一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统的制作方法

1.本发明涉及宫颈癌放射治疗设备领域，尤其涉及一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统。


背景技术：

2.宫颈癌是目前位居世界第二位的女性恶性肿瘤，我国宫颈癌的发病率和死亡率同样不容乐观，严重影响着女性健康和生命安全。其中大多数首次确认的患者已为局部晚期。放射治疗作为宫颈癌患者主要的治疗手段之一，可明显提高宫颈癌患者的总生存率、局部控制率，同时降低远期复发率。目前常用的放疗技术包括三维适形放射治疗(three dimensional conformal radiation therapy，3d-crt)、调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，imrt)、容积旋转调强(volumetric modulated arc therapy，vmat)等。相比于3d-crt，imrt和vmat具有更高的适形度，更有利于危及器官的保护，尤其在凹形靶区中有明显的体现。而vmat在旋转过程中会持续改变多叶准直器的位置、机架旋转速度和剂量率等参数，最终得到预期的剂量分布。故相比于imrt，vmat所需的机器跳数更少、治疗时间更短，可提高患者的依从性，防止由于体位发生较大改变导致治疗精确性降低，同时可提高直线加速器的治疗效率，节约医疗成本，在宫颈癌放疗中已得到广泛应用。但是优化参数的增多也必将造成计划愈加复杂，任何一个环节的微小误差都可能导致最终剂量分布的较大偏差，因此对调强计划进行剂量保证和剂量验证是确保患者能够得到精确治疗的重要措施，使复杂的剂量分布得以准确地传输至患者体内。
3.在剂量验证中，需要对计划系统计算所得的感兴趣点或感兴趣区域与通过验证设备测量所得的感兴趣点或感兴趣区域进行对比分析，目前常用的分析方法有剂量差异法、距离差异法、gamma分析法，其中gamma分析法不论对于剂量分布平缓区还是剂量梯度较大的陡峭区，其计算值不会过大，相对误差较小，是国际普遍认可的临床剂量验证方法。国际辐射单位和测量委员会(international commission on radiation units and measurements，icru)在第24号报告中指出，原发根治剂量的精确性应大于95％，否则可能造成原发灶肿瘤失控或者增加患者的并发症。美国医学物理师协会(the american association of physicists in medicine，aapm)aapm tg-119报告中对剂量保证的必要性进行了详细地阐述，认为γ(3％/3mm)的通过率大于95％较为理想。而最新出版的aapm tg-218报告中则将推荐标准提高为3％/2mm，认为这样更适合临床需求。
4.随着放疗技术的不断发展，调强放射的剂量验证方式已由单一的点剂量验证逐渐发展到三维剂量验证，目前常用的剂量验证设备主要有电离室、热释光剂量计、胶片、电子射野成像装置(epid)、matrixx、mapcheck、arccheck、delta4等，不同的验证设备均具有一定的局限性，没有哪一种工具能够提供验证所需的所有信息，因此放疗中心需要根据实际需求选择合适的验证设备。arccheck是sun nuclear公司专门针对vmat的一款半导体剂量验证工具，具有操作简便、无角度依赖性、结果稳定等优势，目前已广泛应用于各大放疗中心。该验证设备通过对模体的照射获得放疗计划的单次剂量分布，使用snc patient分析软
件对比分析计划系统计算的剂量分布和验证所得的剂量分布情况，以此保证肿瘤患者的精确治疗。但是arccheck单次有效测量的距离为21cm，在一定程度上限制了剂量对比的范围。与此同时，验证设备末端长期接受高剂量辐射可能会对设备自身造成一定的损伤，故厂家建议验证靶区长度不要超过26cm。如此以来，对于超长靶区的宫颈癌患者便无法保证其剂量的准确性，成为剂量验证全面覆盖过程中的一个挑战。目前国内一些放疗中心使用arccheck的merge功能对全脑全脊髓超长靶区的调强放射治疗计划进行了验证，并证实了其可行性。但这种验证方法的操作复杂，需要考虑剂量衔接等问题，同时需要3dvh分析软件予以支持，对软硬件设施和物理师的技术水平都提出了更高的要求，难以在普通的放疗中心推广使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.本发明的第一方面，提供一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统，包括：
8.arccheck验证设备，用于对患者的靶区进行模体照射获取单次剂量分布数据；其中：当患者的靶区为常规靶区时，采用中心摆位的方式进行照射；当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm或8cm后进行照射；
9.snc patient分析设备，用于对arccheck验证设备得到的单次剂量分布数据进行统计分析，得到剂量验证结果。
10.进一步地，中心摆位为激光线对准圆柱形模体的十字线。
11.进一步地，当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm后进行照射。
12.进一步地，所述snc patient分析设备为带有snc patient分析软件的计算机设备。
13.进一步地，常规靶区的靶区长度《26cm，超长靶区的靶区长度≥26cm。
14.本发明的有益效果是：
15.在本示例性实施例中，为了排除靶区长度的影响，探讨移动中心对剂量验证结果的影响，故对常规靶区移动中心前后的剂量验证结果进行对比分析，结果表明常规靶区在移动中心前后均能满足临床需求。接着对常规靶区组和超长靶区组在移床5cm(和8cm)情况下得到的剂量验证结果进行对比分析，结果表明超长靶区组的通过率所有下降，但在在3％/3mm和3％/2mm的评估标准下仍表现良好。故运用arccheck对宫颈癌超长靶区进行剂量验证具有一定的可行性，且操作简便，具有较好的实用性。
附图说明
16.图1为本发明一示例性实施例中提供的一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统的结构示意图；
17.图2为本发明一示例性实施例中提供的arccheck验证设备的结构示意图；
18.图3为本发明一示例性实施例中提供的arccheck验证设备的不同摆位方式的示意图；
19.图4为本发明一示例性实施例针对不同情况的具体验证方式的流程示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.参见图1，图1示出了本发明的一示例性实施例中提供的一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统的结构示意图，包括：
25.如图2所示，arccheck验证设备，用于对患者的靶区进行模体照射获取单次剂量分布数据；其中：如图3(a)所示，当患者的靶区为常规靶区时，采用中心摆位的方式进行照射；如图3(b)所示，当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm或8cm后进行照射；
26.snc patient分析设备，用于对arccheck验证设备得到的单次剂量分布数据进行统计分析，得到剂量验证结果。进一步地，中心摆位为激光线对准圆柱形模体的十字线。
27.具体地，在本示例性实施例中，arccheck验证设备是一款专门用于vmat的三维剂量验证设备，灵敏度较高，靶区的有效测量长度为21cm。该设备在二极管阵列和电子元件之间包含辐射剂量计，用于返修时读取数据，对其直接辐照存在保修失效的风险。而部分宫颈癌患者的靶区超过21cm(甚至是超过26cm)，常规等中心摆位的验证方法会直接照射辐射剂量计，可能对设备造成损伤。snc patient分析软件是arccheck验证设备配套的软件，专门用于对剂量验证结果的分析。
28.而在本示例性实施例中，为了排除靶区长度的影响，探讨移动中心对剂量验证结果的影响，故对常规靶区移动中心前后的剂量验证结果进行对比分析，结果表明常规靶区在移动中心前后均能满足临床需求。接着对常规靶区组和超长靶区组在移床5cm情况下得到的剂量验证结果进行对比分析，结果表明超长靶区组的通过率所有下降，但在3％/3mm和3％/2mm的评估标准下仍表现良好。故运用arccheck对宫颈癌超长靶区进行剂量验证具有
一定的可行性，且操作简便，具有较好的实用性。
29.本示例性实施例仅通过移动验证设备的摆位中心的方式改变验证中心，从而达到规避敏感电子元件的目的，对验证设备进行有效保护，并未对计划进行分区对比。本示例性实施例通过实验研究证明，向出床方向移动5cm和8cm均可得到的验证结果，并且要优于使用merge功能得到的验证结果。使用merge功能得到通过率较低主要是由于移动中心点之后检测范围减小，同时会引入两个方向的摆位误差，从而对通过率造成一定的影响。
30.更优地，在一示例性实施例中，当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm后进行照射。更优地，在一示例性实施例中，常规靶区的靶区长度《26cm，超长靶区的靶区长度≥26cm。
31.具体地，下述内容将对具体验证方式进行阐述，如图4所示：
32.首先，首先使用中心摆位的方式得到常规靶区组的检测剂量d
ma1
，然后将中心点沿出床方向移动5cm的距离，避开模体末端的敏感区域，使用相同的方法完成常规靶区组的第二次剂量验证d
ma2
；对于靶区超长组，仅在中心点沿出床方向移动5cm的情况采集剂量d
mb
，具体：将激光线对准圆柱形模体的十字线，如图3(a)所示，在iso处采集常规靶区的剂量分布d
ma1
；如图3(b)所示，将arccheck沿出床方向平移5cm，在iso1处分别采集得到常规靶区d
ma2
和超长靶区的剂量分布d
mb
。
33.之后分别导入计划系统tps计算的剂量，对各组的3mm/3％，阈值10％的γ通过率进行统计，使用pearson相关系数分析gamma通过率、靶区大小、探测器利用率、照射时间等参数之间的相关性，证实通过移动中心点的方法进行剂量验证具有可行性”的具体实现流程。
34.本示例性实施例使用spss 19.0软件进行统计学分析，计量资料以均数
±
标准差表示。在iso1处分别采集得到常规靶区d
ma2
和超长靶区的剂量分布d
mb
使用独立样本t检验，在iso处采集常规靶区的剂量分布d
ma1
和在iso1处分别采集得到常规靶区d
ma2
使用配对样本t检验，同时使用pearson相关系数分析各参数之间的相关性，本文以p《0.05作为标准说明差异具有统计学意义。
35.采用独立样本t检验对常规靶区组和超长靶区组的几何参数、机器参数进行对比分析，结果表明两组各参数的差异均具有统计学意义(p《0.05)。通过pearson相关系数分析可知，常规靶区组的靶区长度与靶区体积呈正相关(r＝0.469，p＝0.001)；超长靶区组的靶区长度与靶区体积呈正相关(r＝0.474，p＝0.001)，靶区长度与机器跳数(monitor units，mu)呈正相关(r＝0.349，p＝0.013)，靶区体积与mu呈正相关(r＝0.339，p＝0.016)。由此认为照射范围的增加在一定程度上会增加直线加速器的负荷，影响治疗效率。
[0036][0037]
表1常规靶区组和超长靶区组的参数比较
[0038]
表1示出了常规靶区组和超长靶区组的参数比较(涉及的为在一定时期内选择的宫颈癌患者的数据情况)。
[0039]
针对于前述内容，“本示例性实施例为了排除靶区长度的影响，探讨移动中心对剂量验证结果的影响，故对常规靶区移动中心前后的剂量验证结果进行对比分析，结果表明常规靶区在移动中心前后均能满足临床需求。接着对常规靶区组和超长靶区组在移床5cm情况下得到的剂量验证结果进行对比分析，结果表明超长靶区组的通过率所有下降，但在在3％/3mm和3％/2mm的评估标准下仍表现良好”，具体而言：
[0040]
如表2所示，三组数据在3％/3mm标准下的通过率均表现良好(≥95％)，能够满足临床需求。采用配对样本t检验对比分析d
ma1
和d
ma2
的剂量分布，结果表明两组gamma通过率的差异具有统计学意义(p《0.05)。由此可见在常规靶区组中，模体摆位中心的偏移一方面会引入摆位误差，一方面导致arccheck的有效检测长度由21cm缩短至16cm，探头利用率明显降低(t＝161.595，p《0.01)，从而影响gamma通过率。采用独立样本t检验对比分析d
ma2
和d
mb
两组在iso1处的剂量分布，其差异具有统计学意义(p《0.01)。由此认为模体摆位中心的偏移与靶区长度均会影响剂量通过率。
[0041][0042]
表2不同检测条件下的gamma通过率
[0043]
其中，*表示与d
ma2
组比较，t＝2.147～8.171，p＜0.05；**表示与d
ma2
比较，t＝2.147～8.171，p＜0.01；aa表示与d
ma2
组比较，t＝-4.701～-2.725，p＜0.01。
[0044]
针对于前述内容，“本示例性实施例通过实验研究证明，向出床方向移动5cm和8cm均可得到的验证结果，并且要优于使用merge功能得到的验证结果。使用merge功能得到通过率较低主要是由于移动中心点之后检测范围减小，同时会引入两个方向的摆位误差，从而对通过率造成一定的影响”，具体而言：
[0045]
如表3所示，出床方向移动5cm和8cm得到的剂量分布可以满足临床需求，3％/3mm和3％/2mm标准下的gamma通过率均能达到95％以上，同时前者要优于后者，故通过移动摆位中心的方式进行剂量验证具有一定的可靠性和稳定性，其中移动5cm的距离相对较为理想。而使用merge功能得到的验证结果并未获得理想的结果，merge功能主要应用于全脑全脊髓的剂量验证，而对于长度短于40cm的靶区，由于移动中心点之后，能够检测到的剂量范围有限，同时会引入双向的摆位误差，从而导致通过率降低。故对于靶区超长的宫颈癌患者，推荐使用移动验证设备摆位中心5cm的方式完成剂量验证，既能保护验证设备的安全性，同时不影响剂量验证结果的精确性，为患者的精准放疗提供保障。
[0046][0047][0048]
表3对比分析各组数据的剂量验证结果
[0049]
其中，归一点误差的计算公式为：
[0050][0051]
式中，∑nm为归一点测量剂量，∑np为归一点计算剂量。
[0052]
如表4所示，通过pearson相关性分析可知，各评估标准之间的gamma通过率呈正相关(r》0.914，p《0.01)，各评估标准的gamma通过率与总检测点和有效检查范围呈负相关(|r|》0.750，p《0.01)，总检测点与有效检查范围正相关(r＝0.992，p＝0.00)。由此可知，随着总检测点和有效检测范围的增加，gamma通过率反而有所降低。
[0053][0054]
表4pearson相关性分析
[0055]
其中，**代表p《0.01，“1”为同种因子相比。
[0056]
综上可知，超长靶区组的几何参数(靶区长度、靶区体积)和机械参数(机器跳数、照射时间)大于常规靶区组(p《0.05)，常规靶区组在iso 1处的gamma通过率明显低于iso处的gamma通过率(p《0.05)。在iso 1处，超长靶区组的gamma通过率明显低于常规靶区组(p《0.01)。计算各组通过率在不同评估标准下的cl、tl、al值，常规靶区组在iso处的3％/3mm标准下的cl《5％、tl≥95％、al≥95％，能够满足临床需求。随着评估标准愈加严格，各组限值均呈下降趋势；在相同评估标准下，摆位中心偏离或靶区范围变大均可导致cl增加、tl与al降低。
[0057]
另外，对比超长靶区(靶区长度≥26cm)在出床5cm(iso 1)和出床8cm(iso 2)处的剂量分布以及使用merge功能得到的剂量分布(180o翻转arccheck，在沿出床方向偏离
arccheck中心点8cm处采集数据，使用merge功能对在出床8cm处翻转设备前后的剂量进行融合)，结果表明超长靶区在iso 1和iso 2处的剂量分布无显著性差异(p》0.05)，其结果要优于使用merge功能得到的剂量分布。通过pearson相关性分析可知，各评估标准之间的gamma通过率呈正相关(r》0.914，p《0.01)，各评估标准的gamma通过率与总检测点和有效检查范围呈负相关(|r|》0.750，p《0.01)，总检测点与有效检查范围正相关(r＝0.992，p＝0.00)。由此可知，随着总检测点和有效检测范围的增加，gamma通过率反而有所降低。
[0058]
另外，部分现有技术以全骨髓照射为实验对象，应用arccheck对ht和vmat的超长靶区计划分为头颈、胸腹、盆腔三个部位分别进行剂量验证，相当于将一个计划分为三个子计划进行验证，通过移床或者snc patient软件的merge功能是为了获得子计划的验证中心。而本示例性实施例主要研究宫颈癌患者的超长靶区(26cm≤靶区长度≤40cm)，靶区长度短于全脊髓照射，在放射治疗中更加常见。本示例性实施例仅通过移动验证设备摆位中心的方式改变验证中心，从而达到规避敏感电子元件的目的，对验证设备进行有效保护，并未对计划进行分区对比。使用merge功能得到通过率较低主要是由于移动中心点之后检测范围减小，同时会引入两个方向的摆位误差，从而对通过率造成一定的影响。由此可知，该现有技术提供的拆分计划的两种方法仅仅适用于全身治疗，对于普通的超长计划存在一定的局限性，同时由于该方法操作复杂、对物理师要求较高，故无法在日常的质控工作中进行推广。
[0059]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统，其特征在于：包括：arccheck验证设备，用于对患者的靶区进行模体照射获取单次剂量分布数据；其中：当患者的靶区为常规靶区时，采用中心摆位的方式进行照射；当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm或8cm后进行照射；snc patient分析设备，用于对arccheck验证设备得到的单次剂量分布数据进行统计分析，得到剂量验证结果。2.根据权利要求1所述的一种基于靶区长度进行选择的剂量验证系统，其特征在于：中心摆位为激光线对准圆柱形模体的十字线。3.根据权利要求1所述的一种基于靶区长度进行选择的剂量验证系统，其特征在于：当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm后进行照射。4.根据权利要求1所述的一种基于靶区长度进行选择的剂量验证系统，其特征在于：所述snc patient分析设备为带有snc patient分析软件的计算机设备。5.根据权利要求1所述的一种基于靶区长度进行选择的剂量验证系统，其特征在于：常规靶区的靶区长度<26cm，超长靶区的靶区长度≥26cm。

技术总结
本发明公开了一种基于宫颈癌靶区长度进行选择的剂量验证系统，包括：ArcCHECK验证设备，用于对患者的靶区进行模体照射获取单次剂量分布数据；其中：当患者的靶区为常规靶区时，采用中心摆位的方式进行照射；当患者的靶区为超长靶区时，在中心摆位的位置处向出床方向移动5cm或8cm后进行照射；SNC Patient分析设备，用于对ArcCHECK验证设备得到的单次剂量分布数据进行统计分析，得到剂量验证结果。本发明运用ArcCHECK对宫颈癌超长靶区进行剂量验证具有一定的可行性，且操作简便，具有较好的实用性。用性。用性。


技术研发人员：周本梅 查小英 谭拥 胡明宗 肖鹏
受保护的技术使用者：宜宾市第二人民医院
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/6