蒙特卡罗模拟机架和多叶准直器误差对旋转放疗剂量的影响

研究在常规直线加速器实施快速旋转调强放疗(IMAT)治疗过程中,内置多叶准直器(MLCs)和机架旋转误差对放疗剂量的影响。随机选择7例脑胶质瘤患者,并在常规直线加速器Varian 23EX上设计IMAT计划,对MLCs和机架分别引入不同大小误差。通过不一致指数和剂量体积直方图(DVH)评估引入误差对IMAT放疗临床剂量的影响。对于单侧MLCs随机误差,当MLCs随机误差达2 mm时计划靶体积平均剂量(PTV-Dmean)增加了约2.7%。当MLCs一侧外扩MLC-1 mm、MLC-2 mm、MLC-rnd时导致其PTV-Dmean平均偏差分别为1.12%、2.15%和1.15%,晶体的平均剂量偏差分别为5.25%、9.97%和5.49%。对于MLC两组叶片分别偏移±2 mm时导致PTV平均剂量的最大偏差为0.8%,晶体和脑干的最大剂量和平均剂量分别增加了11.4%、15.8%和1.99%、1.07%。引入机架角度误差,计划靶体积最小剂量(PTV-Dmin)和PTV-Dmean最大剂量分别降低了2.75%和0.35%。导致危及器官(OAR)的DVH的剂量学偏差变化较大,尤其对于晶体当机架偏差为(−2°)时晶体的最大剂量和平均剂量分别偏高达16.9%和38.5%。机架和MLCs误差对OAR的受量均产生较大剂量偏差。随机误差导致的MLCs剂量偏差受叶片位移误差的大小以及在特定弧段处的射束子野权重影响,MLCs误差(−2 mm或+2 mm)时产生的剂量偏差最大。机架旋转误差对靶区PTV剂量分布的影响不大,但是对于OAR会产生较大的剂量偏差。

MLC运动误差对不同射野面积的鼻咽癌容积调强计划的影响

目的 研究多叶准直器运动误差(Multi-Leaf Collimator Error,MLC_(error))对不同射野平均面积(Mean Aperture Area,MAA)的鼻咽癌容积调强的影响。方法 选取30例鼻咽癌患者为研究对象,每例患者的原始计划导出后使用Python编译,依据不同的MLC_(error)制作6组模拟计划(±0.2 mm、±0.5 mm和±1.0 mm)。对比原始计划与模拟计划的剂量学参数和验证通过率,分析MLC_(error)和MAA对计划验证的影响。其中,将鼻咽肿瘤计划靶区(Planning Target Volume,PTV)与颈部转移淋巴结肿瘤靶区通过布尔运算整合为PTV69。结果 随着MLC_(error)的变化(-1~1 mm),PTV69、原发灶高危亚临床靶区和中危亚临床靶区的剂量梯度分别为6.1、6.0、6.3%/mm(P<0.05);危及器官(Organ At Risk,OAR)的剂量梯度均高于靶区剂量梯度。脊髓、脑干、左侧腮腺、右侧腮腺、口腔和喉的剂量梯度分别为10.6、10.5、12.3、12.0、8.1、11.2%/mm(P<0.05)。在对射野面积、MLC_(error)及验证通过率关系的研究中发现,不同MAA计划的验证通过率差异随MLC_(error)的增加而增大;当MLC_(error)误差达到±1.0 mm时,不同MAA计划的验证通过率差异最大(51.7%~90.2%)。结论 相较于靶区,控制MLC_(error)更有利于OAR的保护。对于鼻咽癌等复杂的放疗计划,建议将MLC_(error)精度控制在0.5 mm以内并降低小子野使用,以保护危及器官,保证计划执行的精确度。

容积旋转调强放疗计划验证设备对多叶准直器开合误差的敏感性及其伽马通过率限值研究

为探讨计划验证设备用于容积旋转调强放疗(VMAT)计划验证的γ通过率限值及其对多叶准直器(MLC)开合误差的敏感性,本研究选取50例含顺时针和逆时针两个全弧的鼻咽癌VMAT计划,对其中10例引入8种大小的MLC开合误差,生成80例含误差的计划。首先,对单野和合成野使用计划验证设备进行验证并执行剂量差异3%、距离差异2 mm、10%剂量阈值、绝对剂量全局归一条件下的γ分析,再使用梯度分析研究合成野和单野对MLC开合误差的敏感性,并使用受试者工作特征曲线(ROC)研究识别误差的最佳通过率阈值。然后,对另外40例应用统计过程控制(SPC)方法计算γ通过率的容差限值和干预限值,将SPC容差限值、通用容差限值(95%)对误差的识别能力与ROC最佳阈值对误差的识别能力进行比较。研究结果显示,对于合成野、顺时针弧及逆时针弧,γ通过率随每毫米MLC打开误差下降的梯度分别为10.61%、7.62%及6.66%,随每毫米MLC闭合误差下降的梯度分别为9.75%、7.36%及6.37%。ROC方法得到的最佳阈值分别为99.35%、97.95%及98.25%;SPC方法得到的容差限值分别为98.98%、97.74%及98.62%。SPC容差限值与ROC最佳阈值较为接近,两者均能识别全部±2 mm的错误,而通用容差限值只能部分识别,说明通用容差限值对部分较大的误差并不敏感。因此综合考虑易用性、精确性等因素,在临床实践中建议可使用实际射野角度合成测量的方法,并根据SPC方法制定与机构自身流程相适宜的通过率限值。综上,期待本文研究结果可为各机构优化放疗计划验证流程、设置合适的通过率限值、促进放疗计划验证规范化提供一定的参考。