陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院 放療科，河南 新鄉(xiāng)453000

基于放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)對放療設(shè)備進(jìn)行質(zhì)控檢查

陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院 放療科，河南 新鄉(xiāng)453000

目的探討自制驗(yàn)證工具與放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)配合使用，對直線加速器部分質(zhì)控項(xiàng)目進(jìn)行檢測的可行性。方法 根據(jù)不同檢測項(xiàng)目放置驗(yàn)證板，保證束流中心軸垂直于驗(yàn)證板面，采用不同曝光技術(shù)及圖像采集模式拍攝加速器質(zhì)控驗(yàn)證片。結(jié)果圖像中心十字與束流中心軸和基準(zhǔn)圖像中心的一致性均＜2 mm。結(jié)論該方法在直線加速器質(zhì)控項(xiàng)目檢測中操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，節(jié)省資金。

放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)；放射療法；質(zhì)控檢查；燈光野；輻射野

引言

質(zhì)量保證和質(zhì)量控制是放射治療過程中確保治療效果的有效手段[1]，為了保證整個放射治療計劃準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行，應(yīng)定期對放療設(shè)備進(jìn)行質(zhì)控檢查。目前大多數(shù)放療單位采用膠片法對光野射野一致性、星形野、多葉準(zhǔn)直器（Multi Leaf Collimator，MLC）葉片位置驗(yàn)證進(jìn)行檢測，費(fèi)用高、損耗機(jī)器、且需要專用工具分析[2]；部分單位選用日常參數(shù)檢測儀對射野大小、對稱性、平坦度、等參數(shù)進(jìn)行檢測，從光學(xué)和劑量學(xué)方面進(jìn)行分析，檢測設(shè)備價格昂貴，且無法從影像學(xué)方面對加速器等中心、燈光野十字與束流中心的一致性、多葉光柵到位精度、激光定位指示與等中心重合度等機(jī)械和幾何性能的質(zhì)控項(xiàng)目進(jìn)行檢測分析。床是治療機(jī)的重要組成部分，應(yīng)定期檢查其縱向、橫向、垂直運(yùn)動范圍和精度，還要注意激光指示與旋轉(zhuǎn)軸的一致性、旋轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確性和承重下垂情況，多數(shù)單位忽略了治療床的質(zhì)控檢查。本研究利用自制驗(yàn)證工具與放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)（Image Guided Radiation Therapy System，IGRTS）配合使用，充分利用平板探測器對射線的敏感特性和一定厚度鉛板對射線的阻擋衰減作用[3]，采用單次曝光技術(shù)、雙曝光技術(shù)、3次曝光技術(shù)及多次曝光技術(shù)和不同的圖像采集模式，嘗試對直線加速器部分質(zhì)控項(xiàng)目定期檢測[4]。

1 材料與方法

1.1 材料

直線加速器[Siemens Primus Plus（K）]、放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)（平板探測器成像區(qū)域?yàn)?10 mm×410 mm、分辨率為2688×2688 像素、像元大小為154 μm）、三維水箱、自制驗(yàn)證工具[5]。自制驗(yàn)證工具簡圖，見圖1，由帶中心十字回形縫隙的鉛板和有機(jī)玻璃板等構(gòu)成。

圖1 自制驗(yàn)證工具簡圖

1.2 方法

1.2.1 確定射線束流中心軸及驗(yàn)證板標(biāo)準(zhǔn)圖像采集與應(yīng)用

驗(yàn)證板放置方法：保證束流中心軸垂直于驗(yàn)證板面，機(jī)架角度分別為0°、90°、270°、180°，準(zhǔn)直器角度分別為0°、45°、90°、315°，射野為15 cm×0 cm，單幅連續(xù)采集模式，拍攝跳數(shù)為1 MU，SFD=156 cm，拍攝束流中心軸圖像，調(diào)整IVS探測板圖像顯示中心十字，使之與束流中心軸重合；射野為25 cm×25 cm，準(zhǔn)直器角度為0°、單次曝光模式，分別拍攝不同機(jī)架角度的驗(yàn)證板圖像，使中心十字與IVS圖像顯示中心十字一致，添加至圖像庫用作對比基準(zhǔn)圖像[6]，見圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)10 cm×10 cm與20 cm×20 cm圖像采集

1.2.2 燈光野與輻射野一致性及MLC的到位精度檢測

將驗(yàn)證板放置在治療床上、束流中心軸垂直于驗(yàn)證板面，SSD=100 cm將10 cm×10 cm的燈光野對準(zhǔn)驗(yàn)證板上10 cm×10 cm的標(biāo)準(zhǔn)方野，單次曝光技術(shù)拍攝10 cm×10 cm輻射野與基準(zhǔn)圖像中標(biāo)準(zhǔn)10 cm×10 cm方野比對，并使用三維水箱采集加速器10 cm×10 cm射野profile數(shù)據(jù)并分析，確定臨床劑量學(xué)中規(guī)定的照射野的準(zhǔn)確性[7]；連續(xù)175個治療日采用單次曝光技術(shù)進(jìn)行燈光野與輻射野一致性檢查，檢測步驟，見圖3；采用多次曝光技術(shù)、單幅連續(xù)采集模式可以對MLC的到位精度及接縫情況進(jìn)行檢測[8]。

圖3 單次曝光技術(shù)進(jìn)行燈光野與輻射野一致性檢測步驟

1.2.3 激光線指示準(zhǔn)確性及治療床走位精度的檢查

將驗(yàn)證板放置在治療床上、驗(yàn)證板面與束流中心軸垂直，拍攝距離：源到驗(yàn)證板面距離分別為80、100、120 cm，采用多次曝光技術(shù)、單幅連續(xù)采集模式拍攝激光線指示與束流中心軸、治療床旋轉(zhuǎn)軸及機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸重合性驗(yàn)證片，同時記錄準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)角度、治療床旋轉(zhuǎn)角度顯示；治療床在橫向、縱向及垂直方向分別移動1、2.5、5 cm，拍攝治療床移動精度驗(yàn)證片。

2 結(jié)果

均使用IVS圖像對比軟件分析結(jié)果，見圖4。

（1）在機(jī)架垂直、水平4個位置，圖像顯示中心十字與束流中心軸和基準(zhǔn)圖像中心十字的一致性均＜2 mm，達(dá)到直線加速器質(zhì)量保證質(zhì)量控制指標(biāo)，見圖4a、4b。

（2）燈光野與輻射野一致性檢查，10 cm×10 cm射野X方向和Y方向數(shù)據(jù)為9.8 cm和10.1 cm，與三維水箱采集10 cm×10 cm射野X方向和Y方向的半高寬分別為9.8 cm和10.08 cm一致；其中X1數(shù)值為4.99 cm、X2數(shù)值為4.91 cm 、Y1數(shù)值為4.90 cm 、Y2數(shù)值為5.00 cm，MLC到位精度＜2 mm，見圖4c、4h。

（3）在有效治療范圍內(nèi)，激光線指示與束流中心軸、治療床旋轉(zhuǎn)軸及機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸一致性檢查符合程度均＜2 mm，見圖4d；準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)角度為45.33°、90.25°，治療床旋轉(zhuǎn)角度為44.84°、90.30°與數(shù)顯指示基本一致，精度誤差＜0.5°，見圖4e、4f；治療床的橫向，縱向、垂直運(yùn)動距離分別為1.00、2.51、5.00 cm和1.00、2.50、5.00 cm，1.01、2.51、5.01 cm與數(shù)顯指示一致，見圖4g。

3 討論

依據(jù)醫(yī)用電子加速器輻射源檢定規(guī)程對輻射野與燈光野重合性的要求，在正常治療距離、垂直于射線束的平面上的10 cm×10 cm輻射野和相應(yīng)光野在主軸上的偏離應(yīng)不超過2 mm[9]。通常用膠片法檢查兩者的符合性，曝光前應(yīng)在膠片上作出射野周邊和十字線的標(biāo)記，盡可能與光野邊緣符合，并在膠片上蓋一層建成厚度的固體膜體材料，以減少人為誤差，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，普通醫(yī)用X射線感光膠片及洗片設(shè)備逐步被淘汰。而使用免沖洗劑量膠片費(fèi)用高，且損耗機(jī)器；使用三維水箱掃描測量照射野特性檢查的單位很少[10]，且不利于燈光野和射野重合性的調(diào)校。

圖4 使用IVS拍攝的部分質(zhì)控項(xiàng)目圖像

通常是通過旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，依次在坐標(biāo)紙上標(biāo)出相應(yīng)燈光十字位置的方法，來確定燈光十字與準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)軸一致；放射治療影像引導(dǎo)系統(tǒng)與自制驗(yàn)證工具配合使用[11]，創(chuàng)新性的提出采用多次曝光成像技術(shù)和單幅連續(xù)圖像采集模式，拍攝條件為1 MU[12]、確定射線束流中心軸并調(diào)整IVS圖像顯示中心十字與其一致，減小由于采取不同方法確定電子成像系統(tǒng)顯示圖像中心十字的誤差；采用單次曝光模式拍攝自制驗(yàn)證板圖像，使中心十字與IVS圖像顯示中心十字一致，作為質(zhì)控檢查基準(zhǔn)圖像[13]。

使用IVS軟件測量計算誤差的偏離方向及程度，結(jié)果準(zhǔn)確、調(diào)校方便[14]。每個治療日均拍攝燈光野與輻射野一致性檢查1 min足夠，每天都有質(zhì)控記錄[15]，分析燈光野與輻射野一致性變劣的趨勢，可以及時發(fā)現(xiàn)多葉光柵到位精度的變化，為校準(zhǔn)MLC到位精度的頻率提供依據(jù)，建議每個治療日做MLC位置初始化，一個月做一次位置校準(zhǔn)；每周對治療床走位精度進(jìn)行檢查，保證按治療床坐標(biāo)擺位的準(zhǔn)確性。

電子成像系統(tǒng)目前已有的報道多為治療位置準(zhǔn)確性和重復(fù)性、燈光野與輻射野一致性檢查及輻射野劑量學(xué)檢查研究，未涉及3次和多次曝光技術(shù)在質(zhì)控檢查方面的應(yīng)用，該研究僅需將10 cm×10 cm的燈光野對準(zhǔn)驗(yàn)證板上10 cm×10 cm的標(biāo)準(zhǔn)方野，采用單次、1 MU曝光即可完成檢測；采用3次和多次曝光技術(shù)和單幅連續(xù)圖像采集模式對MLC的到位精度、準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)角度、治療床旋轉(zhuǎn)角度、激光線指示準(zhǔn)確性及治療床走位精度的檢查，操作簡單方便，可縮短質(zhì)控檢查時間，節(jié)省經(jīng)費(fèi)；建議生產(chǎn)廠家開發(fā)單幅連續(xù)圖像采集模式及相關(guān)軟件用于臨床，完善和規(guī)范檢測方法，拓展放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用范圍；驗(yàn)證工具應(yīng)規(guī)范化生產(chǎn)及擴(kuò)大臨床應(yīng)用，降低質(zhì)控成本，確保醫(yī)療質(zhì)量[16]。

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本文編輯 袁雋玲

Quality Control Inspection of Radiotherapy Equipment Based on Image Guided Radiation Therapy System

CHEN Li-jun, GU Xiao-hua, YANG Liu-qin
Department of Radiotherapy, Xinxiang Central Hospital, Xinxiang Henan 453000, China

ObjectiveTo discuss the possibility of periodical inspection for partial quality control of linear accelerator by combining homemade verification tool and the image guided radiation therapy system. Methods Putting verification plate according to different purposes under conditions that beam central axis was perpendicular to verification plate. Different exposure technique and image acquisition mode were used to capture images of the quality control verification of accelerator.ResultsThe difference between the cross image center and beam axis or reference image center is no more than 2 mm.ConclusionThe method is accurate, economical and practical, and also easy to operate in the application of quality control project inspection of the linear accelerator.

image guided radiation therapy system; radiotherapy; inspection of quality control; light field; radiation field

R814.4

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.01.019

1674-1633(2017)01-0075-03

2016-02-18

2016-03-31

楊留勤，主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)榉派渲委煛?/p>

通訊作者郵箱：yangliuqin8888@163.com