二維半導體陣列用于調(diào)強放療合成平面劑量驗證測量的特性與應用的研究.pdf

1、研究背景與目的：調(diào)強放射治療(intensity modulated radiation therapy,IMRT)的目的是使腫瘤靶區(qū)得到盡可能高的劑量，同時盡量降低周圍正常組織和危及重要器官受量，從而得到最佳的腫瘤治療效果。由于這種治療技術具有很高的靶區(qū)劑量適形度，為了保證治療的有效性，實施IMRT必須有完善質(zhì)量控制和保證措施。目前IMRT臨床應用的劑量驗證方法主要為對治療計劃的執(zhí)行效果進行體模測量，驗證重要的感興趣點和平面的劑量分布

2、。2-D半導體陣列是常用的IMRT治療驗證工具之一，由于其角度響應與結構不均勻等因素影響，其應用以單個射野的劑量分布驗證和或單一機架角度(Single-Gantry-Angle Composite Distribution,SGAC)的虛擬合成劑量驗證。難以模擬和測量和按照射野實際照射角度執(zhí)行的多角度機架角合成(Multi-Gantry-Angle Composite Distribution,MGAC)劑量的驗證。不利于評估計劃計算或

3、執(zhí)行治療的真實劑量誤差的幾何位置與大小。本研究主要通過調(diào)查一種商業(yè)化二維半導體陣列(以下簡稱2D陣列)的劑量學特性，包括劑量線性、測量重復性、能量依賴性、射野角度響應差異，探討利用其進行IMRT合成劑量分布驗證的測量精度、修正方法和適用范圍。
　　 材料與方法：(1)以固體體模和電離室測量等測試和比較2D陣列探頭的特性包括陣列探頭的劑量線性、能量響應、重復性等特性，探頭響應一致性等。
　　 (2)在不同等效水深度下2D陣

4、列測量與電離室測量和經(jīng)電離室校準后的治療計劃系統(tǒng)(Treatment Plan System，TPS)計算值分別比較，調(diào)查其在不同深度條件下的響應差別。使用軸向方向性響應小于5‰的指形電離室校準TPS在常規(guī)測量條件下在等效水體模中的劑量計算，再以校準后的TPS劑量計算值為間接標準，檢驗2D陣列的方向性響應。(3)對27例患者的IMRT計劃，分別以扣除和包括90°或270°射野后分別進行SGAC和MGAC兩種方式的劑量分布驗證，并對比和分

5、析其結果。
　　 結果與分析：(1)所測試的2D半導體陣列探頭有良好的劑量線性和重復性，探頭的能量依賴性明顯，對4MV到15MV光子線測量響應隨能量的變化達約10％。(2)該2D陣列探頭響應一致性校準在采用廠方推薦的26cm×26cm校準射野時，探頭間響應偏差最大約1.5％，采用30cm×30cm校準射野，并在5cm等效水深度下校準后，探頭間最大響應差異小于0.7％。(3)0°射野下，2D陣列在2cm和8cm等效水深度的測量值與

6、指型電離室的差別均不超過1％，且這種差別隨深度增加，射線能譜差別減少而減少。對于不同射線入射角度時，由于陣列模體為不均勻分層排列，等效深度隨角度改變，導致陣列與均勻體模中的電離室測量結果存在較大差別。(4)在二維探測器陣列外附加了3cm厚度的固體水模體后，其中心探頭的方向性響應在射野入射角度為90±10°和270°±10°以外的所有角度的差別均小于1％，在90±5°或270°±5°處小于3％；當射線入射角度為90°(270°)探測器陣列

7、由于其自身結構影響，CT掃描難以處理其密度變化等原因，測量誤差約20％。(5)以該2D半導體探測器陣列對27例臨床IMRT治療計劃進行MGAC驗證的γ指數(shù)通過率(3mm/3％通過標準)結果為94.81％±3.80％，SGAC驗證的通過率結果為94.56％±4.28％，兩種方式的合成平面劑量驗證結果沒有統(tǒng)計學差異但MGAC方式可以提供更多有用的臨床劑量學信息。
　　 結論：(1)所測試的2D半導體探測器陣列探頭具有良好的劑量學特性