曹洋森，于春山，劉永明

0 引言

射波刀（Cyber Knife）是全球第一套以無創(chuàng)非侵入方式治療全身腫瘤的機(jī)器人立體定向放射外科系統(tǒng)。1999年，美國食品和藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)射波刀用于頭頸部及脊柱上部腫瘤的治療；2001年，美國FDA批準(zhǔn)其用于治療身體任何部位的腫瘤。截至2010年，全球已經(jīng)超過20個國家安裝了206臺射波刀[1]，至2012年12月全球安裝已超過270臺。射波刀是將一臺光子能量6MV的小型直線加速器安裝在一個擁有6個自由度的機(jī)器人手臂上，利用先進(jìn)的實(shí)時(shí)影像引導(dǎo)系統(tǒng)以及同步追蹤系統(tǒng)對患者進(jìn)行自動擺位及跟蹤治療[2]，是唯一精準(zhǔn)度在1mm以下、不需要釘子固定頭架而能治療顱內(nèi)與全身腫瘤的放射外科設(shè)備[3]。由此，做好射波刀的QA與QC，保證其治療精度是開展射波刀臨床治療的重點(diǎn)工作。

射波刀在臨床治療中的追蹤方式共有5種，分別是六維顱骨追蹤（6D Skull）、脊柱追蹤（XSight Spine）、肺部追蹤（XSight Lung）、金標(biāo)追蹤（Fiducials）和同步呼吸追蹤（Synchrony）。對于跟隨呼吸運(yùn)動且不符合XSight Lung追蹤標(biāo)準(zhǔn)的腫瘤一般采用植入金標(biāo)的Synchrony追蹤方式。AAPM及Accuray公司給出的質(zhì)量控制端到端測試（E2E，end-toend）方案只驗(yàn)證了射波刀對于頭腳方向（I/S）運(yùn)動腫瘤的追蹤治療精度[4]，正?；颊唧w內(nèi)腫瘤的運(yùn)動方式一般是復(fù)雜的多維運(yùn)動，不會局限于單一頭腳方向。筆者認(rèn)為驗(yàn)證射波刀對左右方向（L/R）運(yùn)動腫瘤的追蹤治療精度同樣具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

射波刀，美國 Accuray公司，第四代（G4）；大孔徑 CT，荷蘭 Philips，Brilliance Big Bore；Synchrony 模體，美國 Accuray公司，Synchrony Motion Table；免沖洗膠片，美國Hayes Manufacturing Service公司，Box Film Ball CubeⅡEBT2；膠片掃描儀，日本EPSON公司，EXPRESSION 10000XL；端到端測試軟件，End-to-End（E2E）Film Analysis，美國 Accuray公司，version 4.0。

1.2 方法

1.2.1 獲取Synchrony模體CT影像并制定E2E驗(yàn)證計(jì)劃

調(diào)整Synchrony模體運(yùn)動開關(guān)，將球方置于運(yùn)動中心零點(diǎn)。飛利浦大孔徑CT模擬定位機(jī)下掃描條件為120 kVp、400mAs、1.5mm層厚對模體進(jìn)行軸掃。將影像數(shù)據(jù)傳輸至射波刀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（CyberKnife data management system，CDMS），依照 Ac curay公司物理學(xué)基礎(chǔ)指南（physics essentialsguide）制定E2E計(jì)劃。

1.2.2 Synchrony模體頭腳方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析

將Synchrony模體置于射波刀治療床，調(diào)用E2E驗(yàn)證計(jì)劃，曝光條件 110 kVp、100mA、50ms，使六維方向擺位誤差均≤0.2mm/0.2°。打開運(yùn)動開關(guān)，建立模體呼吸模型，執(zhí)行E2E計(jì)劃。照射完成后對膠片進(jìn)行分析，獲得三維方向運(yùn)動總體誤差（totalerror）。重復(fù)該試驗(yàn)5次。

1.2.3 Synchrony模體左右方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析

將Synchrony模體運(yùn)動平臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，保持球方位置不變，調(diào)用E2E驗(yàn)證計(jì)劃，曝光條件：球管A—110kVp、100mA、50ms，球管 B—150kVp、200mA、50ms，使六維方向擺位誤差均≤0.2mm/0.2°。打開運(yùn)動開關(guān)，建立模體呼吸模型，執(zhí)行E2E計(jì)劃，對膠片進(jìn)行分析，獲得總體誤差。重復(fù)該試驗(yàn)5次。

2 結(jié)果

2.1 Synchrony模體頭腳方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析

Synchrony模體處于頭腳方向運(yùn)動時(shí)，其E2E誤差分析獲得5組數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1。均值0.358mm，標(biāo)準(zhǔn)差0.124mm，經(jīng)單側(cè)單樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)0.05，所得t=-20.60，P＜0.000 1。Synchrony模體頭腳方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差小于1.500mm。

表1 Synchrony模體頭腳方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析mm

2.2 Synchrony模體左右方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析

Synchrony模體處于左右方向運(yùn)動時(shí)，其E2E誤差分析獲得5組數(shù)據(jù)，結(jié)果見表2。均值0.720mm，標(biāo)準(zhǔn)差0.082 mm，經(jīng)單側(cè)單樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)0.05，所得t=-21.23，P＜0.000 1。Synchrony模體頭腳方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差小于1.500mm。

表2 Synchrony模體左右方向運(yùn)動時(shí)E2E誤差分析mm

3 討論

驗(yàn)證射波刀的同步追蹤系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，做好其質(zhì)量保障對于開展射波刀SBRT臨床治療具有重要的指導(dǎo)意義。AAPM TG 135報(bào)告中制定的E2E月檢QA要求驗(yàn)證5種追蹤方式各自端到端治療誤差，一般醫(yī)院物理師均是依據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)及流程進(jìn)行QA的月檢工作[5-6]。

在5種追蹤方式中，Synchrony主要應(yīng)用于胸腹部隨呼吸運(yùn)動的腫瘤治療，是一種動態(tài)追蹤治療，也是射波刀最先進(jìn)的子系統(tǒng)之一[7]，使體部立體定向放射治療的精準(zhǔn)度大大提升。Accuray對于Synchrony追蹤方式的E2E驗(yàn)證僅分析了射波刀對于頭腳方向（I/S）運(yùn)動腫瘤的追蹤治療精度，正?；颊唧w內(nèi)腫瘤的運(yùn)動方式不會局限于單一方向，經(jīng)常存在多個方向（I/S、L/R、A/P）共同運(yùn)動的腫瘤[8]。筆者認(rèn)為，僅驗(yàn)證I/S方向運(yùn)動腫瘤的追蹤治療精度不能完全驗(yàn)證射波刀對多維運(yùn)動腫瘤的同步追蹤功能。鑒于Synchrony驗(yàn)證模體只能實(shí)現(xiàn)單一方向的運(yùn)動，筆者將Synchrony運(yùn)動平臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，用以驗(yàn)證射波刀在L/R方向的追蹤治療精度。

在實(shí)現(xiàn)Synchrony驗(yàn)證的過程中，因運(yùn)動平臺內(nèi)部含有金屬部件，需要使用5 cm的聚苯乙烯泡沫塑料來抬高球方，以減少金屬部件對金標(biāo)影像的干擾。但在進(jìn)行L/R運(yùn)動方向驗(yàn)證時(shí)，因球方的運(yùn)動方向使平臺與X線球管的攝片方向重疊，使B圖像中部分金標(biāo)與平臺的金屬部件重合，無法獲得清晰獨(dú)立的金標(biāo)影像。最終調(diào)整B球管（Camera B）的曝光參數(shù)為150kVp、200mA、50ms后僅可獲得清晰金標(biāo)3粒，勉強(qiáng)獲得球方內(nèi)部包含旋轉(zhuǎn)參量的六維結(jié)構(gòu)進(jìn)行追蹤治療[9]。由于與I/S方向追蹤相比減少了3粒金標(biāo)，董洋等人研究表明，平均參量誤差增加0.141mm，旋轉(zhuǎn)參量增加0.019°[10]，這也正是最終得到L/R運(yùn)動方向的E2E總誤差均值比I/S方向增加0.362 0mm的原因。

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