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鼻咽癌是头颈部最常见的恶性肿瘤，放射治疗或以放射治疗为主的综合治疗是目前治疗鼻咽癌的主要方式。随着放射治疗技术的快速发展，适形调强放射治疗和容积旋转调强放射治疗迅速发展并广泛应用于鼻咽癌治疗中。调强放疗计划包含的参数众多，如加速器多叶光栅的位置和运动信息、各子野剂量信息、机架角度和准直器角度信息等，所有这些参数均可能对最终剂量分布造成影响。为了确保放疗计划的精确执行，在患者实际放疗前，须进行必要的剂量验证。目前，常用的一维、二维剂量验证系统无法得知肿瘤和正常器官的实际受量情况，三维剂量验证系统，如Delta4、ArcCHECK、Compass，不仅仅反映某一点或某一特定条件下的剂量分布情况，还可以通过剂量重建等方式，直观地反映实际照射条件下病人的三维剂量分布情况，准确了解靶区内剂量的冷热点分布，并可以针对各靶区和危及器官进行定量分析，提供更有价值的计划评估信息。
本研究同时利用Compass三维验证系统的独立核算剂量和重建剂量分析功能，分析患者全部受照区域、各靶区和危及器官的三维剂量分布特征，探讨Compass系统的独立剂量核算和剂量重建功能在鼻咽癌调强放疗计划三维剂量验证中的作用和意义。
目的：
1.探讨面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性的影响。
2.利用Compass三维验证系统的独立核算剂量和实测重建剂量分析功能，对鼻咽癌患者调强放疗计划进行两种模式的三维剂量验证，对各靶区、危及器官和患者全部受照区域的剂量差异进行分析，探讨Compass系统在鼻咽癌调强放射治疗验证中的作用和意义。
3.结合已发表的相关文献及数据，探讨鼻咽癌调强放疗时的最佳剂量验证方案。
方法：
选择广州医科大学附属肿瘤医院收治的30例鼻咽癌调强放疗患者作为研究对象，患者进行CT模拟定位后，将图像传输至Pinnacle3(Version 9.10f)放疗计划系统，并由同一位副主任医师，根据ICRU报告要求，勾画靶区和危及器官：鼻咽原发肿瘤区域GTVnx，阳性淋巴结GTVnd，如双颈有多发转移淋巴结，可设置多个GTVnds。CTV1：包括整个鼻咽、咽后淋巴结区域、颅底、斜坡、翼腭窝、破裂孔、咽旁间隙、鼻腔、上颌窦后1/3等，而且涵括GTV，包括原发灶、转移淋巴结区域，一般为GTVnx外放5-10mm。CTV2：包括CTV1、蝶窦下1/3、颅底骨质、上颌窦后1/3、后组筛窦、蝶窦下1/3、斜坡1/2、翼内肌、翼外肌、鼻腔后1/3、咽喉间隙、咽旁间隙等，一般为CTV1外放5mm，CTV2也包括没有转移淋巴结的颈部淋巴引流区。PTV：实际治疗过程中，避免系统误差、摆位误差和器官运动以及靶区或靶器官位置或形状发生变化，在原来CTV基础上，外放一定范围形成PTV，以确保靶区达到处方剂量的要求。pGTVnx：由GTVnx外扩3mm，外扩的距离根据肿瘤与危及器官(如脊髓、脑干、视交叉、视神经等)的位置进行调整。pGTVnd：由GTVnd外扩3mm，外扩的距离根据肿瘤与危及器官(如脊髓、脑干、视交叉、视神经等)的位置进行调整。pTVnx：CTV2向前、上、下、侧各外扩5mm，向后扩2-3mm。pTVnd：CTVnd外放5mm。同时勾画眼球、晶体、视神经、视交叉、垂体、腮腺、颞叶、脑干、脊髓等危及器官(Organs at risk，OAR)。Globle：将皮下3mm轮廓线包含的所有器官和组织视为一感兴趣区。靶区和危及器官剂量限制：pGTVnx：70Gy，pGTVnd：68Gy，PTV1：64Gy，PTV2：54Gy，脊髓Dmax≤45Gy，脑干Dmax≤50Gy，晶体Dmax≤10Gy，视神经Dmax≤45Gy，视交叉Dmax≤45Gy，垂体Dmax≤45Gy，50％腮腺体积剂量(D50)≤30Gy，颞颌关节Dmax≤50Gy。所有计划设计均在Pinnacle3(Version 9.10f)系统上进行。30例鼻咽癌患者中，IMRT计划22例，VMAT计划8例。IMRT采用9野共面设计，0~360°等角度分布。VMAT采用两个全弧设计，两弧分别为顺时针181°～179°和逆时针179°～181°。射线6MV，剂量率300MU/min，剂量计算网格3mm，剂量计算采用CCC算法模型。计划完成后，得到计划剂量分布(Plan Dose，PD)，并将放疗计划系统生成的RTplan、RTStructure、RTDose、CTImages以DicomRT格式分别传输至Compass系统和Mosaiq放疗记录和验证系统中备用。Compass基于放疗计划的RTPLAN、患者CT图像和内置剂量计算模型(CCC)，独立计算出患者的三维剂量分布(Compute Dose，CD)，下称核算剂量；同时，根据实测剂量信息，结合患者CT图像和系统内置剂量计算模型，Compass系统重建出患者三维剂量分布(Reconstruction Dose，RD)，下称重建剂量。分别对PD、CD和RD进行两两对比分析，评价参数包括Gamma通过率、D99%、Dmean和D1%等。为了叙述方便，将计划剂量PD与核算剂量CD的对比称为A组，计划剂量PD与重建剂量RD的对比称为B组，核算剂量CD与重建剂量RD的对比称为C组。首先，对外轮廓、Globle在A、B、C三组间的Gamma通过率(3mm/3％标准)进行统计并做显著性分析，探讨面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性的影响；然后对外轮廓、Globle、各靶区和危及器官按3mm/3％标准进行Gamma通过率评估；对比分析各感兴趣区域99％体积接受的处方剂量(D99%)、平均剂量(Dmean)和1％体积接受的处方剂量(D1%)等，并计算其剂量相对偏差；最后，对A、C组间Dmean的差异值进行统计并做显著性分析，同时，计算各靶区和危及器官平均剂量的相对偏差(Pmean)，分析不同的剂量计算模型、不同的剂量参数模型及计划执行时各种因素综合作用(MLC到位精度、机器剂量性能、数据采集精度等)对验证结果的影响。
结果：
1.外轮廓和Globe通过率比：A、B、C三组中，Globle的Dmean、D1%均较外轮廓低，而其Gamma通过率则较外轮廓高。A组和B组中，外轮廓的Gamma通过率均低于95％，分别为93.7％±2.9％、92.0％±3.5％，而Globle的Gamma通过率均优于外轮廓，分别为99.0％±1.2％，97.6％±1.9％，差异具有统计学意义(P＜0.05)。
2.A、B、C三组中，Globle的Gamma通过率都大于97％，分别为99.0%±1.2%、97.6%±1.9%、99.0%±1.5%(3mm/3%标准)；B组的Gamma通过率低于A组和C组，差异有统计学意义(P＜0.05)。D1%、Dmean的相对偏差在2.5%以内，分别为(1.4%±1.2%，1.1%±0.9%)、(1.6%±1.4%，2.4%±1.6%)、(1.0%±0.7%，1.6%±1.4%)。
3.各靶区(GTVnx，GTVnd，CTV1和CTV2)在A组、B组和C组D99%、Dmean和D1%的相对偏差的均值大部分约0.8~2.5%，少部分约2.7~3.2%。B组中GTVnd的Gamma通过率低于A组，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余靶区差异无统计学意义；B组中GTVnd、CTV1、CTV2的Gamma通过率低于C组，差异有统计学意义(P＜0.05)，GTVnx的差异无统计学意义。同时，B组中D99%，Dmean和D1%的相对偏差略高于A组和C组。
4.除Opticalnerve、Spinalcord外，其余危及器官的Gamma通过率都是B组较A组和C组略低。B组中Parotid、Eye、Len和Temporallobe的Gamma通过率较A组低，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余无统计学意义；B组中Parotid、Len和Temporallobe的Gamma通过率较C组低，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余无统计学意义。体积较小的危及器官(Len、Eye、Optical nerve)，其Dmean和D1%的相对偏差远高于体积大的危及器官。
5.各组中Globle及各靶区的Dmean差异值的显著性不完全一致。A组中Globle、GTVnx、GTVnd、CTV1、CTV2的Dmean差异值都大于0，同时Dmean差异值具有统计学意义(P＜0.05)。C组中Globle、GTVnd的Dmean差异值大于0，同时Dmean差异值具有统计学意义(P＜0.05)。
6.各组中不同危及器官的Dmean差异值的显著性也不完全一致。A组中除Parotid、Opticalchiasm、Opticalnerve外，其余危及器官(Brain steam，Spinal cord，Temporal lobe，Len，Eye)的Dmean差异均具有统计学意义(P＜0.05)；C组中，除Opticalchiasm外，其余危及器官(Brain steam，Optical chiasm，Optical nerve，Spinal cord，Temporal lobe，Len，Eye)的Dmean差异值均具有统计学意义(P＜0.05)；C组中除Brainsteam，其余危及器官(Parotid、Optical chiasm、Optical nerve、Spinal cord、Temp lobe、Len)的Dmean差异值均大于0。
结论：
1.面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性有一定影响。
2.Compass计算模型难以完全等同于TPS的计算模型，剂量计算模型的差异会对最终剂量验证结果的判定产生一定的影响；验证设备探测器的性能和几何精度对剂量测量结果也有一定影响。
3.Compass系统的独立剂量核算和剂量重建功相结合，可为临床放疗计划的三维剂量验证提供有效的手段。
4.结合已有的文献及本研究相关数据，建议结合其他三维剂量验证系统，对放疗计划做客观的综合评价，保证放疗计划实施的精确性。
本研究同时利用Compass三维验证系统的独立核算剂量和重建剂量分析功能，分析患者全部受照区域、各靶区和危及器官的三维剂量分布特征，探讨Compass系统的独立剂量核算和剂量重建功能在鼻咽癌调强放疗计划三维剂量验证中的作用和意义。
目的：
1.探讨面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性的影响。
2.利用Compass三维验证系统的独立核算剂量和实测重建剂量分析功能，对鼻咽癌患者调强放疗计划进行两种模式的三维剂量验证，对各靶区、危及器官和患者全部受照区域的剂量差异进行分析，探讨Compass系统在鼻咽癌调强放射治疗验证中的作用和意义。
3.结合已发表的相关文献及数据，探讨鼻咽癌调强放疗时的最佳剂量验证方案。
方法：
选择广州医科大学附属肿瘤医院收治的30例鼻咽癌调强放疗患者作为研究对象，患者进行CT模拟定位后，将图像传输至Pinnacle3(Version 9.10f)放疗计划系统，并由同一位副主任医师，根据ICRU报告要求，勾画靶区和危及器官：鼻咽原发肿瘤区域GTVnx，阳性淋巴结GTVnd，如双颈有多发转移淋巴结，可设置多个GTVnds。CTV1：包括整个鼻咽、咽后淋巴结区域、颅底、斜坡、翼腭窝、破裂孔、咽旁间隙、鼻腔、上颌窦后1/3等，而且涵括GTV，包括原发灶、转移淋巴结区域，一般为GTVnx外放5-10mm。CTV2：包括CTV1、蝶窦下1/3、颅底骨质、上颌窦后1/3、后组筛窦、蝶窦下1/3、斜坡1/2、翼内肌、翼外肌、鼻腔后1/3、咽喉间隙、咽旁间隙等，一般为CTV1外放5mm，CTV2也包括没有转移淋巴结的颈部淋巴引流区。PTV：实际治疗过程中，避免系统误差、摆位误差和器官运动以及靶区或靶器官位置或形状发生变化，在原来CTV基础上，外放一定范围形成PTV，以确保靶区达到处方剂量的要求。pGTVnx：由GTVnx外扩3mm，外扩的距离根据肿瘤与危及器官(如脊髓、脑干、视交叉、视神经等)的位置进行调整。pGTVnd：由GTVnd外扩3mm，外扩的距离根据肿瘤与危及器官(如脊髓、脑干、视交叉、视神经等)的位置进行调整。pTVnx：CTV2向前、上、下、侧各外扩5mm，向后扩2-3mm。pTVnd：CTVnd外放5mm。同时勾画眼球、晶体、视神经、视交叉、垂体、腮腺、颞叶、脑干、脊髓等危及器官(Organs at risk，OAR)。Globle：将皮下3mm轮廓线包含的所有器官和组织视为一感兴趣区。靶区和危及器官剂量限制：pGTVnx：70Gy，pGTVnd：68Gy，PTV1：64Gy，PTV2：54Gy，脊髓Dmax≤45Gy，脑干Dmax≤50Gy，晶体Dmax≤10Gy，视神经Dmax≤45Gy，视交叉Dmax≤45Gy，垂体Dmax≤45Gy，50％腮腺体积剂量(D50)≤30Gy，颞颌关节Dmax≤50Gy。所有计划设计均在Pinnacle3(Version 9.10f)系统上进行。30例鼻咽癌患者中，IMRT计划22例，VMAT计划8例。IMRT采用9野共面设计，0~360°等角度分布。VMAT采用两个全弧设计，两弧分别为顺时针181°～179°和逆时针179°～181°。射线6MV，剂量率300MU/min，剂量计算网格3mm，剂量计算采用CCC算法模型。计划完成后，得到计划剂量分布(Plan Dose，PD)，并将放疗计划系统生成的RTplan、RTStructure、RTDose、CTImages以DicomRT格式分别传输至Compass系统和Mosaiq放疗记录和验证系统中备用。Compass基于放疗计划的RTPLAN、患者CT图像和内置剂量计算模型(CCC)，独立计算出患者的三维剂量分布(Compute Dose，CD)，下称核算剂量；同时，根据实测剂量信息，结合患者CT图像和系统内置剂量计算模型，Compass系统重建出患者三维剂量分布(Reconstruction Dose，RD)，下称重建剂量。分别对PD、CD和RD进行两两对比分析，评价参数包括Gamma通过率、D99%、Dmean和D1%等。为了叙述方便，将计划剂量PD与核算剂量CD的对比称为A组，计划剂量PD与重建剂量RD的对比称为B组，核算剂量CD与重建剂量RD的对比称为C组。首先，对外轮廓、Globle在A、B、C三组间的Gamma通过率(3mm/3％标准)进行统计并做显著性分析，探讨面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性的影响；然后对外轮廓、Globle、各靶区和危及器官按3mm/3％标准进行Gamma通过率评估；对比分析各感兴趣区域99％体积接受的处方剂量(D99%)、平均剂量(Dmean)和1％体积接受的处方剂量(D1%)等，并计算其剂量相对偏差；最后，对A、C组间Dmean的差异值进行统计并做显著性分析，同时，计算各靶区和危及器官平均剂量的相对偏差(Pmean)，分析不同的剂量计算模型、不同的剂量参数模型及计划执行时各种因素综合作用(MLC到位精度、机器剂量性能、数据采集精度等)对验证结果的影响。
结果：
1.外轮廓和Globe通过率比：A、B、C三组中，Globle的Dmean、D1%均较外轮廓低，而其Gamma通过率则较外轮廓高。A组和B组中，外轮廓的Gamma通过率均低于95％，分别为93.7％±2.9％、92.0％±3.5％，而Globle的Gamma通过率均优于外轮廓，分别为99.0％±1.2％，97.6％±1.9％，差异具有统计学意义(P＜0.05)。
2.A、B、C三组中，Globle的Gamma通过率都大于97％，分别为99.0%±1.2%、97.6%±1.9%、99.0%±1.5%(3mm/3%标准)；B组的Gamma通过率低于A组和C组，差异有统计学意义(P＜0.05)。D1%、Dmean的相对偏差在2.5%以内，分别为(1.4%±1.2%，1.1%±0.9%)、(1.6%±1.4%，2.4%±1.6%)、(1.0%±0.7%，1.6%±1.4%)。
3.各靶区(GTVnx，GTVnd，CTV1和CTV2)在A组、B组和C组D99%、Dmean和D1%的相对偏差的均值大部分约0.8~2.5%，少部分约2.7~3.2%。B组中GTVnd的Gamma通过率低于A组，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余靶区差异无统计学意义；B组中GTVnd、CTV1、CTV2的Gamma通过率低于C组，差异有统计学意义(P＜0.05)，GTVnx的差异无统计学意义。同时，B组中D99%，Dmean和D1%的相对偏差略高于A组和C组。
4.除Opticalnerve、Spinalcord外，其余危及器官的Gamma通过率都是B组较A组和C组略低。B组中Parotid、Eye、Len和Temporallobe的Gamma通过率较A组低，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余无统计学意义；B组中Parotid、Len和Temporallobe的Gamma通过率较C组低，差异有统计学意义(P＜0.05)，其余无统计学意义。体积较小的危及器官(Len、Eye、Optical nerve)，其Dmean和D1%的相对偏差远高于体积大的危及器官。
5.各组中Globle及各靶区的Dmean差异值的显著性不完全一致。A组中Globle、GTVnx、GTVnd、CTV1、CTV2的Dmean差异值都大于0，同时Dmean差异值具有统计学意义(P＜0.05)。C组中Globle、GTVnd的Dmean差异值大于0，同时Dmean差异值具有统计学意义(P＜0.05)。
6.各组中不同危及器官的Dmean差异值的显著性也不完全一致。A组中除Parotid、Opticalchiasm、Opticalnerve外，其余危及器官(Brain steam，Spinal cord，Temporal lobe，Len，Eye)的Dmean差异均具有统计学意义(P＜0.05)；C组中，除Opticalchiasm外，其余危及器官(Brain steam，Optical chiasm，Optical nerve，Spinal cord，Temporal lobe，Len，Eye)的Dmean差异值均具有统计学意义(P＜0.05)；C组中除Brainsteam，其余危及器官(Parotid、Optical chiasm、Optical nerve、Spinal cord、Temp lobe、Len)的Dmean差异值均大于0。
结论：
1.面罩的网状结构特性和表皮下剂量建成区剂量计算的不确定性对三维剂量验证的准确性有一定影响。
2.Compass计算模型难以完全等同于TPS的计算模型，剂量计算模型的差异会对最终剂量验证结果的判定产生一定的影响；验证设备探测器的性能和几何精度对剂量测量结果也有一定影响。
3.Compass系统的独立剂量核算和剂量重建功相结合，可为临床放疗计划的三维剂量验证提供有效的手段。
4.结合已有的文献及本研究相关数据，建议结合其他三维剂量验证系统，对放疗计划做客观的综合评价，保证放疗计划实施的精确性。