沐金明 胡強(qiáng)

(常州市第一人民醫(yī)院 江蘇常州 213003)

IGRT加速器的驗(yàn)收與QC初探

沐金明 胡強(qiáng)

(常州市第一人民醫(yī)院 江蘇常州 213003)

目的 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖象融合技術(shù)的發(fā)展,放射治療設(shè)備有了新一輪的發(fā)展,帶來(lái)了技術(shù)上的革新-IGRT技術(shù)。本文通過(guò)設(shè)備的安裝驗(yàn)收來(lái)分析IGRT設(shè)備的安裝與QC。方法 利用參與醫(yī)科達(dá)對(duì)醫(yī)院實(shí)例和實(shí)驗(yàn)的研究,探索IGRT的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果 IGRT技術(shù)有效提高治療精確度,對(duì)設(shè)備和使用人員提出更高的QC要求。結(jié)論 IGRT技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)尖端的設(shè)備和正確的QC支持,能為腫瘤精確放療提供新的方法和嘗試。QC為放療質(zhì)量提供保證與支持。

放射治療 IGRT 放療設(shè)備 QC

放射治療作為腫瘤治療的三大手段之一,在腫瘤的治療上發(fā)揮著不可替代的作用。隨著人們對(duì)腫瘤治療方法研究的深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展帶來(lái)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的革新,各種復(fù)雜的治療技術(shù)在臨床上得到推廣和普遍應(yīng)用,同時(shí)也對(duì)治療的精度提出了更高的要求。

IGRT是一種四維的放射治療技術(shù),它在三維放療技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了時(shí)間因素的概念,充分考慮了解剖組織在治療過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)和分次治療間的位移誤差,如呼吸和蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)、日常擺位誤差、靶區(qū)收縮等引起放療劑量分布的變化和對(duì)治療計(jì)劃的影響等方面的情況,在患者進(jìn)行治療前、治療中利用各種先進(jìn)的影像設(shè)備對(duì)腫瘤及正常器官進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,并能根據(jù)器官位置的變化調(diào)整治療條件使照射野緊緊“追隨”靶區(qū),使之能做到真正意義上的精確治療。

影像引導(dǎo)放射治療(IGRT)是近年來(lái)放射腫瘤學(xué)領(lǐng)域最先進(jìn)的治療技術(shù).通過(guò)新型IGRT系統(tǒng),將影像獲取、治療計(jì)劃設(shè)計(jì)、CT模擬定位及加速器治療完美地整合到一套放療系統(tǒng)之中,以精確實(shí)施放射治療。目前IGRT設(shè)備主要有傳統(tǒng)直線加速器結(jié)合影像系統(tǒng)、斷層放射治療機(jī)和影像引導(dǎo)的立體定向治療機(jī)。包括使用超聲設(shè)備、治療室CT、加速器CT、容積CT和CT加速器(斷層治療)以及利用在加速器上匹配的X線成像系統(tǒng)、電子射野影像系統(tǒng)(EPID)等設(shè)備在每次治療時(shí)進(jìn)行位置和劑量強(qiáng)度驗(yàn)證等。

表1 機(jī)械結(jié)構(gòu)精度參考結(jié)果

圖1 分辨率測(cè)試卡

此類設(shè)備安裝使用,對(duì)于質(zhì)量控制要求很高,需要專業(yè)的QC程序和驗(yàn)收方法。為此在導(dǎo)師帶領(lǐng)下做了有關(guān)的嘗試和探索。

1 臨床資料

本次實(shí)驗(yàn)使用elekta-synergy IGRT加速器,參考醫(yī)科達(dá)公司驗(yàn)收手冊(cè)、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、CE標(biāo)準(zhǔn),使用三維水箱、MV級(jí)膠片、黑度計(jì)、色階、水模型等。

主要是實(shí)驗(yàn)和理論的誤差分析,精度要求和圖象設(shè)備驗(yàn)收指標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)精度的QC

加速器等中心的精度是關(guān)鍵所在,它直接影響病人的治療效果。病灶靶區(qū)的確定,計(jì)劃的精心設(shè)計(jì),最終都要靠加速器執(zhí)行,因此治療前必須認(rèn)真調(diào)試加速器等中心使其達(dá)到治療要求。

等中心:是指加速器的三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸必定有一個(gè)球和三軸相切,此球即為等中心。

圖2 7～12MV分辨率

圖3 4～6MV分辨率

圖4-1 2D低對(duì)比分辨率測(cè)試方法

圖4-2 測(cè)試卡結(jié)構(gòu)

輻射頭旋轉(zhuǎn):輻射頭旋轉(zhuǎn)軸與等中心的誤差。

機(jī)架旋轉(zhuǎn):機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸與等中心的誤差。

床旋轉(zhuǎn):床旋轉(zhuǎn)軸與等中心的誤差。

檢測(cè)得:加速器等中心精度在±0.5mm、小機(jī)頭旋轉(zhuǎn)精度在±0.3mm、機(jī)架旋轉(zhuǎn)精度±0.2mm、床旋轉(zhuǎn)精度±0.2mm、床升降誤差±0.8mm、床平移誤差±0.7mm、MLC到位精度±0.1mm。(表1）。

2.2 MV級(jí)影像系統(tǒng)

電子實(shí)時(shí)定位檢驗(yàn)成像系統(tǒng)(EPID)是目前應(yīng)用較多的用于分析放療質(zhì)控的工具EPID是拍片驗(yàn)證的電子化方法,是IGRT最直接和最基礎(chǔ)的解決方案。非晶硅平板型EPID是IGRT。家族中的新成員,它在高能X線影像質(zhì)量方面的突破非常明顯。由于獲取和顯示影像的速度更快,獲取每幅圖像只需2MU,這樣患者受照劑量就比原來(lái)減少了50%。但其質(zhì)量控制需要做一系列的測(cè)試以確定影象質(zhì)量的品質(zhì)。

檢測(cè)項(xiàng)目:2D低對(duì)比分辨率、視野、2D空間分辨率。

如圖1:使用色階卡測(cè)試2D空間分辨率（圖1)。

使用如圖1測(cè)試卡,在7MV～12MV條件,2MU曝光得如下圖象(圖2)。

使用如圖1測(cè)試卡,在4～6MV條件,2MU曝光得如下圖象(圖3)。

2D低對(duì)比分辨率測(cè)試方法:如圖4,我們將測(cè)試卡1放在加速器床面等中心處,在其表面放置1mm CU板,出束2MU。(如圖4-1、4-2)

測(cè)試獲得2D低對(duì)比分辨率測(cè)試盤(pán)的兩部分一部分是清晰的,另一部分是低對(duì)比的。其輸出線如下表。(表2）。

2.3 XVI錐形束CT影像系統(tǒng)

隨錐形束CT(Cone-Beam CT,CBCT)技術(shù)的誕生,目前利用電子驗(yàn)證影像設(shè)備(electronic portal imaging devices,EPID)與治療用X線束在治療體位狀態(tài)下對(duì)患者進(jìn)行三維成像,并根據(jù)所獲影像進(jìn)行電子密度校準(zhǔn),已逐漸在臨床上獲得應(yīng)用.在IGRT平臺(tái)下,醫(yī)用加速器集成了KV級(jí)的錐形束CT,它能夠獲取病人在治療時(shí)的解剖信息。在當(dāng)前臨床應(yīng)用中,首先把定位CT獲得的三維病人數(shù)據(jù)與在線采集的錐形束CT數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像登記,得出病人真實(shí)擺位與做計(jì)劃用的擺位之間的相對(duì)位移信息。然后調(diào)整治療床的位置,實(shí)現(xiàn)更精確的治療。

表2 2D低對(duì)比分辨率測(cè)試結(jié)果[例（%)]

表3 利用CTP503測(cè)試結(jié)果

圖5

圖6

表4 測(cè)的三次中心的平均像素值結(jié)果對(duì)比

因此對(duì)于圖象的要求在QC方面具有很高的要求。CT圖象的分辯率分空間分辯率(spatial resolution)和密度分辯率(contrast resolution),是判斷CT性能和說(shuō)明圖像質(zhì)量的兩個(gè)指標(biāo)。前者是指密度分辨率＞10%時(shí),影像中能顯示的最小細(xì)節(jié);后者是指能分辨組織之間最小密度差異。

在醫(yī)院配合下做了空間分辯率和密度分辯率測(cè)試:

3D低對(duì)比分辨率測(cè)試

低對(duì)比分辨率:又稱密度分辨率,是指在低密度對(duì)比情況下,能分辨組織之間最小密度差異(圖5)。

如圖5是測(cè)試水模

我們利用CTP503測(cè)得如下表結(jié)果(表3）。

以此,計(jì)算的值為1.8%。

3D空間分辨率

CT機(jī)的空間分辨率是指在高對(duì)比度的情況下,區(qū)分距離很近的兩個(gè)微小物體的能力。測(cè)定空間分辨率應(yīng)在無(wú)躁聲的條件下進(jìn)行,即用高密度的物體(大部分CT機(jī)都有隨機(jī)帶來(lái)的測(cè)試模塊)來(lái)測(cè)定?？臻g分辨通常隨影像部位而有明顯變化,因此應(yīng)在CT掃描視野的中心和邊緣分別進(jìn)行測(cè)定,其次不同日期的測(cè)量結(jié)果是機(jī)器性能重復(fù)性的依據(jù)。CT影像的空間分辨率主要取決于檢測(cè)器空隙的寬度、X線管的焦點(diǎn)尺寸、病人與檢測(cè)器的相對(duì)位置等,而與X線劑量大小無(wú)關(guān)（圖6)。

空間分辨率水模CTP503,我們用它來(lái)測(cè)量空間分辨率。根據(jù)圖6-1我們可以分辨線對(duì)7以上,大約在8～9對(duì)之間。

3D圖象重復(fù)一致性

我們測(cè)的三次中心的平均像素值,計(jì)算出偏差要求＜2%。(表4）。

2.4 射線劑量學(xué)測(cè)量

射線劑量的測(cè)試是放療質(zhì)量保證的最重要方面,于是變化較快的方面,需要及時(shí)的校正。

(1)絕對(duì)劑量的校正即醫(yī)用電子加速器輸出劑量,絕對(duì)劑量是指機(jī)器出束量的單位MU和射線量單位Gy的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常我們將1MU校正等于1cGy,誤差在±2%之內(nèi)。電子束輸出劑量穩(wěn)定性,偏差在3%之內(nèi),X線輸出劑量穩(wěn)定性,偏差在3%之內(nèi)。醫(yī)用電子加速器輸出劑量的短期穩(wěn)定性、1d穩(wěn)定性和1周穩(wěn)定性變化分別我們測(cè)得為0.13%、0.12%和0.21%。

(2)平坦度和對(duì)稱性的測(cè)試。要求X線平坦度和對(duì)稱性,偏差在3%之內(nèi),電子束平坦度和對(duì)稱性,偏差在3%之內(nèi)。

再次是光野與射野的重合性的檢測(cè)。我們測(cè)的在1mm以內(nèi)。

3 討論與經(jīng)驗(yàn)

加速器的機(jī)械精度是一切治療的基礎(chǔ),因此做好這些測(cè)試是一切QC的源頭和關(guān)鍵。機(jī)械的經(jīng)度直接影響擺位誤差和系統(tǒng)誤差。腫瘤醫(yī)院的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明擺位誤差在機(jī)械較準(zhǔn)后可以提高擺位精度在0.5mm左右。建議在做機(jī)械精度QC時(shí)候要減少黑度計(jì)誤差引起的系統(tǒng)誤差增大的發(fā)生。平時(shí)在醫(yī)院做QC時(shí)注意小機(jī)頭旋轉(zhuǎn)的精度檢查,注意使用慢感光膠片,不可以使用一般膠片。床精度的QC要注意旋轉(zhuǎn)的變化,及時(shí)做好校正。床平移的變化比較小,檢查頻率可以適當(dāng)降低。

MV級(jí)圖象有較好的空間分辨率和密度分辨率,完全可以符合圖象引導(dǎo)放療的需要。

CT圖像均一性較好,圖像邊緣均一致性略差;空間分辨率達(dá)8對(duì);體模錐形束CT圖像的CT值具有較好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性;幾何學(xué)精度較高;低對(duì)比度分辨率為3.5%,對(duì)比度0.93mm;等中心焦點(diǎn)的輻射劑量為(2.97±0.19)cGy。錐形束CT圖像均勻性好,有較準(zhǔn)確而穩(wěn)定的CT值,幾何精度高,輻射劑量低,但低對(duì)比度分辨率欠佳。錐形束CT可以實(shí)現(xiàn)腫瘤和軟組織成像,是圖像引導(dǎo)放療的有效工具。

我們測(cè)得加速器的醫(yī)用電子加速器輸出劑量穩(wěn)定性非常好,平坦度和對(duì)稱性偏差小,光野與射野的重合性好,適合做精度要求比較高的IGRT治療。

4 結(jié)語(yǔ)

IGRT加速器是比較新的技術(shù),需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制才能保證其發(fā)揮作用。我們通過(guò)各方面的質(zhì)量保證和驗(yàn)收,能夠較好的提高放療的精確度提高靶區(qū)劑量。只有做好加速器的驗(yàn)收和質(zhì)量控制才能讓IGRT加速器更好的發(fā)揮其精確放療功能,為更多患者提供準(zhǔn)確、安全、高效的治療方案和解決方法。通過(guò)我們共同努力,我們能戰(zhàn)勝病魔,提高生活的質(zhì)量！

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1674-0742(2011)12(a)-0007-03

2011-09-14