调强放射治疗(IMRT)采用精确定位、精确计划、精确照射的方式，使其可以达到靶区接受的剂量最大，正常组织受量最小，靶区定位和照射最准以及靶区内的剂量分布最均匀的放射治疗结果。该治疗结果的实现需要IMRT高度适形和复杂计算过程。为保证该技术临床治疗安全可靠，在实施治疗前，必须对IMRT治疗计划进行准确的剂量验证。人体头颈部位分布有眼、延髓等多种重要器官，头颈部肿瘤调强放射治疗实施前，更应该对其治疗计划进行严格、准确的剂量验证。IMRT剂量验证方法研究，特别是头颈部肿瘤靶体积和危及器官剂量验证的研究，近几年已经引起了国内外放疗领域的广泛关注。2013—2016年，国际原子能机构(IAEA)开展世界范围IMRT剂量质量核查课题研究协作，中国是18个参与国之一，课题分第7a, 7b, 8和9步4个研究过程^[1]。本文重点报道四川省参与第9步关于头颈部肿瘤靶体积和危及器官及二维剂量分布的验证方法和结果。

1.实验材料：实验所用的热释光剂量计、放射性免洗胶片、分析软件、扫描仪以及聚苯乙烯IMRT专用模体具体参数见罗素明等^[2]报告。为了满足验证要求和验证数据的延续性，本研究更换了3台参与第8步验证研究的医用电子直线加速器^[3]，特性参数见表 1。用于定位的CT机7台包括德国西门子公司3台，美国GE公司3台，荷兰飞利浦公司1台，在做定位前，CT机的性能都通过了质量控制，特别是激光定位线的偏差，调试在±1 mm左右，CT模拟定位机扫描参数见表 2。

表 1(Table 1)

表 1 医用电子直线加速器特性参数 Table 1 Characteristic parameters of medical electron linear accelerators 序号 加速器型号 TPS型号 TPS计算法 MLC型号 MLC叶片数目 MLC叶片宽度(cm) 1 Elekta Synergy Oncentra CC卷积叠加算法 MLCi2 80 1.0 2 Elekta Precise Xio 迭代 MLCi 80 1.0 3 Elekta Precise Precise CC卷积叠加算法 MLCi 80 1.0 4 Varian Clinac CX Eclipse AAA Millennium MLC 80 1.0 5 Varian Clinac IX Eclipse AAA Millennium MLC 120 0.5 6 Varian Clinac IX Eclipse AAA Millennium MLC 120 0.5 7 Elekta Precise Xio FFT卷积 MLCi2 80 1.0 注: TPS.治疗计划系统; MLC.多叶光栅; CC.卷积编码; AAA.非各向同性解析(Varian卷积叠加算法); FFT.快速傅立叶变

表 1 医用电子直线加速器特性参数 Table 1 Characteristic parameters of medical electron linear accelerators

表 2(Table 2)

表 2 CT模拟定位机扫描参数 Table 2 Scanning parameters of CT simulators 序号 CT机型号 扫描层厚(mm) 电压(kV) 电流(mAs) CTDIvol (mGy) 1 Siemens Somatom Spirit 2.0 130 70 6.8 2 GE Discover CT 750HD 2.0 120 300 12.2 3 Toshiba Aquilion 2.0 120 100 38.1 4 GE Bright Speed 2.0 120 180 12.2 5 Siemens Somatom Emotion16 2.0 110 260 46.3 6 Siemens Somatom Definition AS 2.0 120 130 8.8 7 Philips Ingenuity Core128 2.0 120 300 19.7 注:序号与表 1中加速器序号所在单位相对应; CTDIvol.容积CT剂量指数

表 2 CT模拟定位机扫描参数 Table 2 Scanning parameters of CT simulators

2.方法

(1) 聚苯乙烯IMRT模体组装：把黑、红、绿、蓝4种颜色热释光剂量计胶囊分别装入IAEA提供的聚苯乙烯模体插件的靶体积(PTV)上段、PTV下段，危及器官(OAR)上段、OAR下段。聚苯乙烯模体插件平面示意图见图 1。在上下段件之间放上5.9 cm×5.9 cm EBT3放射性免洗胶片，注意放置胶片方向与整张胶片剪切时的方向一致。然后把装好TLD胶囊和胶片的插件插入聚苯乙烯IMRT模体中，如图 2所示，安装固定好。

图 1 聚苯乙烯模体插件平面示意图 Figure 1 Plan sketch of polystyrene phantom

图 2 聚苯乙烯模体组装示意图 Figure 2 Schematic diagram of polystyrene phantom

(2) 模体CT扫描：在安装好的聚苯乙烯IMRT模体两侧标注有热释光剂量计(TLD)的地方粘贴上黑色TLD胶囊，作为剂量本底。在模体上和两侧的十字线中心贴上铅点。把准备好的模体水平放到CT上定位，激光定位线在靶区中心，CT头部条件，层厚2 mm(图 2)。

(3) 放射治疗计划系统(TPS)创建治疗计划：CT图像传入治疗计划系统，建立坐标系，勾画靶体积和危及器官上段和下段4管TLD影像。能量6 MV X射线, 计算靶体积处方剂量，靶体积95%保证2.00 Gy处方剂量，< 1%的靶体积应得到93%的处方剂量。危及器官最大处方剂量≥1.40 Gy，在计划中的任何位置最大剂量≤2.20 Gy，6 MV X射线束，给予PTV 2 Gy的处方剂量，计划系统计算网格用TPS支持的最小的网格，1 mm×1 mm。用7个子野的调强计划(静态或者动态调强)，照射模体时，应尽量避开机床，从而减少机床对射线的衰减。

(4) 模体照射：模体水平放到治疗床上，撤去模体两侧的黑色TLD胶囊和铅点，模体表面的十字线与射线束中心对齐，按照调强治疗计划(静态或者动态调强)，入射角分别为0°、52°、102°、152°、200°、250°和300°照射模体。同样的治疗计划实施照射两次。照射后的TLD和胶片邮寄给外部核查组(EAG)进行测量和计算。

1.靶体积剂量结果：TLD测量与PTS计划剂量相对偏差结果列于表 3。IAEA要求，TPS计划剂量与TLD测量剂量相对偏差在±7.0%符合要求。表 3结果显示，5台加速器的结果符合要求，2台加速器的结果不符合要求。

表 3(Table 3)

表 3 四川省7台医用加速器TLD测量剂量与TPS计划剂量比较结果 Table 3 Comparison of PTV doses between TLDs and TPS for 7 medical accelerators in Sichuan province 加速器 序号 TLD测量剂量(Gy) TPS计划剂量(Gy) 相对偏差(%) PTV上段 PTV下段 PTV上段 PTV下段 PTV上段 PTV下段 1 4.503 4.564 4.073 4.078 9.5 10.6 2 3.985 4.182 4.060 4.040 -1.8 3.4 3 3.972 4.260 4.100 4.136 -3.2 2.9 4 4.025 4.001 4.094 4.077 -1.7 -1.9 5 3.934 4.142 4.092 4.086 -4.0 1.4 6 3.975 4.227 4.092 4.092 -2.9 3.2 7 3.801 3.737 4.170 4.000 -9.7 -7.0 注：加速器序号与表 1中序号相对应；TLD.热释光计量剂；TPS.治疗计划系统；PTV.靶体积

表 3 四川省7台医用加速器TLD测量剂量与TPS计划剂量比较结果 Table 3 Comparison of PTV doses between TLDs and TPS for 7 medical accelerators in Sichuan province

2.危及器官剂量结果：TPS计划剂量与TLD测量剂量相对偏差结果列于表 4。IAEA要求，TPS计划剂量与TLD测量剂量比较，相对偏差为±7.0%，符合要求。由表 4可见，3台加速器的结果不符合要求，4台加速器的结果符合要求。

表 4(Table 4)

表 4 四川省7台医用加速器TLD测量剂量与TPS计划剂量比较结果 Table 4 Comparison of OAR dose between TLDs and TPS for 7 medical accelerators in Sichuan province 加速器 序号 TLD测量剂量(Gy) TPS计划剂量(Gy) 相对偏差(%) OAR上段 OAR下段 OAR上段 OAR下段 OAR上段 OAR下段 1 2.238 2.302 2.009 2.036 10.2 11.5 2 1.954 1.929 1.750 1.750 10.4 9.3 3 1.642 1.628 1.654 1.656 -0.7 -1.7 4 1.832 1.856 1.884 1.910 -2.8 -2.9 5 1.396 1.375 1.464 1.452 -4.9 -5.6 6 2.069 2.128 2.000 2.060 3.3 3.2 7 1.829 1.884 2.210 2.210 -20.8 -17.3 注：加速器序号与表 1中序号相对应；TLD.热释光计量剂；TPS.治疗计划系统；OAR.危及器官

表 4 四川省7台医用加速器TLD测量剂量与TPS计划剂量比较结果 Table 4 Comparison of OAR dose between TLDs and TPS for 7 medical accelerators in Sichuan province

3.二维剂量分布3 mm/3%通过率结果：IAEA要求，胶片测量与TPS计划二维剂量分布在距离偏差3 mm，剂量偏差3%，阈值参数TH10(TH10表示只有那些点剂量超过最大剂量10%的点才会在γ分析中予以考虑)时，通过率≥90%符合要求。7台医用加速器二维剂量分布3 mm/3%通过率分别为91.8%、45.0%、92.0%、92.3%、92.0%、98.5%和77.0%。5台加速器符合要求，2台不符合要求。

该方法模拟了头颈部肿瘤IMRT从CT扫描，TPS计算处方剂量，到多叶光栅叶片形成的照射野实施照射的全过程。验证中，CT定位时在模体上和两侧的十字线中心贴上铅点以及对CT定位激光线的调试以期望达到消除模体摆位误差和CT定位误差^[4]。但是除了摆位误差和CT定位等仪器机械性能的影响外, 还有许多因素造成测试误差, 需要进行综合分析。本研究结果显示，1号加速器靶体积的TLD测量值高于TPS计划值，2号加速器靶体积和危及器官的TLD测量值都高于TPS计划值，造成误差原因分析，考虑可能与多叶光栅(MLC)漏射^[5]和OAR剂量跌落太大有关。7号加速器靶体积和危及器官的TLD测量值低于TPS计划值。造成误差原因与小子野及跳数的输出误差有关，以及MLC叶片位置存在误差时, 也会对吸收剂量产生较大影响^[6]。

本研究结果还显示，2号和7号加速器胶片测量与TPS计划二维剂量分布通过率低于要求。分析其原因发现，2号医用加速器在马桥等^[3]报告中提出该台医用加速器的计划系统计算网格与实际照射时，计算网格不一致而导致二维剂量分布通过率较低。在本次验证中，仍然存在这个问题。两台医用加速器在验证治疗计划剂量时使用的是MatriXX电离室阵列，并且通过率在95%以上。造成这种原因是由于本次验证射野面积≤4 cm×4 cm。眭建锋等^[7]报道MatriXX电离室之间存在间距，当子野面积较小，宽度较窄时，MatriXX不能准确探测到剂量。

目前，临床上多数采用点剂量和面剂量相结合的方法来验证IMRT剂量。对于验证工具，依然是讨论的热点问题。电离室和Mapcheck半导体阵列及MatriXX电离室阵列等以其操作简便，成为了IMRT剂量验证的首选。但是，所有的剂量验证设备各有优缺点，没有一种设备完全适用全部情况。本次验证采用的聚苯乙烯固体水模体与第8步^[1]研究所用的模体相比，划分出了靶体积和危及器官，更接近患者的解剖结构，有利于将测量与实际情况相匹配，测量结果更接近真值。TLD已经大量用于放射治疗输出剂量核查^[8]。EBT3放射性免洗胶片分辨率高，剂量范围广^[9]，适合用于验证二维剂量分布，通过TLD点剂量以及胶片的面剂量的比较，得到质量控制结果较全面，方便邮寄以及保存，是一种值得推广的第三方IMRT剂量核查方法，建议运用和推广。

利益冲突  无

作者贡献声明  刘冉负责现场验证研究，整理数据和论文撰写；马桥、薛娴参加现场验证研究；刘德明、李长虹负责论文选题和修改；罗素明指导论文修改