在IGRT系統中實現精確輻射劑量所需質量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(湖南省腫瘤醫院/中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院 放療綜合科，湖南長沙410013)

在IGRT系統中實現精確輻射劑量所需質量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(湖南省腫瘤醫院/中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院 放療綜合科，湖南長沙410013)

目的：本文試圖對IGRT 系統的常規質量保證和質控頻率進行探討，并給出相應的質量保證測試表格。方法：采用Cadphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing phantom, 對機器的放療劑量、圖像質量、圖像采集和匹配精度進行質控內容和方法研究，并建立質控規范。結果：相應的質控項目和質控方法能夠保證我們的IGRT系統得以精確、安全的運行，有助于保證在整個放射治療中的劑量精確性。

放射劑量；質量保證；IGRT

IGRT系統是精確放療有利的工具，可以在治療開始前和治療過程進行射野照片, 通過影像的引導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。但是基于圖像導引的精確放療的潛在風險也是不容忽視的。因此，圖像引導放療設備及其使用過程的質量保證變得非常重要。

1 材料與方法

1.1 IGRT系統的構成

我院2012年引進的Elekta Synergy系統，其中Elekta的Synergy系統由數字化加速器和放射治療頭以及具有完整圖像功能的XVI系統組成。XVI系統由kV級的錐形束CT(Cone-beam CT，CBCT)，非晶硅數字化X射線探測板和計算機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 質控內容及方法

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

1.3.2 機械部件的質量保證

機械部件質量保證要確保直線加速器、XVI系統的發射器和探測器的機械部分滿足廠家和臨床指定目標。在所有機械指標當中，幾何定位精度是一個非常重要的參數，包括治療床的位移精度、治療頭的旋轉精度、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。

1.3.3 劑量學的質量保證

國際放射單位與測量組織發表了關于放射治療劑量學標準的報告, 明確規定了從放射治療設備的輸出劑量到患者受照射的吸收劑量的測量方法與標準。報告規定了對用于放射治療的 X 射線設備(加速器)和 γ射線設備的輸出劑量特性指標和誤差范圍的要求，指出了放射治療的靶區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。這一結論直到今天仍然是放射治療物理質量保證的基本要求。美國醫學物理協會AAPM和我國的國家標準均要求放療設備輸出劑量特性的偏差應小于 2%。另外，還需要對裝備了多葉準直器和電子射野成像裝置這些附件單獨進行性能誤差測試。

1.3.4 CBCT的圖像質量檢測

表示圖像質量的相關參數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 模體在機頭下借助激光燈和水平尺調整好位置，選取CBCT掃描參數，然后進行CBCT掃描，并對重建圖像進行分析。 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目≥10對,幾何失真度≤1mm。

1.3.5 kV級、MV級系統中心的重合性精度檢測

在IGRT系統中，kV級系統與MV級系統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，用激光燈對準和調整模體上金屬球的幾何中心，利用EPID系統分別在0°，90°，-90°，180°各拍攝兩張平片，然后傳輸至XVI軟件進行分析。若誤差超出標準值0.1 mm，則進機房調整模體上螺旋測微尺，進而調整金屬球的位置，再進行第二次EPID曝光，直至兩中心重合誤差小于0.1 mm，才認為模體金屬球的中心與MV級系統中心重合，即金屬球的位置是MV級系統的空間位置。接著使用CBCT掃描模體，采用手工匹配方法，與系統的標準模體圖像進行配準。如果在x、y、z三個方向上的誤差均小于0.5 mm，則可認為kV系統與MV系統的中心重合。若誤差超出標準值，那則應盡快反饋給醫院的工程師。

2 結果

2.1 系統的安全質控規范如表1所示。我院IGRT系統能夠達到標準，而且定期檢測，保證系統的安全。

表1 系統的安全質控規范

2.2 機械部件的質量保證如表2所示。我院IGRT系統能夠達到標準，而且每周檢測一次，保證機械精度的準確性。

2.3 CBCT圖像質量檢測過程如圖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檢測能夠達到標準，檢測頻度為每周檢測一次。基本能保證系統安全、穩定的運行，也為擺位誤差的測量和校正提供了放心的工具。

表2 機械部件的質量保證規范

圖2 CBCT空間分辨率的檢測結果

2.4 kV級系統中心與MV級系統中心的重合性

由于CBCT在進行空間旋轉掃描的時候，XVI系統的旋轉中心會因重力作用隨機架運動時發生細微的改變，從而影響圖像與計劃CT圖像的匹配精度。因此，經過質控程序，兩中心的位置差異在x、y、z方向上均小于驗收標準值0.5 mm。檢測結果如圖3所示。

3 討論

隨著放射腫瘤技術的發展，圖像引導治療設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設備的質量保證體系，其建立標準及測試精度要求。結合我科的工作實踐，闡述了直線加速器系統和圖像引導系統的主要質控項目，IGRT系統要求的精度相對于常規質控的精度要高。因此，我們在做好常規質控的同時，對新技術新設備的質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確性保駕護航。

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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1002-2376(2014)09-0001-03