圖像引導(dǎo)放射治療模式下醫(yī)用直線加速器治療床自動移位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證*

陳香存①*王凡①唐虹①陳先平①

目的：對醫(yī)用電子直線加速器治療床自動移位的準(zhǔn)確性驗(yàn)證提出具體方案，以保障直線加速器處于正常工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對患者的精確治療。方法：依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19046-2003“醫(yī)用電子加速器驗(yàn)收試驗(yàn)和周期檢驗(yàn)規(guī)程”，利用游標(biāo)卡尺和激光定位系統(tǒng)定期對圖像引導(dǎo)放射治療(IGRT)模式下加速器治療床自動移位的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測，獲得并記錄每次的檢測結(jié)果。結(jié)果：在每次的檢測驗(yàn)證結(jié)果中，電子直線加速器治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上的最大自動移位誤差分別為0.08 mm、0.06 mm及0.06 mm，各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB/T 19046-2003質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，滿足臨床應(yīng)用要求。結(jié)論：根據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合醫(yī)院實(shí)際情況，提出針對醫(yī)用電子直線加速器治療床自動移位準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測驗(yàn)證的方法和檢測周期，適用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的設(shè)備技術(shù)保障實(shí)踐。

圖像引導(dǎo)放射治療；醫(yī)用直線加速器；治療床；自動移位；準(zhǔn)確性驗(yàn)證；質(zhì)量控制

[First-author’s address] Department of Radiotherapy, The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, china.

圖像引導(dǎo)放射治療(image guided radiation therapy，IGRT)是繼三維適形放射治療和調(diào)強(qiáng)適形放射治療之后發(fā)展起來的一種新型的四維放射治療技術(shù)，是在患者進(jìn)行治療前、治療中利用各種先進(jìn)的影像設(shè)備采集體內(nèi)的腫瘤及其他正常組織器官圖像，并利用這些圖像調(diào)整治療條件，引導(dǎo)此次治療和后續(xù)分次治療[1-2]。同時(shí)，借助于圖像引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)對腫瘤放射治療精準(zhǔn)性的提高，從而達(dá)到最大程度上殺滅腫瘤細(xì)胞和對正常組織器官的保護(hù)[3]。

目前，在普通的放射治療模式下，腫瘤靶區(qū)所接受到的照射劑量的多少直接決定著治療的最終療效，但是由于某些原因，如腫瘤的輻射生物學(xué)效應(yīng)[4-5]、臨床擺位誤差[6-8]、正常組織的變化以及腫瘤組織與正常組織和危及器官相對位置的變化等因素，使得患者在接受放射治療過程中，實(shí)際接受的照射劑量和計(jì)劃給予的劑量并不能完全一致[9-10]。針對這一問題，國際上普遍采用的解決方法是通過IGRT模式在治療前先使用低劑量的X射線對患者進(jìn)行成像，然后將此圖像與之前的CT重建圖像進(jìn)行對比，以此對患者進(jìn)行位置調(diào)整，實(shí)現(xiàn)圖像引導(dǎo)下的精確放射治療[11-13]。

在圖像引導(dǎo)的精確放射治療時(shí)代，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，放射治療計(jì)劃可以做到高劑量區(qū)與腫瘤靶區(qū)高度適形和劑量梯度陡峭，同時(shí)將對正常組織或器官的照射劑量降到更低，以提高治愈率。因此，在治療之前要確保治療靶區(qū)和計(jì)劃靶區(qū)完全重合[14-15]。如果臨床照射時(shí)治療靶區(qū)發(fā)生偏差，將會嚴(yán)重偏離病灶的適形度，造成正常組織或器官的輻射損傷，甚至影響到最終的療效(如圖1所示)。

圖1 治療靶區(qū)和計(jì)劃靶區(qū)適形度示意圖

在IGRT模式下，患者進(jìn)行放射治療之前，首先要將采集到的實(shí)時(shí)圖像與治療計(jì)劃重建的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)比較，然后根據(jù)配準(zhǔn)的結(jié)果對治療床進(jìn)行自動移位，實(shí)現(xiàn)兩者的完全匹配。因此，治療床自動移位的準(zhǔn)確性將直接影響擺位誤差的糾正，是保證精確放射治療準(zhǔn)確性的前提。針對IGRT技術(shù)的質(zhì)量控制要求，本研究提出一種簡便可行的方法，實(shí)現(xiàn)對電子直線加速器治療床自動移位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證。

1 材料與方法

1.1 IGRT設(shè)備

選用西門子ARTISTE自適應(yīng)放射治療系統(tǒng)，該系統(tǒng)集導(dǎo)軌式CT掃描儀和醫(yī)用直線加速器為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)IGRT，其將診斷級的CT掃描儀通過滑軌系統(tǒng)安裝于加速器治療室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了直線加速器和治療床與CT的結(jié)合。

1.2測量方法

加速器治療室內(nèi)擁有一套用來定位的激光燈系統(tǒng)，激光燈的中心位置與加速器的等中心位置完全重合，以實(shí)現(xiàn)對患者擺位的準(zhǔn)確性要求。本研究在基于激光燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用游標(biāo)卡尺實(shí)現(xiàn)對加速器治療床制動移位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證，具體方法為：將游標(biāo)卡尺固定在治療床上，使其移動到激光線的位置，讀出此時(shí)激光線在游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)，記為a1，然后在操作室通過加速器治療床的控制電腦，將治療床沿游標(biāo)卡尺讀數(shù)方向移動a0距離，執(zhí)行此操作后再進(jìn)入機(jī)房，讀取治療床移動后激光線在游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)記為a2。此時(shí)，可以計(jì)算出此次治療床自動移位的準(zhǔn)確性誤差(Δa)，計(jì)算為公式1：

2 結(jié)果

將游標(biāo)卡尺的位置調(diào)整好后，在垂直、頭腳及左右三維方向上移動治療床，連續(xù)10次通過對治療床自動移位的準(zhǔn)確進(jìn)行驗(yàn)證，測量得到移動不同位移時(shí)治療床的移位誤差，如圖2所示。

圖2 游標(biāo)卡尺及其固定裝置示意圖

給出治療床分別移動1 mm、2 mm、3 mm、5 mm和10 mm時(shí)，治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上自動移位準(zhǔn)確性的誤差大小，從中可以看出，治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上自動移位誤差的平均值分別為0.002 mm、0 mm和0 mm；最大自動移位誤差分別為0.08 mm、0.06 mm和0.06 mm，完全符合臨床應(yīng)用要求(如圖3所示)。

圖3 治療床自動移位準(zhǔn)確性驗(yàn)證散點(diǎn)圖

在IGRT模式下，治療床的自動移位是患者在接受照射前的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最容易出現(xiàn)問題和影響治療程度的環(huán)節(jié)，由此引入的誤差將會直接影響患者的計(jì)劃靶區(qū)和正常組織所接受的照射劑量，因此需要定期進(jìn)行治療床自動移位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證，為臨床提供質(zhì)量保證。而本研究提出在機(jī)房內(nèi)已安裝的激光燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，僅使用游標(biāo)卡尺即可實(shí)現(xiàn)對加速器治療床制動移位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證，是一種有效可行的驗(yàn)證方法，且簡便易行。

3 結(jié)論

本研究依據(jù)醫(yī)院直線加速器在使用過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合實(shí)際情況和現(xiàn)有條件，提出適合醫(yī)院實(shí)際情況的一種電子直線加速器治療床質(zhì)量控制方法，該方法包括電子直線加速器治療床的檢驗(yàn)內(nèi)容、檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)周期。通過定期對電子直線加速器治療床位置準(zhǔn)確性的驗(yàn)證和校準(zhǔn)，對比每次的檢測數(shù)據(jù)，分析造成測量結(jié)果誤差的原因，并提出解決方案，可以預(yù)防治療過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，保證電子直線加速器正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對患者的精確治療。

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Verification of the accuracy of automatic movement of accelerator treatment table in image guided radiation therapy mode

/CHEN Xiang-cun, WANG Fan, TANG Hong, et al// China Medical Equipment,2017,14(1):18-20.

Objective: In order to ensure the medical linear accelerator is in normal working condition and achieve precise and accurate treatment for patient, this paper presents a simple and convenient detection method to verify the automatic movement accuracy of accelerator treatment table in image guided radiation therapy (IGRT) mode. Methods: According to “the Procedure of medical electron accelerators-acceptance and periodic tests”, the vernier calipers and the laser positioning systems were used to measure the automatic movement accuracy of accelerator treatment table in IGRT mode at regular intervals. To get and record data of accelerator table in every detection. Results: The results appear the maximum errors of automatic movement on three-dimensionally (vertical, head and foot, left and right) are 0.08 mm,0.06 mm and 0.06 mm, respectively. All of these data of this accelerator table can satisfy the demand of clinical application. Conclusions: This paper bases on the quality control standard and hospital practical situation and provides a new detection verified method and detection period for automatic movement accuracy of electron linear accelerator treatment table, and these results can ensure accelerator table to run normally and safely. This method is simple and convenient, and it can be applied to any accelerator table.

Image guided radiation therapy; Accelerator table; Treatment table; Automatic movement; Precision verify; Quality control

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.01.006

1672-8270(2017)01-0018-03

R812

A

2016-09-23

國家自然科學(xué)基金培養(yǎng)計(jì)劃(2013KJ04)“IGRT對鼻咽癌細(xì)胞的放射生物學(xué)效應(yīng)研究”

①安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科 安徽 合肥 230032

*通訊作者：cxc0308140@126.com

陳香存,男,(1984- ),博士，工程師。安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科，從事放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證以及電子直線加速器質(zhì)量控制等方面的工作。