OmniPro I’mRT分析軟件與平板式掃描儀在螺旋斷層放療計劃驗證中的應用

劉海，杭霞瑜，李益坤，

張新良，丁巍

中國人民解放軍第八一醫院 放療科，江蘇 南京 210002

0 前言

膠片因其固有的優良特性（劑量學特性及空間分辨率）被廣泛地運用于調強放療計劃的驗證環節[1-2]。傳統水洗膠片在劑量驗證過程中因受到諸多環節的影響，如最佳洗片條件的不確定性等，可能導致定性分析最終無法實現[3]。自顯影膠片投入使用后，因其可排除暗室顯影環節等諸多外界因素的干擾，極大地提高了膠片法的可靠性和準確度[4-5]。目前，螺旋斷層放射治療（Helical Tomotherapy，HT）計劃驗證的標準配置方法也為膠片法，主要通過其治療計劃系統（Tomo Planning Station，TomoPS）中的DQA模塊對經Vidar DosimetryPRO Advantage膠片數字化儀采集的膠片數據進行劑量學分析。由于其分析缺乏比對性，當數據不理想，尤其當數據分析過程中產生錯誤時，第三方的驗證方法就顯得十分必要。筆者運用IBA公司的OmniPro I’mRT（OI）分析軟件、EPSON平板式RGB掃描儀（FS）及GAFchromic EBT3自顯影膠片，對隨機抽取的12例HT計劃進行劑量驗證，并同標配方法進行對比分析，研究兩者在治療計劃質量保證過程中的性能差異及第三方驗證方法的可行性。

1 材料與方法

1.1 驗證模體圖像的獲取

采用飛利浦MX8000型CT模擬定位機掃描用激光燈定位后的CheesePhantom模體，掃描層厚為2 mm，圖像經DICOM方式傳輸至TomoPS系統，作為驗證模體圖像供計劃系統質量保證DQA模塊調用以及模體的劑量計算。

1.2 病例的選擇與模體劑量的計算

隨機抽取12例治療物理參數（治療準直寬度、螺距比及調制因子[6-8]）不同的病例，涵蓋鼻咽癌、肺癌、肝癌、前列腺癌及宮頸癌等。將模體移植入選定病例的計劃輻射場中進行劑量計算，生成DQA驗證計劃同時得到模體的劑量分布，選取高劑量低梯度區的感興趣點和感興趣層面作為驗證數據并記錄數值。

1.3 劑量校準

1.3.1 膠片劑量的標定

將EBT3自顯影膠片水平放置于TomoPhantom模體，深度為10 mm，在膠片下方深20 mm模體處插入Standard Imaging A1SL指形電離室，并與TomoElectrometer劑量儀相連接在機架角0°，射野5×5 cm2，SSD=85 cm的條件下，取1 s、5 s、10～ 50 s等若干照射時間出束于膠片不同位置，同時記錄相對應的劑量儀讀數，根據d20/d10（深度20 mm與10 mm的劑量比值）的百分深度劑量（PDD）比值推算出膠片劑量。

1.3.2 膠片數字化儀的校準

使用階梯黑度校準片分別對Vidar DosimetryPRO Advantage膠片數字化儀與EPSON V750Pro平板式掃描儀做線性校準。使用Film Analyzer和OmniPro I’mRT分析軟件對校準膠片進行劑量刻度，分別得到兩套分析方法的膠片劑量刻度曲線。

1.4 測量驗證的執行與數據分析

在操作工作站（PS）上選取驗證計劃，使用紅激光燈（移動）擺位模體；將EBT3自顯影膠片夾放于模體冠狀面中，標記綠激光燈（固定）在膠片上的投影位置以標志膠片基準點（機器等中心位置）；另外在模體特定位置插入電離室用以測量驗證計劃的絕對劑量，執行驗證計劃完成對模體及膠片的照射。將膠片經Vidar數字化儀掃描產生的DICOM圖像導入TomoPS，與驗證計劃的計算劑量進行比較分析，得到相關數據；將膠片經平板式掃描儀掃描產生的TIF格式膠片圖像與從TomoPS生成并導出的驗證計劃冠狀面計算劑量AscⅡ編碼圖像文件輸入OmniPro I’mRT分析軟件進行比較分析，得到相關數據。分析方法采用γ分析法（臨床廣泛采納的標準為：ΔDTA=3mm，ΔDD=3%[9-10]）以及等劑量曲線、離軸劑量曲線對比等。

1.5 統計學方法

使用SPSS 17.0軟件對兩組數據進行處理，結果以均數±標準差（±s）表示， 比較采用配對t檢驗， 以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 平均通過率的比較

在12例驗證計劃的絕對劑量測量中，11例結果與計算值的偏差在±3%范圍內，1例在±5%范圍內。對于冠狀面相對劑量的γ分析（γ≤1）結果見表1，其中TomoPS配合Vidar膠片數字化儀的平均通過率為（97.32%±1.16%），OI配合平板掃描儀的平均通過率為（96.40%±1.01%），P＜0.05，雖然兩者差異具有統計學意義，但通過率都較高。

表1 兩種方法下12例計劃的驗證通過率（%）

2.2 數據符合度與相關性

兩組數據具有良好的符合度。Pearson相關性分析結果r=0.919，P＜0.05，顯示兩組數據具有極強相關性。

2.3 劑量學比較

圖1為導入OmniPro I’mRT分析軟件的AscⅡ編碼圖像與平板式掃描儀掃描圖像。等劑量曲線分析結果（圖2）表明，兩種方法均顯示，計算曲線與驗證曲線具有較好的重合性。離軸劑量曲線比較結果（圖3）表明，兩者在相同空間位置上都取得了優良的一致性。

3 討論

通過對12例Tomotherapy計劃的驗證過程可以看出，OmniPro I’mRT分析軟件配合平板掃描儀取得了較理想的結果。OmniPro I’mRT分析軟件利用從TomoPS導出的AscⅡ編碼圖像文件，可以與膠片文件進行等劑量曲線、離軸劑量曲線以及γ分析等劑量學比較。由于使用同一膠片，兩組數據分析比較的結果很大程度上為膠片影像數字化過程所左右，因此可以說膠片數字化儀決定了膠片劑量分析結果能否客觀地體現驗證質量[11-12]。不同于醫用滾筒式膠片掃描儀的發光二極管（LED）光源，平板式膠片掃描儀一般采用冷陰極熒光燈（CCFL）作為光源，工作前需要較長時間的預熱才能達到掃描所需的穩定亮度，從而保持掃描性能穩定。醫用滾筒式膠片掃描儀在配套軟件下掃描的圖像可直接轉換成標準DICOM格式保存，平板式掃描儀則不具備此功能，只能存儲成TIF等格式，為分析軟件所應用。另外，對膠片掃描質量影響較大的一個指標是掃描儀的動態密度范圍（也稱光密度值OD），它是指掃描儀所能測量到的最亮及最暗色調之間的差值。掃描儀的原理是光源照射膠片后對透射光聚焦成像，膠片中的暗調部分對光線幾乎完全吸收，只有少量光會透射出來，高OD值的掃描儀能準確捕捉到這些微弱的透射光，而低OD值的掃描儀則無法完整記錄這些暗部的細微層次，只有動態密度高的掃描儀才能經得起高光和暗部層次的掃描考驗。醫用滾筒式膠片掃描儀的OD值范圍一般能達到0.0～4.0，而平板式掃描儀的OD值往往都要低于醫用滾筒式膠片掃描儀，導致兩者在成像質量上會產生一定的差距。Matney與Ferreira等通過實驗分別對小畫幅（A4）和大畫幅（A3）平板式膠片掃描儀從掃描方向效應、響應一致性以及掃描噪聲等方面與醫用滾筒式膠片掃描儀作了較詳細的比較研究[13-14]。Alnawaf等則對EPOSN的10000XL、V700和V330 3型不同幅面的平板式掃描儀從對EBT膠片的掃描質量和性價比方面作了橫向比較[15]。Schoenfeld等則進一步研究了平板式掃描儀方向效應和拋物線偽影產生的原因及注意事項[16]。上述研究的因素都應為臨床使用時所考慮。另外，為保證掃描質量，需要定期對平板掃描儀做線性校準；掃描膠片時除了要注意膠片方向的一致性外，對EBT自顯影膠片掃描條件，應選用48位色彩深度、75 dpi分辨率TIF格式，并且需關閉軟件中色彩糾正等所有的圖像調整選項。

一些放療部門在開展新放療項目前，往往都已開展常規調強放療等工作，因此基本配備有針對常規調強放療的驗證工具，例如二維測量矩陣或膠片、膠片掃描儀以及分析軟件等。本研究在不增加其他成本的前提下，利用科室原有配置，研究了第三方的測試方法，并證實其可作為螺旋斷層放療計劃驗證的方法之一，增加了計劃驗證操作的可選性以及質量保證手段。

圖1 TomoPS導出的AscⅡ編碼圖像（a）與平板掃描儀掃描圖像（b）

圖2 等劑量曲線分析結果（a為TomoPS＋VidarFD，b為OI＋FS，實線為計算曲線，虛線為實測曲線）

圖3 離軸劑量曲線分析結果（a為TomoPS＋VidarFD，b為OI＋FS）

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