从精确放疗过程看，制定治疗计划时所用CT定位图像均为静态图像，而在实际治疗过程中，患者处于呼吸状态下，肺部、肝脏及纵隔处肿瘤随着呼吸运动而发生位置的往复运动^[1]，患者实际接受的剂量分布与治疗计划输出的总剂量存在一定的差异。旋转容积调强放疗(VMAT)是基于旋转照射的动态容积调强放射治疗(IMRT)技术，弧形治疗射野具有剂量率可变、机架旋转速度可变、多页光栅快速且双向运动等，治疗技术较为复杂^{[2, 3]}。采用VMAT技术治疗呼吸幅度较大部位的肿瘤，肿瘤实际接受的照射剂量和受影响数值范围目前研究较少。本研究通过10例肺癌患者探讨了6个不同呼吸运动幅度(运动范围的一半)对VMAT剂量分布的影响，为临床实践提供参考。

1. 一般临床资料：随机数字表法选取2013年6月至2015年4月入组的10例肺癌患者，男性6例，女性4例，患者年龄在48～72岁，中位年龄60.9岁，中央型肺癌7例，周围型肺癌3例。其中，小细胞肺癌3例，非小细胞肺癌7例(鳞癌4例，腺癌3例)。根据世界卫生组织(WHO)1997分期标准^[4]，Ⅲ_a期 2例，Ⅲ_b期5例，Ⅳ期3例。

2. 材料设备：采用瑞典医科达公司Axesse医用直线加速器，配备80 对在等中心处5 mm投影宽度的多叶准直器叶片(MLC)和Monaco 3.3计划系统。德国PTW公司二维电离室矩阵，共729个电离室探头，探头中心间距为1 cm，电离室面积5 mm×5 mm，有效测量面积为27 cm×27 cm，分辨率为0.5 mm；配用Verisoft 5.1分析软件。采用荷兰飞利浦公司16排大孔径螺旋CT模拟定位机进行CT扫描。呼吸运动模拟模体(QUASAR)，最大运动幅度为20 mm，最大载重20 kg，呼吸频率和呼吸幅度可通过程序控制实现，本研究采用正弦波来模拟人体呼吸波形。

3. 计划设计：低温热塑模和放疗体架固定患者体位，大孔径CT模拟定位机做CT胸部扫描，扫描层厚均为5 mm。将扫描图像通过网络传输至Monaco计划系统进行三维重建，放疗医师根据临床检查、影像技术勾画肿瘤靶区。射线能量为6 MV X射线，放疗处方剂量保证95%计划靶区(PTV)达到60 Gy/30次。

在Monaco计划系统上分别设计10例患者的VMAT计划。计划设置参数：双弧VMAT 计划，设计逆时针和顺时针360°，准直器角度和床角均为0°。

质量保证(QA)模体为二维电离室矩阵上放4.5 cm厚固体水(RW3)使有效测量面在5 cm等效水深度处，下放4 cm厚固体水(防止散射线对剂量产生影响)，电离室所在层面用铅点标记。扫描图像传至Monaco计划系统三维重建。将患者计划移植到QA模体上，机架角归0，输出QA模体冠状面等中心层面剂量(参考剂量)。

4. 剂量校准：测量前检测并校准加速器各项机械参数、剂量输出特性等，确保机器性能良好稳定。绝对剂量校准：机架角和准直器均为0，使用固体水，照射野10 cm × 10 cm，0.6 cc指型电离室的有效测量点置于5 cm 等效水深度处，源皮距100 cm，出束100 MU，重复3次，获得绝对剂量平均值。将连接好的二维电离室矩阵有效测量面置于5 cm 等效水深度处，相同照射条件下测量中心电离室的绝对剂量。得出绝对剂量校准因子(K_user)，将其输入Verisoft软件中。

5. 数据采集：将呼吸运动仪摆放在治疗床面上，保证其运动方向与床头脚方向平行，接通电源使其自身校准并停止在运动起点。将QA模体摆放在呼吸运动仪上，使二维矩阵有效测量点位于加速器等中心层面，此时靶区中心在呼吸运动仪的起点。

呼吸运动仪按照软件输入的运动幅度、频率稳定运行。模体运动方向与MLC运动方向垂直。在运动的任意点，执行QA计划。呼吸运动频率为20 次/min，分别采集呼吸幅度为2、4、5、6、8和10 mm(依据患者四维CT扫描实际所得临床统计)的数据，每例患者采集6 组数据，共60 组数据。将采集的剂量分布与计划算出的QA模体等中心面剂量进行比较分析。

6. 统计学处理：数据用x±s 表示。采用SPSS 19.0软件进行分析，二维电离室矩阵在模体中实际测量采集的剂量分布与治疗计划计算出的剂量分布通过Verisoft软件进行γ误差分析，以Local Dose 3%、3 mm标准的通过率来判断该面剂量是否通过，通过的测量点数占有效测量点数≥90.0%表示剂量分布验证通过^{[5, 6, 7]}。等中心电离室绝对剂量误差采用单样本t检验；静态和不同幅度射野γ通过率两组间比较采用配对t检验或Wilcoxon符号秩检验。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 不同呼吸幅度与计划输出剂量分布比较：采集的10例患者中的1例患者6个不同呼吸幅度的剂量与计划输出剂量分布比较结果如图 1所示，运动方向(+80 mm是头方向，-80 mm为脚方向)边缘热点均在计划靶区外，靶区内冷点较多，热点较少；随着呼吸运动幅度的增大，靶区边缘热点越多，对靶区的整体剂量分布影响越大。

图 1(Figure 1)

图 1 不同呼吸幅度的剂量分布 A. 2 mm； B. 4 mm； C. 5 mm； D. 6 mm； E. 8 mm； F. 10 mm Figure 1 Dose distribution of different breathing amplitude A. 2 mm； B. 4 mm； C. 5 mm； D. 6 mm； E. 8 mm； F. 10 mm

2．等中心电离室绝对剂量百分误差：10 例患者静态、呼吸幅度2、4、5、6、8和10 mm绝对剂量百分误差分别是0.95%±0.57%、0.87%±0.60%、1.47%±0.88%、1.14%±1.12%、1.32%±0.90%、2.07%±0.86%、1.76%±0.95%，与剂量误差允许度5%相比，差异均有统计学意义(t=-22.614～-10.756，P<0.05)。结果显示，呼吸运动对靶区中心的剂量影响在靶区不确定度范围内。

3. 整个射野的γ通过率：2、4、5、6、8和10 mm呼吸幅度下整个射野平均通过率分别为99.06%±0.91%、97.66%±1.92%、97.24%±2.31%、94.28%±4.49%、86.30%±5.01%、76.71%±4.84%，与静态整个射野平均通过率98.03%±1.43%比较，2、4、5 mm通过率差异无统计学意义(P >0.05)；其他幅度射野的γ通过率差异均有统计学意义(t=3.095、8.685、14.096，P <0.05)。结果显示，随着呼吸幅度的增加，射野剂量分布γ通过率逐渐变小。呼吸幅度≤6 mm的照射野的剂量分布γ通过率均>90%，满足临床剂量验证需求；≥8 mm的剂量分布γ通过率超出允许范围，不符合临床要求。

4. 计划靶区内射野的γ通过率：2、4、5、6、8和10 mm呼吸幅度下计划靶区内射野平均通过率分别为99.16%±0.96%、98.34%±1.26%、98.55%±1.28%、96.70%±3.22%、91.55%±4.13%、84.71%±4.43%，与静态计划靶区内射野平均通过率98.33%±1.50%比较，2、4、5和6 mm通过率差异无统计学意义(P>0.05)；其他幅度进射野的γ通过率差异均有统计学意义(t=6.081、9.841，P<0.05)。结果显示，随着呼吸幅度的增加，靶区内射野剂量分布γ通过率逐渐变小。呼吸幅度≤8 mm的照射野通过率＞90%；≥10 mm的照射野通过率＜90%，可知，呼吸运动幅度较大时，对靶区内的剂量分布影响较大使其不能满足临床要求。

VMAT放疗技术是以传统直线加速器和常规多叶准直器为基础，通过机架连续旋转实施放疗的一种方法。前期研究显示，VMAT相比固定野IMRT照射在剂量学上有优势，且具有治疗实施高效性，在临床应用中的关键是确保其剂量实施的准确性和可靠性^{[8, 9]}。

本研究经实验及数据分析得出，呼吸频率不变，头脚的呼吸运动可导致VMAT剂量传输误差，且误差随靶区运动幅度的增加而升高。随着呼吸幅度的增大，呼吸运动对靶区剂量分布影响越大，靶区边缘剂量越高、靶区内热点、冷点越多。本研究所用Monaco治疗计划采用“滑窗叶片程序(sweeping leaf sequencer)”，即叶片单向移动通过照射野，在下一个角度叶片反向移动，在整个弧照射过程中叶片持续交替通过射野^{[10, 11]}，在动态调强射野剂量传输过程中，射野形状发生了变化，这种变化和肿瘤靶区的运动能够发生相互影响效应和模糊效应，导致靶区内的剂量冷、热点对靶区内深处点的剂量分布影响较小、对靶区边缘的点的效应变得明显^[1]。

李锐和戴建荣^[12]研究了肺癌调强放射治疗中呼吸运动对靶区剂量分布的影响，研究得出呼吸运动幅度越大，模糊效应越明显。本研究结果符合此结果，随着呼吸幅度的增大，靶区内和边缘出现热点、冷点越多。肖锋等^[13]对肺部肿瘤进行动态调强放疗时发现，虽然靶区等中心处绝对剂量误差 <5%，但整个靶区内的剂量分布与计划剂量分布有明显区别，与本研究得出的呼吸幅度较大靶区等中心绝对剂量误差及剂量分布区别明显一致；该文还得出对运动范围>5 mm的肿瘤无效，因VMAT计划出束时剂量率不断变化、多叶光栅运动快速，一次治疗时间相比其他调强方式短，受呼吸运动因素影响会相对较小，故本研究得出的运动范围较大。费振乐等^[14]模拟了呼吸运动对三维放疗剂量分布的影响，研究结果表明，10 mm幅度时呼吸运动对IMRT计划的影响分布于整个靶区，本研究与该结果一致。

本研究给出了头脚方向运动对实际治疗时剂量分布的影响。在日常工作中，可通过四维CT或其他方法得到患者肿瘤头脚方向运动幅度大小，进而可指导放疗物理师靶区外放范围及在制定放疗计划对正常组织的限定。对于运动幅度较大的肿瘤，运动影响靶区整体的剂量分布，虽然不能整体补偿，但在制定计划时与呼吸幅度较小肿瘤一样可通过控制靶区边缘剂量使其低于靶区剂量，或采取措施减小呼吸幅度，将大呼吸幅度减至小呼吸幅度，降低呼吸幅度对剂量分布的整体影响。呼吸运动方向靶区边缘剂量高，则边缘的正常组织实际受照剂量高于计划评估，制定放疗计划时应尽可能降低周围正常组织受量。对于呼吸幅度较大的患者，应采取措施减小呼吸幅度，提高靶区受照率。

通过测量不同呼吸幅度对VMAT放疗剂量分布的影响，得出剂量分布和数值范围，为放疗医生及物理师提供了数值参考，为放疗剂量的修正研究提供了基础。