基于MV級能量成像的EPID劑量率響應特性測試

魏黎黎，韓 軍，程軍平，張 甜，胡 斌，余 毅

(華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院 放療中心，湖北武漢430023)

基于MV級能量成像的EPID劑量率響應特性測試

魏黎黎，韓 軍，程軍平，張 甜，胡 斌，余 毅

(華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院 放療中心，湖北武漢430023)

目的:探討直線加速器不同劑量率和不同劑量對電子射野影像裝置 (EPID)圖像質量的影響，獲取臨床應用的最佳條件。材料方法:Las Vegas模體在固體水中，分別在不同劑量率條件下輸出1～6mu的劑量，從三個機架角方向拍攝獲取圖像進行分析。并使用頭部假體進行驗證。結果:相同劑量率、不同劑量對圖像影響不明顯;劑量率的差異對圖像影響明顯。結論:150 mu/m和300mu/m的劑量率可獲得較高分辨率與對比度的驗證圖像，適合臨床應用。

電子射野影像裝置;Las Vegas模體;劑量率;圖像質量

IMRT的廣泛應用以及對放療精度的要求，使得驗證圖像的質量顯得尤為重要，射野位置的驗證也成為放射治療質量保證的重要內容［1，2］。在IMRT中，頭部的誤差范圍允許前后，左右，頭腳方向為≤±2mm之內，頸、胸上段食管癌部為前后，左右，頭腳方向≤±3mm之內，在這樣的要求下，圖像驗證是基本的和必要的要求［3，4］。而直線加速器作為MV級高能量的治療機，與物質發生康普頓效應，使得EPID獲取的圖像質量較差，本文主要是探討不同劑量率和不同劑量對EPID圖像質量的影響，以獲取最佳的臨床使用條件。

1 材料與方法

1.1 測量原理

拉斯維加斯（ Las Vegas）圖像質量檢測(calibration phantom assay)模塊是一種專門用于檢測放射平面圖像質量的檢測模塊［5］，其上有28個圓孔，最大直徑14mm，最小直徑1mm，由大到小依次分布;且每個圓比較每一圖像中的圓點成像數目，來分析圖像的空間分辨率和對比度等指標，如圖1所示。

1.2 測量方法

在醫科達直線加速器 (型號Precise)上，使用EPID獲取實驗圖像并使用圖像軟件 (IVIEWGT ELECTRONIC PORTAL IMAGING)來分析圖像。測量方法為:能量6MV，射野25cm×25cm，使用15cm的固體水來模擬人體頭部厚度，固體水中間夾Las Vegas摸體，源至模體距離為SAD=100cm，源至EPID距離為 SSD=140cm，選用0°，90°，270°三個不同機架角度和4檔劑量率 75、150、300和600mu/min，機器輸出劑量為1～6mu。并利用頭模假體來進行檢測，其測量條件同上。

圖1 Las Vegas模塊

2 結果

實驗共獲得45副Las Vegas模體圖像，其中75mu/m劑量率和600mu/m劑量率圖像顯示可以識別12～14個圓點但圓點空間分辨率，對比分辨率，對比度，顯示不清晰，圓點邊緣不銳利。由表1可見。

表1 實驗結果

150mu/m劑量率和300mu/m劑量率顯示可以識別18～20個圓點，空間分辨率，對比分辨率，對比度，等多項指標要好很多，圖2a從75劑量率的圖中可以看到11個圓點，但大部分圓點看不清，圖像中心還出現像容積效應一樣的表現，使圖像中圓點失真，圖像中圓點邊緣和周圍密度融合。由圖2b 150劑量率和圖2c 300劑量率的圖中可以看到較清晰圓點20個，圖像中圓點間分布清晰可見，圖像從左至右第一豎排圓點邊緣銳利;由圖2d 600劑量率圖中可以看到16個圓點，圖像從左至右第二豎排和第四豎排中圓點內部呈現高劑量表現。

圖2 實驗圖像1

研究表明［6，7］Elekta公司的 Precise加速器10MVX射線照射Las Vegas體模獲得的圖像在質量上優于廠商提供的標準圖像，結論每一個放療中心在使用EPID時必須要有一套完整的QA體制，避免用不可靠的工具去檢測，定期進行質量保證與控制是一項重要的工作任務。

根據上述結果，不同的劑量率相同的機器輸出跳數，如果給予的劑量率過高或過低都會對圖像造成影響，在對仿真頭膜 (topslane)進行驗證時，同樣給出了三個不同機架角度:0°，90°，270°; 75mu/min、150mu/min、300mu/min、600mu/min，對頭部采集了3組數據。75劑量率和600劑量率條件下，圖像內部結構接近軟組織部分，顯示高劑量率表現邊緣不銳利。300劑量率條件下圖像對比分辨率升高，對比分辨率越高仿真頭膜顯像越清晰層次感越強，圖像對比度識別好。150劑量率時，頭膜成像邊緣銳利。150劑量率和300劑量率所表現圖像的空間分辨率，對比分辨率，對比度明顯優于75劑量率，600劑量率。

圖3a從75劑量率仿真頭模中分析得到圖中內部接近軟組織部分和中間低密度有融合表現;圖 3b 150劑量率仿真頭模的邊緣銳利，近軟組織部分呈略高劑量表現;圖3c 300劑量率內部接近軟組織部分，空間分辨率，對比分辨率，等多項指標要好很多，是最接近臨床驗證適合圖像;圖3d 600劑量率因劑量率過高使圖像中間部分和兩邊部分呈現高劑量分布，從而丟失仿真頭模圖像中信息，機器輸出跳數不同（1～6mu)對相同劑量率圖像質量的影響不明顯。

圖3 實驗圖像2

這樣做的優點是可以很快定位出所需要驗證圖像參數，提高驗證時間，快速定位出圖像空間分辨率，保證區分最小物體能力以及成像系統觀察細節能力，即可區分兩物體的最短距離，同時也降低患者接受最小的輻射劑量，為配準提供重要幫助，對IMRT驗證精度得到很大提高，很好的保證治療部位準確性。

3 討論

研究表明［8］從臨床工作效率考慮，提取特征的速度比特征解剖部位要快的多但特征點的個數和空間位置對配準效果有影響，重復性不高，從配準的準確性角度考慮，由于解剖部位的信息量比特征點大的多，配準的效果也會好，但EPID圖像中多數骨性標志較小，且因解剖結構模糊，如蝶鞍，棘突等細小器官的提取的誤差點大，配準的準確性就低，因此在這項實驗中對仿真頭膜進行驗證，對頭膜邊緣，頭膜內部結構進行了分析，可以找到很多細小的結構變化，對驗證提供很大幫助，根據病人具體情況給予合適劑量率，達到驗證要求，如針對對邊緣顯示銳利，選用150劑量率，針對對內部結構進行分析，選用300劑量率。

不同劑量率相同的MU從假體頭膜數據中擬定3組數據機架0°150mu/min，4mu;300mu/min，4mu對比度84%，亮度50.5%機架90°150mu/min，4mu;300mu/min，4mu對比度84%，亮度52%機架270°150mu/min，4mu;300mu/min，4mu對比度84%亮度52% 在這基礎上加以 (±5%～8%)調整，獲得內部結構清晰和邊緣銳利的驗證圖像。上述研究結果為后續患者驗證提供參考。

研究比較CR與屏 (銅)片成像增加0.5mm厚度銅材料的濾過板臨床實驗［9］，有助于成像質量的改善。總之大多數文獻和實驗是增加高能射線濾過提高圖像質量，而從上述實驗結果得出改變劑量率同樣可以提高圖像質量，研究表明對于患者的正位和側位圖像能較好的控制擺位誤差［10］;能簡潔快速地驗證光野和射野一致性;能大概地驗證治療計劃系統 (TPS)中調強射野的注量圖;能檢驗多葉準直器 (MLC)的到位精度，充分合理地利用EPID，可在放療中進行多項質量保證，保證精確放療，因此IMRT中圖像驗證是保證醫生，物理師所做工作最后實施的最重要一個環節，如果驗證中心不準確將會使之前工作付之東流，所以在IMRT驗證中獲得一張高分辨率高對比度的圖像，在驗證時可以更快更準的定位出治療位置誤差。

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R815

A

1002－2376(2015)03－0013－03

2015－01－17