在IGRT系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確輻射劑量所需質(zhì)量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療綜合科，湖南長沙410013)

在IGRT系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確輻射劑量所需質(zhì)量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療綜合科，湖南長沙410013)

目的：本文試圖對IGRT 系統(tǒng)的常規(guī)質(zhì)量保證和質(zhì)控頻率進(jìn)行探討，并給出相應(yīng)的質(zhì)量保證測試表格。方法：采用Cadphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing phantom, 對機(jī)器的放療劑量、圖像質(zhì)量、圖像采集和匹配精度進(jìn)行質(zhì)控內(nèi)容和方法研究，并建立質(zhì)控規(guī)范。結(jié)果：相應(yīng)的質(zhì)控項目和質(zhì)控方法能夠保證我們的IGRT系統(tǒng)得以精確、安全的運(yùn)行，有助于保證在整個放射治療中的劑量精確性。

放射劑量；質(zhì)量保證；IGRT

IGRT系統(tǒng)是精確放療有利的工具，可以在治療開始前和治療過程進(jìn)行射野照片, 通過影像的引導(dǎo)可以減少由于擺位或器官移動造成的腫瘤位置變化后帶來的放療誤差。但是基于圖像導(dǎo)引的精確放療的潛在風(fēng)險也是不容忽視的。因此，圖像引導(dǎo)放療設(shè)備及其使用過程的質(zhì)量保證變得非常重要。

1 材料與方法

1.1 IGRT系統(tǒng)的構(gòu)成

我院2012年引進(jìn)的Elekta Synergy系統(tǒng)，其中Elekta的Synergy系統(tǒng)由數(shù)字化加速器和放射治療頭以及具有完整圖像功能的XVI系統(tǒng)組成。XVI系統(tǒng)由kV級的錐形束CT(Cone-beam CT，CBCT)，非晶硅數(shù)字化X射線探測板和計算機(jī)工作站及圖像處理軟件組成，具有攝片、透視和容積成像三種功能。

1.2 所需質(zhì)控模體

指形電離室、劑量儀、膠片劑量計、Catphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing Phantom。

1.3 質(zhì)控內(nèi)容及方法

1.3.1 系統(tǒng)安全性。它既包括人員的安全性，也包括設(shè)備的安全性。人員的安全性包括病人及操作人員的安全，設(shè)備的安全包括成像設(shè)備及周邊設(shè)備的安全性。其中，對設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)安全互鎖的測試可避免損壞設(shè)備的事故；另一方面，對于有輻射性的成像設(shè)備附加探測器來實(shí)時監(jiān)測輻射劑量，必要時停止設(shè)備，可防止病人接受不必要的輻射劑量。

1.3.2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證

機(jī)械部件質(zhì)量保證要確保直線加速器、XVI系統(tǒng)的發(fā)射器和探測器的機(jī)械部分滿足廠家和臨床指定目標(biāo)。在所有機(jī)械指標(biāo)當(dāng)中，幾何定位精度是一個非常重要的參數(shù)，包括治療床的位移精度、治療頭的旋轉(zhuǎn)精度、激光定位精度等，一般都要求±2 mm，而角度誤差一般都要求在±0.5°以內(nèi)。

1.3.3 劑量學(xué)的質(zhì)量保證

國際放射單位與測量組織發(fā)表了關(guān)于放射治療劑量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的報告, 明確規(guī)定了從放射治療設(shè)備的輸出劑量到患者受照射的吸收劑量的測量方法與標(biāo)準(zhǔn)。報告規(guī)定了對用于放射治療的 X 射線設(shè)備(加速器)和 γ射線設(shè)備的輸出劑量特性指標(biāo)和誤差范圍的要求，指出了放射治療的靶區(qū)劑量精度必須保證在誤差小于 5%水平, 才能保證治療的腫瘤控制率。這一結(jié)論直到今天仍然是放射治療物理質(zhì)量保證的基本要求。美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會AAPM和我國的國家標(biāo)準(zhǔn)均要求放療設(shè)備輸出劑量特性的偏差應(yīng)小于 2%。另外，還需要對裝備了多葉準(zhǔn)直器和電子射野成像裝置這些附件單獨(dú)進(jìn)行性能誤差測試。

1.3.4 CBCT的圖像質(zhì)量檢測

表示圖像質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)分別為低對比度分辨力、空間分辨率、密度均勻性和幾何失真度。做該項檢查時，先將3D模體Catphan CTP503 模體在機(jī)頭下借助激光燈和水平尺調(diào)整好位置，選取CBCT掃描參數(shù)，然后進(jìn)行CBCT掃描，并對重建圖像進(jìn)行分析。 要求低對比度分辨力、密度均勻性≤1.5%，空間分辨率的可見線對數(shù)目≥10對,幾何失真度≤1mm。

1.3.5 kV級、MV級系統(tǒng)中心的重合性精度檢測

在IGRT系統(tǒng)中，kV級系統(tǒng)與MV級系統(tǒng)中心的重合性將直接影響圖像的匹配精度。檢測時利用Single Ball-bearing模體，將其固定于床面，用激光燈對準(zhǔn)和調(diào)整模體上金屬球的幾何中心，利用EPID系統(tǒng)分別在0°，90°，-90°，180°各拍攝兩張平片，然后傳輸至XVI軟件進(jìn)行分析。若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值0.1 mm，則進(jìn)機(jī)房調(diào)整模體上螺旋測微尺，進(jìn)而調(diào)整金屬球的位置，再進(jìn)行第二次EPID曝光，直至兩中心重合誤差小于0.1 mm，才認(rèn)為模體金屬球的中心與MV級系統(tǒng)中心重合，即金屬球的位置是MV級系統(tǒng)的空間位置。接著使用CBCT掃描模體，采用手工匹配方法，與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模體圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。如果在x、y、z三個方向上的誤差均小于0.5 mm，則可認(rèn)為kV系統(tǒng)與MV系統(tǒng)的中心重合。若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值，那則應(yīng)盡快反饋給醫(yī)院的工程師。

2 結(jié)果

2.1 系統(tǒng)的安全質(zhì)控規(guī)范如表1所示。我院IGRT系統(tǒng)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而且定期檢測，保證系統(tǒng)的安全。

表1 系統(tǒng)的安全質(zhì)控規(guī)范

2.2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證如表2所示。我院IGRT系統(tǒng)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而且每周檢測一次，保證機(jī)械精度的準(zhǔn)確性。

2.3 CBCT圖像質(zhì)量檢測過程如圖1、圖2所示，分別代表低對比度分辨力、空間分辨率的檢測過程。我院IGRT檢測能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，檢測頻度為每周檢測一次。基本能保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，也為擺位誤差的測量和校正提供了放心的工具。

表2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證規(guī)范

圖2 CBCT空間分辨率的檢測結(jié)果

2.4 kV級系統(tǒng)中心與MV級系統(tǒng)中心的重合性

由于CBCT在進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)掃描的時候，XVI系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心會因重力作用隨機(jī)架運(yùn)動時發(fā)生細(xì)微的改變，從而影響圖像與計劃CT圖像的匹配精度。因此，經(jīng)過質(zhì)控程序，兩中心的位置差異在x、y、z方向上均小于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)值0.5 mm。檢測結(jié)果如圖3所示。

3 討論

隨著放射腫瘤技術(shù)的發(fā)展，圖像引導(dǎo)治療設(shè)備越來越顯示出其在精確放射腫瘤治療中的重要性，本文討論了圖像引導(dǎo)設(shè)備的質(zhì)量保證體系，其建立標(biāo)準(zhǔn)及測試精度要求。結(jié)合我科的工作實(shí)踐，闡述了直線加速器系統(tǒng)和圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的主要質(zhì)控項目，IGRT系統(tǒng)要求的精度相對于常規(guī)質(zhì)控的精度要高。因此，我們在做好常規(guī)質(zhì)控的同時，對新技術(shù)新設(shè)備的質(zhì)量控制也要及時完善，為患者提供一個放心的工具，為精確放射治療的劑量準(zhǔn)確性保駕護(hù)航。

圖3 CBCT的kV中心與MV中心的匹配圖

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2014-06-08

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