胡彩容 張秀春 吳君心 潘建基

①福建省腫瘤醫(yī)院放療科 福建 福州 350014

20世紀(jì)的最后20多年間，適形調(diào)強放射治療技術(shù)從概念的提出到實施再到推廣普及，充分顯示了適形調(diào)強放射治療技術(shù)高度適形照射，減少正常組織受照體積，改進(jìn)劑量分布，提高治療增益比的優(yōu)勢。21世紀(jì)初，隨著放射治療理念的更新，放療技術(shù)設(shè)備的發(fā)展和影像技術(shù)以及計算機技術(shù)的進(jìn)步，理念與技術(shù)共同搭建了影像引導(dǎo)放療技術(shù)（IGRT）的平臺，它將放射治療機與成像設(shè)備結(jié)合在一起，在分次治療擺位時或在治療中采集有關(guān)的圖像信息，從而確定治療靶區(qū)和重要結(jié)構(gòu)的位置運動以及其形態(tài)變化，并在必要時進(jìn)行位置和劑量分布的校正，從而達(dá)到引導(dǎo)治療的目的。該技術(shù)為3D-CRT、IMRT以及質(zhì)子放療等現(xiàn)代放療技術(shù)提供了重要保證，開創(chuàng)了從精確放療到準(zhǔn)確放療的時代。

從上述概念可知，IGRT系統(tǒng)中的成像設(shè)備至關(guān)重要，它所采集并重建的三維患者模型與治療計劃的患者模型匹配后將得到治療床需要調(diào)整的參數(shù)。因此圖像采集和匹配精度將直接影響擺位誤差的測量結(jié)果，而治療床的運動精度也將直接影響擺位誤差的糾正。因此IGRT設(shè)備的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制是保證放射治療質(zhì)量的前提，它使設(shè)備的各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到機器安裝驗收時的標(biāo)準(zhǔn)值，從而為臨床提供一個放心的工具和手段。本文從放射物理師的角度，對我科開展IGRT技術(shù)以來在質(zhì)量控制方面的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，探討IGRT設(shè)備的質(zhì)控要求和質(zhì)控程序規(guī)范。

1 材料與方法

1.1 IGRT主要設(shè)備

我院2008年引進(jìn)的醫(yī)科達(dá)IGRT系統(tǒng)，包括Elekta Synergy系統(tǒng)和六自由度治療床系統(tǒng)（HexaPODTM evo System），其中Elekta的Synergy系統(tǒng)由數(shù)字化加速器和放射治療頭以及具有完整圖像功能的XVI系統(tǒng)組成。XVI系統(tǒng)由KV級的錐形束CT（Cone－beam CT，CBCT），非晶硅數(shù)字化X射線探測板和計算機工作站及圖像處理軟件組成，具有攝片、透視和容積成像的多重功能。六自由度治療床系統(tǒng)是亞洲第一臺可以從六個方位運動的治療床系統(tǒng)，它由HexaPODTMevo放射治療床和iGUIDE控制系統(tǒng)組成，它具有自動校正擺位誤差的功能。

1.2 所需質(zhì)控模體

TOR 18FG Leeds X－ray imaging phantom，Catphan phantom CTP503，Single Ball－bearing Phantom，Calibration tool for HexaPOD evo System，以及 Reference Frame。

1.3 質(zhì)控內(nèi)容及方法

1.3.1 CBCT的圖像質(zhì)量

表征圖像質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)分別為低對比度分辨力、空間分辨率、密度均勻性和幾何失真度。做該項檢查時，先將3D模體Catphan Phantom CTP503在機頭下借助激光燈和水平尺調(diào)整好位置（見圖1），選取CBCT掃描參數(shù)：120 KV，1040 mAs，掃描視野（field of view，F(xiàn)OV）27.7 cm的射野準(zhǔn)直器（S20），旋轉(zhuǎn)掃描角度360°，圖像采集速度5.5幀/秒，共650幀，高分辨率重建方式，然后進(jìn)行CBCT掃描，并對重建圖像進(jìn)行分析；再將2D模體如圖2擺好位置，CBCT攝片參數(shù)：120 KV，3.8 mAs，S20射野準(zhǔn)直器，采集15幀。

圖1 Catphan Phantom CTP503

圖2 TOR 18FG Leeds X－ray imaging phantom

1.3.2 圖像的匹配精度

由于KV級系統(tǒng)與MV級系統(tǒng)中心的重合性將直接影響圖像的匹配精度，因此該項的校準(zhǔn)至關(guān)重要，檢測時將Single Ball－bearing模體固定于床面，用激光燈對準(zhǔn)和調(diào)整模體上金屬球的幾何中心（見圖2），利用EPID分別在0°，90°，－90°，180°各拍攝兩張平片，共八張曝光圖片，然后傳輸至XVI軟件進(jìn)行分析，即可得出模體金屬球的幾何中心與MV級系統(tǒng)中心是否重合的誤差參數(shù)，若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值0.1 mm，則進(jìn)機房調(diào)整模體上螺旋測微尺，進(jìn)而調(diào)整金屬球的位置，再進(jìn)行第二次EPID曝光，直至兩中心重合誤差小于0.1 mm，才認(rèn)為模體金屬球的中心與MV級系統(tǒng)中心重合，即前者的位置是后者空間位置的標(biāo)識。接著使用CBCT掃描模體，掃描參數(shù)為：120 KV，161.8 mAs，掃描視野為S20的射野準(zhǔn)直器，旋轉(zhuǎn)掃描角度360°，共采集647幀，高分辨率重建方式，采用手工匹配方法，與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模體圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。如果在x、y、z三個方向上的誤差均小于0.5 mm，則可認(rèn)為KV系統(tǒng)與MV系統(tǒng)的中心重合。若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值，那么得先檢查操作過程是否有出現(xiàn)人為誤差，如果沒有，則應(yīng)盡快反饋給公司的工程師。

圖3 Single Ball－bearing

1.3.3 六自由度治療床系統(tǒng)的中心校準(zhǔn)及其在治療模式下參考原點的注冊

此項檢查的目的之一是為了使六自由度床的等中心與加速器等中心重合。檢測時使用Calibration tool模體，借助激光燈把模體對好等中心的位置（見圖4），CBCT掃描參數(shù)為：100 KV，65 mAs，S20的射野準(zhǔn)直器，掃描角度360°，共采集650幀，高分辨率重建方式，采用灰度值自動配準(zhǔn)。若x、y、z方向的線性誤差大于0.2 mm，u、v、w方向的旋轉(zhuǎn)誤差大于0.2°，則通過六自由度床自動調(diào)整相應(yīng)誤差，進(jìn)行第二次掃描，直至誤差在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，表明六自由度床的等中心與加速器的等中心重合。然而在患者治療時，用的是帶有紅外反射球的C型定位體架（Reference Frame）（如圖5所示）。所以兩中心匹配完成后，還需對定位體架的參考原點進(jìn)行登記注冊，將等中心位置登記注冊為定位體架的參考原點，以便六自由度治療床系統(tǒng)根據(jù)誤差值調(diào)整床的位置。

2 結(jié)果與分析

2.1 圖像質(zhì)量

圖4 Calibration tool

圖5 Reference Frame

我科采用上述質(zhì)控方法對我們現(xiàn)有的IGRT圖像系統(tǒng)以及六自由度治療床系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，基本能保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行，也為擺位誤差的測量和校正提供了放心的工具。表1是圖像質(zhì)量檢測結(jié)果。

可見表征圖像質(zhì)量的各項參數(shù)均小于其安裝驗收時的標(biāo)準(zhǔn)值，它與傳統(tǒng)CT相比有較高的空間分辨率，密度分辨率也足以分辨軟組織結(jié)構(gòu)，可以通過腫瘤本身成像來引導(dǎo)放療。

2.2 KV級系統(tǒng)中心與MV級系統(tǒng)中心的重合性

由于CBCT在進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)掃描的時候，XVI系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心會因重力作用隨機架運動時發(fā)生細(xì)微的改變，從而影響圖像與計劃CT圖像的匹配精度。因此，經(jīng)過質(zhì)控程序，兩中心的位置差異在x、y、z方向上均小于驗收標(biāo)準(zhǔn)值0.5 mm（見圖6）。

2.3 六自由度治療床系統(tǒng)的校準(zhǔn)

對六自由度治療床系統(tǒng)的中心進(jìn)行校準(zhǔn)時，我們均把誤差控制在0.2 mm，0.2°以內(nèi)（見圖7），對Reference Frame的參考原點進(jìn)行登記注冊時，我們均把誤差控制在1 mm，0.5°以內(nèi)，以保證六自由度床的位置精度，進(jìn)而保證其校正誤差的精度。

表1 圖像質(zhì)量檢測結(jié)果

圖6 位置差異圖

圖7 六自由度治療床系統(tǒng)中心校準(zhǔn)

3 結(jié) 論

IGRT系統(tǒng)的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制工作包括了加速器本身，圖像系統(tǒng)以及六自由度治療床系統(tǒng)的質(zhì)控，從內(nèi)容來看是個龐大的系統(tǒng)工程，從過程來看是個繁瑣的常規(guī)工程，這對物理師在業(yè)務(wù)水平和專業(yè)素質(zhì)方面提出了更高的要求。本文結(jié)合我科的工作經(jīng)驗主要闡述了圖像體統(tǒng)和六自由度治療床系統(tǒng)的主要質(zhì)控項目，它們要求的精度相對于常規(guī)質(zhì)控的精度要來得高，正所謂失之毫厘，差之千里。因此，我們在做好常規(guī)質(zhì)控的同時，對新技術(shù)新設(shè)備的質(zhì)量控制也要及時跟上和完善，形成適合日常實施的相應(yīng)規(guī)范，為臨床提供一個放心的工具和手段。

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