高 翔，石麗婉，傅麗蓉，陳思佳，劉 俊，何逸鵬，陳思嘉

(廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院 放療科，福建 廈門 361001)

1 引 言

在癌癥放射治療中，要求劑量分布與腫瘤靶區(qū)高度一致，這需要復(fù)雜而精確的放療計劃，而整個放療計劃是建立在精確的三維定位圖像上的[1]。其中，放射治療吸收劑量計算的基本參數(shù)是電子線密度，這是與該組織的CT值密切相關(guān)的；因此，CT值的準確與否直接關(guān)系到整個治療計劃。整個精確放療流程最關(guān)鍵、最基礎(chǔ)的一個環(huán)節(jié)就是定位CT掃描精確程度，做好定位CT的質(zhì)控關(guān)乎整個放療流程的成敗。目前，常規(guī)的模擬定位機只能提供二維的圖像信息，因此能夠集放射診斷、放療計劃、模擬定位和模擬治療于一體的CT模擬定位機成為各大醫(yī)院的首選[2, 3]。

CT之所以能夠在不同的組織上呈現(xiàn)不同的CT值，是因為不同的組織對于X射線有不同的衰減系數(shù)，CT模擬定位機掃描得到的CT值受很多因素影響，比如管電壓(kV)、曝光量(mA·s)、層厚、重建函數(shù)等[4]。同時，CT模擬定位機的成像質(zhì)量及其精度也影響到靶區(qū)的勾畫。

對于CT模擬定位機的質(zhì)控國際上通常采用美國醫(yī)學(xué)物理家協(xié)會(AAPM)的83號報告《CT放療模擬定位機和CT模擬定位過程的質(zhì)量保證》推薦的方法[5]。

目前，CT模擬定位機雖有行業(yè)標(biāo)準，但尚無相應(yīng)的的國家檢定規(guī)程，本文的質(zhì)控探討是基于福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2018年6月發(fā)布的JJG(閩)1086-2018地方檢定規(guī)程[6]，該地方檢定規(guī)程經(jīng)修改后作為國家檢定規(guī)程參加了全國計量技術(shù)規(guī)范審定會，并通過了審定。

2 材料與方法

2.1 研究材料

美國模體實驗室Catphan 504水模體，其內(nèi)部由CTP404、CTP528、CTP515、CTP486多個分層模塊組成。其中，CTP404層可以用作CT值的校準；CTP515用作低對比度的分辨力校準；CTP528包含了21個線對，用于空間分辨力的校準。CT模擬定位機使用的是GE公司的light speed大孔徑模擬定位機，巴拉庫達(barracuda)X線多功能質(zhì)量檢測儀及其配帶的長桿電離室是瑞典RTI輻射測量公司制造的。圖1是CT模擬機的機房結(jié)構(gòu)圖。

圖1 CT模擬定位機機房結(jié)構(gòu)圖

2.2 研究方法

將Catphan 504水模體精確擺放在定位床上，采用標(biāo)準劑量頭部平掃條件，利用VARIAN計劃系統(tǒng)Eclipse對定位CT采得的圖像進行均勻性、噪聲水平、空間分辨力等不同層面的成像數(shù)據(jù)分析。

CT定位機掃描時，利用軸向掃描測量加權(quán)劑量指數(shù)CTDIW, 按照式(1)計算出CT模擬定位機的容積劑量指數(shù)CTDIVOL：

(1)

式中：N是X射線管在某一單次旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的體層切片數(shù)；T是標(biāo)稱體層切片厚度；Δd是相鄰掃描之間患者支架沿z軸方向運行的距離?！稒z定規(guī)程》要求，廠家給出的CT模擬定位機容積CT劑量指數(shù)CTDIVOL與實際測量差值在±20%以內(nèi)。

新安裝的CT定位機模體中心感興趣區(qū)域平均CT值與周邊每個感興趣區(qū)域平均CT值之差的絕對值不大于5 HU，HU通常稱為亨氏單位(hounsfield unit，HU)。在所掃描的每種物質(zhì)中，在臨床典型條件時，CT值應(yīng)該符合：空氣為(-1 000±30)HU；水為(0±4)HU。

本文使用的CTP404模塊層面[7.8]，如圖2所示。模體包含7個樣本分別為Teflon(CT值990 HU)、Acrylic(CT值為120 HU)、LDPE(CT值為-90 HU)和Air(CT值為-1 000 HU)等，它們的密度不同，對X射線的衰減系數(shù)不同，故對應(yīng)的CT值不同。圖2中間4個黑點可以用來檢測圖像形變。表1列出了CTP404模塊中不同材料對應(yīng)的CT值。

圖2 CTP404模塊中不同插件的CT值

高對比度的測量：

用直徑20 cm的的圓柱模體，在頭部條件下，512×512矩陣, 視野(FOV)不大于20 cm；頭部正常時，空間分辨力應(yīng)高于5.0 Lp/cm，或能分辨出一組(多于4個)1.0 mm的圓孔。圖3是空間分辨力圖層，可用作高質(zhì)量掃描條件和標(biāo)準頭部掃描。

表1 CTP404模塊中不同材料對應(yīng)的CT值

圖3 空間分辨力圖層

低對比度分辨力測量:

在頭部條件10 mm層厚或者最大層厚掃面條件下，中心點CT劑量指數(shù)CTDI100不超過40 mGy時，1%對比度能分辨出3 mm的圓孔，0.3%對比度應(yīng)能分辨出模體中6 mm的圓孔。

圖4是低對比分辨率圖層，逆時針方向分別是對比度為1%,0.5%,0.3%的圓孔。外圈9個圓孔的直徑分別為15 mm，9.0 mm，8.0 mm，7.0 mm，6.0 mm，5.0 mm，4.0 mm，3.0 mm，2.0 mm。內(nèi)圈4個圓孔的直徑分別為9.0 mm，7.0 mm，5.0 mm，3.0 mm。

圖4 低對比分辨率圖層

掃描床負載90～100 kg，移動掃描床50 cm，測量掃描床實際移動的距離和設(shè)定距離之差[9]，掃描床床面與水平面的平行度誤差不超過0.1 mm/m。

3 測試結(jié)果分析

通過對連續(xù)8個月的CT模擬定位機統(tǒng)計分析，在頭部掃描條件下，7種不同材料的CT值測得檢測結(jié)果，如表2所示?？梢钥闯鲈跇?biāo)準劑量條件下，空氣CT值具有較大的誤差，略小于誤差允許值(30 HU)。圖5是統(tǒng)計了8個月的不同測試材料的CT測量值，可以看出測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

表2 不同測量點對應(yīng)的標(biāo)準值和質(zhì)控測得值

圖5 不同測試材料測得的CT值

表3列出了CT模擬定位機在空間分辨力、低對比度分辨力、圖像均勻性方面的測得數(shù)值。空間分辨力的測量結(jié)果顯示，在頭部條件下，可識別的線對為7 Lp/cm，高于規(guī)程要求的5.0 Lp/cm，而且比較穩(wěn)定。低對比度的測量主要是檢測機器是否能在對比度區(qū)分很小的情況下，區(qū)別不同的結(jié)構(gòu)組織[10]，測量結(jié)果顯示在對比度為1.0%,0.5%和0.3%時，測得值分別為2 mm,3 mm和5 mm。圖像均勻性是檢驗成像均勻度的一個重要指標(biāo)，尤其對于大孔徑的CT機，必須保證同一層面上不同位置的CT值不能超過允許的范圍。

4 結(jié) 語

CT模擬定位機是一種比較先進和復(fù)雜的影像系統(tǒng)，它涉及到臨床醫(yī)學(xué)、影像學(xué)、物理學(xué)和計算機技術(shù)等多學(xué)科的知識[11,12]。由于模擬定位CT關(guān)乎整個放療流程，所以其質(zhì)控需要嚴格對待。通常模擬定位CT的質(zhì)控周期是1個月，具體是由放射治療科物理師操作進行。

本文只是從劑量性能要求、圖像性能要求和機械性能要求3個方面做了初步的探討和研究，提出了一套比較通用的質(zhì)控模式。受技術(shù)和條件所限，其他方面并未做深入的論述。需要特別強調(diào)的是，在實際檢定的過程中，CT圖像窗寬、窗位的選擇也會對測量的準確度產(chǎn)生影響，例如影響到對圖像高、低對比度的觀測[13]。

本文系統(tǒng)地介紹了放射治療中CT模擬定位機的質(zhì)控工作，可為從事相關(guān)工作人員提供指導(dǎo)，也可參考本文中的具體內(nèi)容制定相關(guān)質(zhì)控手冊或為計量部門提供檢定依據(jù)。CT定位機的檢定周期建議不超過一年，調(diào)試、修理后的機器需要檢定校準后再投入使用。