文献解读 | 基于EPID三维剂量重建技术在乳腺癌调强放疗在体剂量验证中的初步应用

来源：中山大学附属第三医院联合南部战区总医院《Physica Medica》2025

中山大学附属第三医院联合南部战区总医院在《Physica Medica》发表研究，采用广州瑞多思医疗科技有限公司的EDose（Master）系统，对43例乳腺癌调强放疗计划进行治疗前及治疗中（在体）三维剂量验证，结果表明：在严格控制摆位误差的前提下，在体验证的γ通过率达90.98%，满足医学物理要求；但自由呼吸下胸壁靶区重建覆盖率低于临床剂量学要求，提示呼吸运动对实际照射剂量的影响不容忽视。

1 研究背景

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤，发病率呈上升趋势且逐渐年轻化。术后放疗可提高局部控制率，降低复发和转移风险。调强放疗是乳腺癌治疗的主流技术，可改善乳腺内剂量均匀性，降低肺和心脏受量。

电子射野影像装置（EPID）不仅可以用于治疗前剂量验证，还可以通过采集患者治疗期间的透射射野，实现在体剂量验证。广州瑞多思医疗科技有限公司自主研发的EDose软件（瑞多思Master系统前身）是国内**自主研发并商业化的在体剂量验证软件。过去9年间，其重建算法的准确性、物理模型测试结果、模拟体模实验结果及初步临床试验结果已在国内外**期刊发表。

2 研究对象与方法

2.1 研究纳入患者情况

根据一定的遴选标准，研究纳入了2019年12月至2020年10月期间在中山大学附属第三医院接受调强放疗的43例乳腺癌患者：

• 中位年龄47岁（范围25-69岁）

• 32例行改良根治术，11例行保乳手术

• 左乳癌23例，右乳癌20例

• 术后病理分期T₁N₀M₀至T₃N₁M₀

2.2 EDose系统

EDose系统的三维剂量重建步骤

1. 基于EPID测量的射野通量，结合导入的患者或模体的计划数据（CT图像、结构、放疗计划文件和放疗剂量文件），通过反卷积方法反推入射通量；

2. 采用锥形束卷积叠加算法，在患者计划CT图像上重建三维剂量分布；

3. 通过γ分析和DVH比较重建剂量与治疗计划系统计算结果。

EDose算法的物理建模数据要求

1、机架角度0°下，在入射束中插入30cm×30cm×20cm水模体，采集方形野（3cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm）的一系列EPID方野图像。测量条件：SSD100cm，SDD160cm，100MU。

2、加速器建模的典型数据集是从水箱测量中获取的方野（3cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm）的“百分深度剂量”、“总散射因子”和“离轴比曲线”。通过比较EDose系统的计算结果和水箱中的测量结果对物理模型参数进行优化拟合。

3、**剂量校准：通过缩放参考野（10cm×10cm）的中心点剂量，使用电离室和EPID进行测量，计算出**剂量的比例因子。

EDose系统的在体剂量监测流程

将患者或模体的计划数据（CT图像、结构、放疗计划文件和放疗剂量文件）导入EDose系统。治疗期间，使用合适的序列模板采集所有治疗野的EPID图像。治疗后，图像和实际照射角度的logfile文件自动导出到EDose。同时进行角度匹配和三维剂量重建。

2.3 体位固定与CT定位

3 主要结果

摆位误差控制

在不考虑旋转角度的情况下，所有方向的最大摆位偏差均<3.5mm：

治疗前验证结果

43例治疗前三维剂量验证结果显示：

γ通过率（3%/3mm）：98.49% ± 1.15%

胸壁靶区V₉₈%P、V₉₅%P、V₉₀%P的体积差异均<5%

同侧肺V₅Gy、V₂₀Gy、V₃₀Gy的体积差异大部分<5%

在体验证结果

258次在体三维剂量验证结果显示：

• γ通过率（3%/3mm）：90.98% ± 6.53%（显著低于治疗前验证，P<0.001）

• 胸壁靶区V₉₀%P和同侧肺V₃₀Gy的体积差异<5%

• 胸壁靶区V₉₈%P、V₉₅%P的体积差异超过5%

【关键发现】与治疗计划相比，在体剂量重建的胸壁靶区V₉₈%P和V₉₅%P平均体积偏差分别为-8.85%和-5.66%（P<0.05），未达到临床体积偏差标准。原计划用50Gy覆盖95%的靶区体积，实际上只有45Gy的剂量曲线覆盖了95%的靶区，靶区实际受量比计划低了10%。

4 讨论与临床意义

4.1 在体验证的独特价值

国际原子能机构和世界卫生组织均推荐将在体剂量验证作为重要的质量保证工具，法国、英国、瑞典等国已将在体剂量验证纳入放疗指南。研究表明，基于EPID的在体剂量验证能够发现其他常用质控工具无法检测的误差，特别是治疗过程中发生的随机误差。

4.2 摆位验证与在体验证的协同作用

研究强调，在体验证必须与图像引导放疗结合使用。虽然本研究在体验证的γ通过率达90.98%，满足AAPM TG-119报告对验证计划的要求，但自由呼吸下乳腺癌胸壁靶区的重建覆盖率低于临床剂量学要求的95%，与治疗计划系统计算结果存在显著偏差。

4.3 呼吸运动的影响

**可能的差异是呼吸状态。如果治疗期间的呼吸模式与计划CT过程不同，将影响EPID采集的透射通量，从而导致剂量差异。对于呼吸门控、深吸气屏气等治疗技术的在体剂量验证，可能提供更多关于实际照射剂量准确性的有价值信息。

4.4 EDose系统（Master前身）的临床价值

EDose系统的优势在于提供基于患者解剖结构的三维剂量验证，能够判断治疗计划的传递误差，并提供靶区和危及器官的剂量体积信息。通过治疗中EPID采集的通量图，EDose系统能够直接预测胸壁靶区覆盖度的变化，帮助临床医生了解患者在实际治疗中因呼吸运动和解剖结构变化所接受的真实剂量。

5 结论

本研究基于EDose系统（Master系统前身），对43例乳腺癌调强放疗进行了治疗前和在体剂量重建的初步研究。结果表明：

1. 在严格控制摆位误差的前提下，在体验证的γ通过率达90.98%，满足医学物理要求；

2. 自由呼吸下胸壁靶区的实际照射剂量与计划剂量存在显著偏差；

3. EDose系统通过治疗中EPID采集的通量图，能够直接预测胸壁靶区覆盖度的变化；

4. 在体三维剂量重建帮助临床医生了解患者因分次内运动和结构变化所接受的真实剂量。

关于瑞多思Master系统：国内**自主研发并商业化的在体剂量验证软件，支持独立三维剂量验算、基于logfile的分次剂量监测、基于EPID的治疗前和在体三维剂量验证。

文献来源：Jie Dong, Zhenghuan Li, Wentao Huang, et al. Preliminary application of EPID three-dimensional dose reconstruction in in vivo dose verification of breast cancer intensity-modulated radiation therapy. Physica Medica 129 (2025) 104884.