uRT-TPOIS放射治疗计划系统小野模型精准调校与验证研究——提升SRS/SBRT剂量计算准确性的关键突破

【编辑推荐】针对立体定向放射外科(SRS/SBRT)小野剂量计算误差问题，联合影像医疗团队通过水模体验证、StereoPHAN/SRS MapCHECK检测及EPID预治疗验证，首次完成uRT-TPOIS系统CC与MC算法小野参数调校。结果显示点剂量误差从2.29%降至0.64%，Gamma通过率提升至99.9%，为高精度放疗提供关键质量保障。

　　

在精准放疗领域，立体定向放射外科(Stereotactic Radiosurgery, SRS)和立体定向体部放疗(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT)因其高剂量、小靶区的特点，对剂量计算精度要求极为严苛。然而传统放射治疗计划系统(Treatment Planning System, TPS)的调校往往忽视小野模型验证，导致临床实践中存在显著的剂量偏差风险。更棘手的是，小野条件下侧向带电粒子平衡缺失、辐射源部分遮挡等物理效应，使得常规检测工具如电离室面临严峻挑战。

针对这一行业痛点，联合影像医疗团队依托其自主研发的uRT-linac 506c CT直线加速器及uRT-TPOIS计划系统，开展了全球首个针对该系统的全面小野调校验证研究。这项发表在《Applied Radiation and Isotopes》的工作，创新性地整合了水模体测量、三维模体验证(StereoPHAN)、探测器阵列(SRS MapCHECK)和电子射野影像装置(Electronic Portal Imaging Device, EPID)等多模态检测手段，系统评估了塌陷锥卷积(Collapse Cone Convolution, CC)与蒙特卡洛(Monte Carlo, MC)两种算法在小野条件下的计算精度。

研究方法上，团队采用阶梯式验证策略：首先在6MV平坦化(FF)与非平坦化(FFF)模式下，测量9种小野(最小1×1cm²)在75-105cm源皮距(SSD)的百分深度剂量(PDD)和离轴比曲线；继而通过19例临床SRS/SBRT计划及特制27靶点"金标准"胶片验证，对比调校前后的点剂量与平面剂量差异；最终结合EPID实施预治疗验证，全面覆盖常规QA流程盲区。

水模体验证结果显示，经小野参数优化后，6MV FF模式下1×1cm²等极端小野的剂量偏差从调校前的3.2%降至0.8%，所有测试野的平均误差控制在0.64%以内。值得注意的是，FFF模式因去除平坦化过滤器带来的剂量率提升(1400 MU/min)，其小野计算稳定性显著优于FF模式。

立体模体验证环节中，CC与MC算法在SRS MapCHECK上的Gamma通过率(2mm/2%标准)分别达到99.7%与99.9%，较传统调校参数提升6.75个百分点。特别设计的27靶点胶片验证更揭示，多靶区复杂计划中MC算法在剂量梯度区的计算优势，其3%/1mm通过率较CC算法提高2.3%。

EPID预治疗验证突破性地实现了99%以上的Gamma通过率，证实该影像设备可作为高效QA工具。临床病例分析表明，对于脑转移瘤等典型SRS病例，调校后靶区D_95%偏差从2.5%降至0.3%，危及器官如视神经的受量预测误差小于1%。

讨论部分指出，该研究首次系统解决了uRT-TPOIS系统小野建模的三个关键问题：MLC透射效应校正、极端小野(<2×2cm²)的探测器定位误差补偿，以及FFF模式下的剂量率依赖性建模。作者特别强调，双算法验证策略既能发挥CC算法的高效优势，又可借助MC算法的物理完整性实现交叉验证。

这项研究为国产精准放疗设备的小野调校建立了新范式，其创新性体现在：首次实现CC/MC双算法小野参数协同优化；开发基于EPID的高效QA流程；建立包含27靶点复杂计划的"极限测试"标准。临床推广后，可将SRS/SBRT计划的剂量计算误差控制在1%阈值内，为脑肿瘤、早期肺癌等疾病的精准治疗提供关键技术保障。未来工作将扩展至动态ARC治疗等更复杂场景的验证。