張紅紅，宋萬濤，翟賀爭

1 北京市昌平區(qū)醫(yī)院 （北京 102200）；2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所（天津 300192）

隨著三維適形放療和調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的發(fā)展，腫瘤靶區(qū)及其周圍組織劑量分布的精確度得以提升，治療增益比亦顯著提高[1-2]；但在放療過程中，器官運(yùn)動(dòng)、放療擺位誤差等因素造成的靶區(qū)位置變化會(huì)影響實(shí)際的照射劑量分布，致使腫瘤靶區(qū)因欠劑量而達(dá)不到治療目的或使危及器官因過劑量而造成組織損傷增加，甚至有可能因劑量錯(cuò)誤導(dǎo)致放療失敗[3]。在放療中，提高擺位精準(zhǔn)度是解決上述問題的關(guān)鍵。圖像引導(dǎo)放療是應(yīng)用影像設(shè)備獲取患者治療前、治療中或治療后的影像，以確定靶區(qū)與危及器官的相對位置，通過圖像配準(zhǔn)來減小擺位誤差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放療的一種治療方式[4]。在圖像引導(dǎo)放療中，基于二維大面積非晶硅數(shù)字化X 線探測器的錐形束CT（cone-beam CT，CBCT）裝置被整合到加速器上，通過CT 掃描直接獲取3D 圖像，再與治療計(jì)劃中的圖像匹配比較，即可得到調(diào)整治療床所需的各項(xiàng)參數(shù)。因CBCT 是輔助提高腫瘤放療精度的關(guān)鍵設(shè)備，故必須對其進(jìn)行合理的質(zhì)量控制以保障影像系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，但目前國內(nèi)尚未出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。參照美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家學(xué)會(huì)（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）TG-142報(bào)告及醫(yī)科達(dá)公司關(guān)于X 線容積成像系統(tǒng)（X-ray volume imaging，XVI）的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合臨床實(shí)際工作與經(jīng)驗(yàn)，本研究采用Catphan 503型模體對我院醫(yī)用電子加速器的CBCT 進(jìn)行了影像質(zhì)量控制測試，獲得了相關(guān)影像學(xué)指標(biāo)，旨在驗(yàn)證該模體應(yīng)用于實(shí)際質(zhì)量控制工作中的適用性，以期為規(guī)范醫(yī)用電子加速器CBCT 的質(zhì)量控制工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 檢測儀器

醫(yī)科達(dá)Synergy 醫(yī)用電子加速器，搭載了XVI系統(tǒng)，并配備了kV-CBCT 設(shè)備，用于獲取治療前的3D 圖像；Catphan 503型模體，由美國模體實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)，模體內(nèi)部的不同位置分布不同的分層模塊，分別用于開展CT 圖像各質(zhì)量控制指標(biāo)（CT 值均勻性、密度分辨力、空間分辨力及空間線性距離等）相關(guān)的檢測。

圖1 Catphan 503型模體

1.2 檢測方法

檢測開始前，先對CBCT 的X 線管做預(yù)熱處理；隨后，將裝有Catphan 503型模體的盒子置于加速器治療床頂端，取出模體并將其懸掛于盒子頂端，微調(diào)模體上的平衡螺釘至水平儀顯示各方向均水平；加速器天花板水平激光線、側(cè)墻上下激光線分別對準(zhǔn)位于模體上方及側(cè)面的白點(diǎn)，側(cè)墻垂直激光線同樣對準(zhǔn)模體側(cè)面白點(diǎn)，確保模體位于等中心處。

登陸XVI系統(tǒng)，選擇“Service”模式，在“Patient”下分別進(jìn)入“CAT-Uniformity”“CATContrast”“CAT-Spatial”“CAT-Geometric”模塊，進(jìn)行各項(xiàng)檢測項(xiàng)目的掃描，獲取相應(yīng)圖像。

1.3 檢測項(xiàng)目

1.3.1 CT 值均勻性

均勻物質(zhì)CT 圖像上各局部的CT 值應(yīng)保持一致；定位掃描模體頭向的第4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，獲取圖像后，在坐標(biāo)系中5個(gè)位置坐標(biāo)處（橫截面中心和距中心4.5 cm 的上、下、左、右4個(gè)位置），調(diào)整圖像取樣器的“box size”至1 cm，分別記錄對應(yīng)坐標(biāo)的Mean（像素均值），然后計(jì)算CT 值的均勻性偏差[均勻性偏差=（Meanhigh-Meanlow）/Meanhigh×100%]，均勻性偏差≤1.5%視為合格。

1.3.2 密度分辨力

圖2 模體內(nèi)的各種插件

1.3.3 空間分辨力

空間分辨力即高對比度分辨力，是指圖像對組織結(jié)構(gòu)空間大小的鑒別、顯示最小細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，用每厘米內(nèi)可分辨的線對數(shù)表示，單位為lp/cm；定位掃描模體頭向的第2個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，選擇中間層面圖像并調(diào)整窗寬窗位，使圖像上能分辨的線對數(shù)最多，結(jié)果≥7 lp/cm 視為合格。

1.3.4 空間線性距離

空間線性距離包括3D 橫斷面垂直距離、水平距離和矢狀位水平距離，反映CBCT 的幾何精度及重建精度；定位掃描模體頭向的第3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，打開掃描圖像，按住鍵盤上的“Alt”鍵，穿過圓心，垂直測量層面圖像上端空氣上沿至下端空氣上沿、水平測量低密度聚乙烯左側(cè)至聚甲醛樹酯左側(cè)的距離（圖3a），結(jié)果為（117±1.0）mm 視為合格；打開矢狀位圖像，調(diào)整至等中心位置，出現(xiàn)黃色十字標(biāo)線，按住鍵盤上的“Alt”鍵，測量第1個(gè)與第4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)之間的距離（圖3b），結(jié)果為（110±1.0）mm 視為合格。

圖3 空間線性距離測量示意圖

2 結(jié)果

CT 值均勻性偏差為0.26%≤1.5%（表1），密度分辨力為2.14%≤3.0%（表2），空間分辨力可分辨線對數(shù)為8 lp/cm ≥7 lp/cm（圖4），橫斷面垂直距離、水平距離偏差為0.2 mm＜1.0 mm、矢狀位水平距離偏差為0.1 mm＜1.0 mm（表3），均滿足AAPMTG-142報(bào)告及醫(yī)科達(dá)XVI 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1 CT 值均勻性測量結(jié)果

表2 密度分辨力測量結(jié)果

圖4 空間分辨力測量結(jié)果

表3 空間線性距離測量結(jié)果（mm）

3 討論

CBCT為醫(yī)用電子加速器的附屬成像裝置，對其的相關(guān)檢測，目前國內(nèi)尚無專門的標(biāo)準(zhǔn)可參考。相關(guān)研究一般參考CT設(shè)備的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)WS 519-2019《X射線計(jì)算機(jī)體層攝影裝置質(zhì)量控制檢測規(guī)范》，對所用CBCT的CT值均勻性、密度分辨力、空間分辨力及空間線性距離等圖像指標(biāo)進(jìn)行檢測，常用的模體種類包括AAPM型模體、RMI461型模體、YCTM型模體及Catphan型模體等。目前，由于主流醫(yī)用加速器配備的為Catphan型模體（Varian醫(yī)用加速器的CTP 504和醫(yī)科達(dá)醫(yī)用加速器的CTP 503），相關(guān)研究也大多基于該模體對醫(yī)用加速器CBCT進(jìn)行質(zhì)量控制檢測[5-8]，但檢測項(xiàng)目、檢測周期及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚無統(tǒng)一規(guī)范，通常以廠家驗(yàn)收測試手冊作為參考，故十分必要制定適合醫(yī)院CBCT設(shè)備的質(zhì)量控制檢測方案，并作為設(shè)備穩(wěn)定性監(jiān)測工作的基礎(chǔ)。

本研究使用Catphan 503型模體對加速器CBCT進(jìn)行圖像質(zhì)量控制檢測，不同項(xiàng)目的檢測結(jié)果均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)和患者位置驗(yàn)證是圖像引導(dǎo)放療的前提，因此對圖像質(zhì)量提出了更高要求，而嚴(yán)格的質(zhì)量控制是保障圖像質(zhì)量的關(guān)鍵。若科室新安裝醫(yī)用電子加速器，可以基于驗(yàn)收檢測結(jié)果設(shè)置CBCT 圖像質(zhì)量各參數(shù)誤差的標(biāo)準(zhǔn)，并在以后工作中不斷監(jiān)測，若某一參數(shù)偏離設(shè)定范圍，則應(yīng)及時(shí)予以校準(zhǔn)修正[5]。Catphan 模體一般由加速器配套，方便易得，相對于AAPM 模體等其他模體，體積小、重量輕，且不存在由熱脹冷縮引起的漏水和進(jìn)氣等問題，在診斷用CT 的驗(yàn)收檢測中也被推薦使用[6]，加之其檢測方法簡單可靠，可作為加速器CBCT 甚至CT 模擬定位機(jī)圖像質(zhì)量控制檢測的首選模體。

加速器CBCT 的質(zhì)量控制項(xiàng)目除了圖像質(zhì)量外，還包括幾何精度、安全性和應(yīng)用性以及掃描時(shí)患者所受輻射劑量等[7-8]，相關(guān)測試方法和基準(zhǔn)也隨著放療技術(shù)和臨床需求的發(fā)展而在不斷改進(jìn)，尤其在MR 圖像引導(dǎo)加速器出現(xiàn)后，其圖像質(zhì)量控制工作更需規(guī)范化[9]。隨著Phantom 實(shí)驗(yàn)室推出可以全自動(dòng)分析Catphan Phantom 圖像的Catphan?質(zhì)量保證軟件，Catphan 模體將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際工作中，醫(yī)院相關(guān)科室應(yīng)進(jìn)一步規(guī)范醫(yī)用加速器CBCT 質(zhì)量控制的檢測方法及內(nèi)容，以期為醫(yī)用加速器質(zhì)量控制檢測體系的建立提供重要支撐。