统的快速发展,放射治疗技术日新月异,出现了三维适形放射治疗(three-dimensional conformal radiation therapy,3D-CRT)、调强放射治疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)和容积旋转调强放射治疗(volumetric modulated arc radiation therapy,VMAT)等调强放疗技术。调强放疗剂量验证方式也从单一的点剂量验证发展到了三维剂量验证,验证的对象也从体模发展到了患者。VMAT利用单弧或多弧旋转照射,可产生高度适形的靶区剂量分布,同时具有治疗时间短、机器跳数少、剂量分布更均匀等优势。但VMAT照射过程中,加速器机架旋转出束的同时,MLC的位置、射束剂量率和机架旋转速度都在发生动态变化,实施精度要求高,其中MLC叶片位置决定了VMAT计划每个控制点子野的大小,叶片位置误差过大会导致计划剂量得不到精确投照,直接影响治疗剂量的正确分布,最终会给患者带来不可预知的危险,因此MLC位置误差精度的检测和质量控制是VMAT质量保证的重要环节。Delta~4、Compass和ArcCHECK是当前最常用的VMAT三维剂量验证系统,这些三维验证设备不但价格昂贵,而且使用也相对不便,同时基于均匀模体的剂量验证并不能完全反映调强放射治疗计划执行的患者体内剂量偏差。而作为加速器自带的电子射野影像装置(electronic portal imaging devices,EPID),由于拥有良好的剂量学性、分辨率高、使用方便等优点,目前广泛地应用于治疗前和治疗中的三维剂量验证。目的:应用Delta~4、ArcCHECK和基于EPID的三维剂量验证系统对鼻咽癌患者的VMAT原计划及带有MLC位置误差的计划进行验证测量,分析不同验证系统在VMAT计划剂量验证的可行性和对多叶准直器(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,对原始文件中每个控制点处的MLC叶片分别引入0.5~4.0mm的位置误差,使子野面积整体扩大、缩小或偏向一侧平移,模拟VMAT治疗中MLC可能出现的三种不同类型位置误差。分别用Delta~4、ArcCHECK和EPID的三维剂量验证系统进行验证测量,在不同γ分析标准下,得到不同三维验证系统的验证通过率,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3mm/3%时,三种探测器所有患者的原计划验证绝对剂量通过率都大于95%,Delta~4、ArcCHECK和基于EPID的验证系统可以检测出的MLC外扩、内收以及平移误差分别是1.5mm、1.0mm、2.0mm;3.0mm、1.0mm、3.0mm和2mm、1mm、2mm;而取2mm/2%评价标准时,患者原计划验证绝对剂量通过率有较大幅度下降,此时Delta~4、ArcCHECK和基于EPID的验证系统能检出的MLC外扩、内收和平移误差分别是1.0mm、1.0mm、2.0mm;1.5mm、0.5mm、2.0mm和1.5mm、0.5mm和1.5mm。结论:Delta~4、ArcCHECK和基于EPID的三维验证系统都可以用于鼻咽癌容积旋转调强放疗计划的三维剂量验证,三者都可以用于检测不同类型和大小的MLC位置误差,但在2mm/2%的γ分析标准下对MLC位置误差较3mm/3%的条件更为灵敏,而且三者检测灵敏度略有差异。由于三种探测器对复杂VMAT计划1mm以下的MLC位置误差检测灵敏度不够,为保证VMAT计划的准确执行,日常工作中仍需加强MLC位置误差等相关内容的质控工作。
【学位单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R730.55;R739.63
【部分图文】：

图 1 鼻咽癌患者 VMAT 计划靶区剂量分布图Fig 1 Dose distribution of planing target volume of VMAT plan for patients withnasopharyngeal carcinoma2.2 实验设备当我们在利用这些工具与方法对调强放疗进行质量控制时，对剂量验证工具本身的质量控制也是非常重要的，只有保障了自身的准确性，才能为调强放疗提供强有力的质量保障。在验证测量之前按照 AAPM TG-142 号报告[16]推荐标准对加速器工作状态和机械精度、MLC 的位置精度进行检查及校准，MLC 的位置精度校准是利用加速器配置的 Auto-Cal 专用校准软件完成，同时对 EPID 平板进行本底和增益校准，以消除探测器内部的暗电流，保证所有测量点响应性一致，这样可确保验证结果的可靠性和精确性；验证测量之前同时也对 Delta4、ArcCHEC剂量验证工具分别进行校准。2.2.1 直线加速器的校准

安徽医科大学硕士学位论文像中心点附近 10×10cm2区域的影像数据相互拼接，即得到覆积的多幅增益影像。 输出剂量校准：加速器绝对剂量进行刻度，a-Si EPID 上覆盖 5mm 固体水用m2标准野，分别照射 10、20、50、100、200MU，获取中心度值进行拟合得出输出剂量校准因子。PID 的 EDose 5.0 三维剂量验证工具

安徽医科大学硕士学位论文器距离 SDD 为 89.6cm，源到 ArcCHECK 模体表面距离 SSD 为 86.7cm，由ArcCHECK 半导体探头到模体表面物理距离为 2.85cm，而等效水深度为8cm，所以源到固体水模表面的距离应该为 86.3cm。 实验方法.1 基于 EPID 的 EDose 5.0 系统三维剂量验证测量
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