IGRT加速器的驗收與QC初探

沐金明 胡強

(常州市第一人民醫院 江蘇常州 213003)

IGRT加速器的驗收與QC初探

沐金明 胡強

(常州市第一人民醫院 江蘇常州 213003)

目的 隨著計算機技術和圖象融合技術的發展,放射治療設備有了新一輪的發展,帶來了技術上的革新-IGRT技術。本文通過設備的安裝驗收來分析IGRT設備的安裝與QC。方法 利用參與醫科達對醫院實例和實驗的研究,探索IGRT的應用優缺點。結果 IGRT技術有效提高治療精確度,對設備和使用人員提出更高的QC要求。結論 IGRT技術發展離不開尖端的設備和正確的QC支持,能為腫瘤精確放療提供新的方法和嘗試。QC為放療質量提供保證與支持。

放射治療 IGRT 放療設備 QC

放射治療作為腫瘤治療的三大手段之一,在腫瘤的治療上發揮著不可替代的作用。隨著人們對腫瘤治療方法研究的深入和計算機技術的飛速發展帶來的醫學影像技術的革新,各種復雜的治療技術在臨床上得到推廣和普遍應用,同時也對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,它在三維放療技術的基礎上加入了時間因素的概念,充分考慮了解剖組織在治療過程中的運動和分次治療間的位移誤差,如呼吸和蠕動運動、日常擺位誤差、靶區收縮等引起放療劑量分布的變化和對治療計劃的影響等方面的情況,在患者進行治療前、治療中利用各種先進的影像設備對腫瘤及正常器官進行實時的監控,并能根據器官位置的變化調整治療條件使照射野緊緊“追隨”靶區,使之能做到真正意義上的精確治療。

影像引導放射治療(IGRT)是近年來放射腫瘤學領域最先進的治療技術.通過新型IGRT系統,將影像獲取、治療計劃設計、CT模擬定位及加速器治療完美地整合到一套放療系統之中,以精確實施放射治療。目前IGRT設備主要有傳統直線加速器結合影像系統、斷層放射治療機和影像引導的立體定向治療機。包括使用超聲設備、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、電子射野影像系統(EPID)等設備在每次治療時進行位置和劑量強度驗證等。

表1 機械結構精度參考結果

圖1 分辨率測試卡

此類設備安裝使用,對于質量控制要求很高,需要專業的QC程序和驗收方法。為此在導師帶領下做了有關的嘗試和探索。

1 臨床資料

本次實驗使用elekta-synergy IGRT加速器,參考醫科達公司驗收手冊、中華人民共和國國家標準、CE標準,使用三維水箱、MV級膠片、黑度計、色階、水模型等。

主要是實驗和理論的誤差分析,精度要求和圖象設備驗收指標。

2 結果

2.1 機械結構精度的QC

加速器等中心的精度是關鍵所在,它直接影響病人的治療效果。病灶靶區的確定,計劃的精心設計,最終都要靠加速器執行,因此治療前必須認真調試加速器等中心使其達到治療要求。

等中心:是指加速器的三個旋轉軸必定有一個球和三軸相切,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低對比分辨率測試方法

圖4-2 測試卡結構

輻射頭旋轉:輻射頭旋轉軸與等中心的誤差。

機架旋轉:機架旋轉軸與等中心的誤差。

床旋轉:床旋轉軸與等中心的誤差。

檢測得:加速器等中心精度在±0.5mm、小機頭旋轉精度在±0.3mm、機架旋轉精度±0.2mm、床旋轉精度±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級影像系統

電子實時定位檢驗成像系統(EPID)是目前應用較多的用于分析放療質控的工具EPID是拍片驗證的電子化方法,是IGRT最直接和最基礎的解決方案。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減少了50%。但其質量控制需要做一系列的測試以確定影象質量的品質。

檢測項目:2D低對比分辨率、視野、2D空間分辨率。

如圖1:使用色階卡測試2D空間分辨率（圖1)。

使用如圖1測試卡,在7MV～12MV條件,2MU曝光得如下圖象(圖2)。

使用如圖1測試卡,在4～6MV條件,2MU曝光得如下圖象(圖3)。

2D低對比分辨率測試方法:如圖4,我們將測試卡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)

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

2.3 XVI錐形束CT影像系統

隨錐形束CT(Cone-Beam CT,CBCT)技術的誕生,目前利用電子驗證影像設備(electronic portal imaging devices,EPID)與治療用X線束在治療體位狀態下對患者進行三維成像,并根據所獲影像進行電子密度校準,已逐漸在臨床上獲得應用.在IGRT平臺下,醫用加速器集成了KV級的錐形束CT,它能夠獲取病人在治療時的解剖信息。在當前臨床應用中,首先把定位CT獲得的三維病人數據與在線采集的錐形束CT數據進行圖像登記,得出病人真實擺位與做計劃用的擺位之間的相對位移信息。然后調整治療床的位置,實現更精確的治療。

表2 2D低對比分辨率測試結果[例（%)]

表3 利用CTP503測試結果

圖5

圖6

表4 測的三次中心的平均像素值結果對比

因此對于圖象的要求在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性能和說明圖像質量的兩個指標。前者是指密度分辨率＞10%時,影像中能顯示的最小細節;后者是指能分辨組織之間最小密度差異。

在醫院配合下做了空間分辯率和密度分辯率測試:

3D低對比分辨率測試

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

如圖5是測試水模

我們利用CTP503測得如下表結果(表3）。

以此,計算的值為1.8%。

3D空間分辨率

CT機的空間分辨率是指在高對比度的情況下,區分距離很近的兩個微小物體的能力。測定空間分辨率應在無躁聲的條件下進行,即用高密度的物體(大部分CT機都有隨機帶來的測試模塊)來測定。空間分辨通常隨影像部位而有明顯變化,因此應在CT掃描視野的中心和邊緣分別進行測定,其次不同日期的測量結果是機器性能重復性的依據。CT影像的空間分辨率主要取決于檢測器空隙的寬度、X線管的焦點尺寸、病人與檢測器的相對位置等,而與X線劑量大小無關（圖6)。

空間分辨率水模CTP503,我們用它來測量空間分辨率。根據圖6-1我們可以分辨線對7以上,大約在8～9對之間。

3D圖象重復一致性

我們測的三次中心的平均像素值,計算出偏差要求＜2%。(表4）。

2.4 射線劑量學測量

射線劑量的測試是放療質量保證的最重要方面,于是變化較快的方面,需要及時的校正。

(1)絕對劑量的校正即醫用電子加速器輸出劑量,絕對劑量是指機器出束量的單位MU和射線量單位Gy的對應關系。通常我們將1MU校正等于1cGy,誤差在±2%之內。電子束輸出劑量穩定性,偏差在3%之內,X線輸出劑量穩定性,偏差在3%之內。醫用電子加速器輸出劑量的短期穩定性、1d穩定性和1周穩定性變化分別我們測得為0.13%、0.12%和0.21%。

(2)平坦度和對稱性的測試。要求X線平坦度和對稱性,偏差在3%之內,電子束平坦度和對稱性,偏差在3%之內。

再次是光野與射野的重合性的檢測。我們測的在1mm以內。

3 討論與經驗

加速器的機械精度是一切治療的基礎,因此做好這些測試是一切QC的源頭和關鍵。機械的經度直接影響擺位誤差和系統誤差。腫瘤醫院的實踐經驗表明擺位誤差在機械較準后可以提高擺位精度在0.5mm左右。建議在做機械精度QC時候要減少黑度計誤差引起的系統誤差增大的發生。平時在醫院做QC時注意小機頭旋轉的精度檢查,注意使用慢感光膠片,不可以使用一般膠片。床精度的QC要注意旋轉的變化,及時做好校正。床平移的變化比較小,檢查頻率可以適當降低。

MV級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8對;體模錐形束CT圖像的CT值具有較好的準確性和穩定性;幾何學精度較高;低對比度分辨率為3.5%,對比度0.93mm;等中心焦點的輻射劑量為(2.97±0.19)cGy。錐形束CT圖像均勻性好,有較準確而穩定的CT值,幾何精度高,輻射劑量低,但低對比度分辨率欠佳。錐形束CT可以實現腫瘤和軟組織成像,是圖像引導放療的有效工具。

我們測得加速器的醫用電子加速器輸出劑量穩定性非常好,平坦度和對稱性偏差小,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 結語

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

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R197.39

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

2011-09-14