ArcCHECK和DeIta4在容積旋轉調強放療劑量驗證中六維擺位誤差靈敏度評估

蔡春雅 戴振暉 王學濤 廣州中醫藥大學第二附屬醫院放射治療區 （廣東 廣州 510006）

內容提要： 目的：評估ArcCHECK和Delta4三維劑量驗證系統在容積旋轉調強劑量驗證中對六維擺位誤差的靈敏度。方法：選擇11例VMAT計劃，分別使用ArcCHECK和Delta4三維劑量系統進行劑量驗證。分別在RL，SI和AP方向上引入±1，±2和±3mm的平移擺位誤差；在pitch，rol和yaw方向上引入±1°和±2°的旋轉設置擺位誤差。比較兩個系統的劑量分布，分別使用3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm的γ標準進行分析，以評估計劃值和測量值之間的差異。結果：對于所有VMAT計劃，3%/3mm標準下兩個系統測量結果γ通過率均超過95%；擺位誤差分別為3mm和2°時，3%/3mm標準下使用ArcCHECK的γ通過率最大減少了13.2%和13.4%，使用Delta4的γ通過率最大減少了14.9%和4.8%，兩個系統都對擺位誤差表現出高靈敏度，擺位誤差對劑量分布的影響在很大程度上取決于患者特定的計劃。ArcCHECK對旋轉誤差的靈敏度高于Delta4。結論：為了實現VMAT QA平均γ通過率在97%以上（3%/3mm標準），ArcCHECK和Delta4系統的擺位精度應分別為2mm/1°和2mm/2°。使用ArcCHECK系統進行鼻咽癌容積旋轉調強時擺位應更準確。

如今，容積調強放射治療（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）技術在放射治療領域應用越來越廣泛。VMAT技術能有效提高照射效率，但其復雜的多參數動態變化使得放療執行過程中的不確定性增多，因此其質量保證（Quality Assurance，QA）非常關鍵[1]。相比于點劑量和二維平面劑量驗證的方式，使用三維劑量驗證進行VMAT質量保證是更優的選擇[2,3]。Delta4（ScandiDos，Sweden）和ArcCHECK（SunNuclear，USA）三維劑量驗證系統均能適用于VMAT的劑量驗證，在實際應用中激光線的配準誤差（2mm）及直線加速器等中心偏差會影響模體擺位精度，進而影響到劑量驗證的精度，且系統軟件無法修正擺位誤差，因此，確定三維探測陣列對擺位誤差的靈敏度對于VMAT的QA至關重要[4,5]。在本研究中，筆者利用Delta4和ArcCHECK三維劑量驗證系統對11例患者的VMAT計劃進行劑量驗證，評估這兩種三維劑量驗證系統在VMAT QA中對六維擺位誤差靈敏度及六維擺位誤差對劑量分布的影響。

1.材料與方法

1.1 一般材料

瓦里安Edge直線加速器；飛利浦Pinnacle3 Version 9.8 TPS；IBA DOSE-1劑量儀和FC65-G 0.65 cc電離室；Sun Nuclear公司ArcCHECK三維劑量驗證系統（包含SNC Patient軟件）；ScandiDos公司Delta4三維劑量驗證系統（包含ScandiDos軟件）；PerfectPitch 6維治療床。

表1. 不同分析標準下平移和旋轉擺位誤差對γ通過率的影響(±s)

表1. 不同分析標準下平移和旋轉擺位誤差對γ通過率的影響(±s)

ArcCHECK Delta4 Setup Error 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm 3%/3mm 3%/2mm 2%/2mm Translation 1mm 0.5±1.2 1.5±1.3 2.1±1.2 0.7±0.5 1.5±1.1 2.5±2.0 2mm 2.4±1.3 4.7±2.3 7.2±1.5 3.3±1.1 6.1±2.3 8.1±2.1 3mm 7.1±2.5 9.7±5.9 12.1%±3.5 6.2±1.9 10.8±5.6 13.8%±5.4 Rotation 1°1.6±1.2 4.2±2.2 5.2±3.2 0.6±0.2 1.5±1.9 2.6±3.1 2°9.1±3.2 11.5±5.1 12.3%±3.9 2.1±2.3 5.0±2.3 7.1%±3.5

1.2 方法

選取經主任醫師確認的VMAT容積旋轉調強計劃11例，其中鼻咽癌3例，宮頸癌1例，直腸癌3例，食管癌3例，前列腺癌1例。將11例VMAT計劃分別移植到ArcCHECK和Delta4模體，重新計算劑量分布。ArcCHECK和Delta4模體置于PerfectPitch六維治療床上，利用激光線與模體表面標記線進行擺位。將模體分別在三個平移方向：左-右（RL），前-后（SI）和上-下（AP）方向上平移±1，±2和±3mm；三個旋轉方向：pitch，roll和yaw方向上旋轉±1°和±2°。對每個計劃進行31次測量，獲取實測劑量分布并與計劃劑量分布進行對比，分別以3%/3mm、3%/2mm、2%/2mm γ標準判斷該面劑量是否通過。采用SPSSl3.0統計軟件包進行統計學分析，應用配對t檢驗比較各項指標，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2.結果

表1顯示了不同分析標準下平移和旋轉擺位誤差對γ通過率的影響。對于兩個系統，3%/3mm標準下γ通過率均高于95%。Delta4的平均γ通過率高于ArcCHECK。除NPC外，3%/2mm和2%/2mm標準下的γ通過率分別高于95%和90%。與其他癌癥相比，鼻咽癌VMAT計劃的γ通過率較低是由于鼻咽解剖復雜性以及ArcCHECK和Delta4探測陣列幾何位置的差異（圖1）。

兩個系統在RL和SI平移方向上γ通過率有顯著性差異（分別為P=0.012和P＜0.001），ArcCHECK系統對這兩個方向的平移誤差靈敏度更高；在三個旋轉方向上均有顯著性差異（pitch：P=0.001；roll：P＜0.001；yaw：P＜0.001），ArcCHECK系統對旋轉擺位誤差的靈敏度更高。鼻咽癌和食管癌受RL和AP方向擺位誤差的影響最大，前列腺癌僅受SI方向的擺位誤差影響；鼻咽癌受旋轉擺位誤差的影響最大。且盡管病種相同，擺位誤差對劑量分布的影響程度與特定計劃相關。

圖1. ArcCHECK和Delta4探測陣列幾何位置

3.討論

精準的QA是實現VMAT精準放療的重要保障。在本研究中，擺位誤差模擬測試結果表明兩個3D劑量驗證系統對各個方向的平移和旋轉擺位誤差均有高靈敏度，同時表現出對特定計劃的強烈依賴性。雖然兩個系統均對平移擺位誤差表現出相似的靈敏度，但在3%/3mmγ分析標準下ArcCHECK比Delta4稍靈敏，這可能是由于ArcCHECK測量劑量分布截面包含劑量梯度更大。ArcCHECK比Delta4對旋轉擺位誤差更敏感，這可能是由于兩個系統3D探測陣列的空間位置不同，對于相同的旋轉擺位誤差，ArcCHECK系統的陣列偏移的距離大于Delta4。這也導致了ArcCHECK系統的累加效應比Delta4系統更明顯，特別是在使用ArcCHECK進行鼻咽癌計劃測量時。因此，鼻咽癌VMAT放療的擺位應更準確。本研究結果表明，由于兩個系統對擺位誤差靈敏度的差異，擺位精度要求不同。為了實現VMAT計劃平均γ通過率高于97%（3%/3mm），ArcCHECK擺位精度需要達到2mm/1°，Delta4擺位精度需達到2mm/2°。