DR在矩陣劑量儀精確對位中的應用

摘 要：針對矩陣劑量儀采用y指數分析法進行劑量驗汪（通過率達9 0%），儀器對位精度要求需達到0.2 mm的情況，為解決儀器外殼劃線與探測器位置中心線對位誤差帶來了劑量驗汪誤差，采用DR（直接數字化X射線攝影）系統攝像，儀器對位誤差達到0.2mm，保證劑量驗汪對陣列探測器中心位置與等中心的精確對準要求，劑量驗證y指數通過率達到95%以上。

關鍵詞：調強放射治療；劑量驗證；矩陣劑量儀；DR系統

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5124（2015）02-0019-03

引 言

近年來，調強放射治療（intensity-modulated radia-tion therapy，IMRT）技術在我國大量開展，該技術原理是使高劑量區的劑量分布形狀在三維方向上與腫瘤（靶區）的形狀一致，每個射野內各點的輸出劑量率能按要求進行調整。在整個放射治療過程中，放射治療計劃是極其重要的環節，其劑量驗證工作直接關系到治療效果。矩陣劑量儀是用于加速器常規檢測以及調強放射治療劑量分布測量和劑量收稿日期：2014-10-17：收到修改稿日期：2014-11-28基金項目：固家重大科學儀器設備開發專項（2013YQ090811）作者簡介：龔嵐（1982-），女，四川成都市人，助理研究員，碩士，主要從事電離輻射探測器研發工作。驗證的專用儀器。矩陣劑量儀探測器中心的有效確定是其測量的關鍵，如果對位不準確則會帶來很大的測量誤差，增大加速器常規檢測（均整度、對稱性、重合性）的系統誤差，而在劑量驗證過程中也嚴重影響了y通過率，導致無法進行放療計劃的劑量驗證測量。本文采用直接數字化X射線攝影（DR）系統攝像，有效解決矩陣劑量儀對位誤差的問題，使其達到0.2mm的準確度。

1.驗證判別方法原理

劑量驗證的計算方式通常有以下3種：

l）DTA（distance to agreement）方法。對劑量分布平緩的區域較敏感，適用于劑量分布陡峭的區域，但微小的位置偏移會造成較大的誤差。

2）百分劑量比較法（dose deviation）。對劑量陡峭的區域敏感，適用于劑量分布較為平緩的分布，微小的劑量差異會造成較大的誤差。

3）y指數分析法。因為在劑量梯度較大的區域，不易以劑量差別為判別標準，在劑量變化比較平緩的區域，位置差別不好判斷；而y指數判別方式則可以兼顧劑量變化平坦和陡峭區域，故本文采用y指數分析法進行研究。

圖1中黑色圓點為探測器位置，即測量點，空心圓為計劃點，治療計劃默認以Imm間隔輸出劑量分布。可以看出，1mm的圓包括4個計劃點，2mm的圓包括12個計劃點，3 mm的圓包括28個計劃點，常采用3mm距離作為判別條件，則測量點需同28個計劃點做比較。

y指數按照下式計算：式中：ΔD——測量劑量值和計劃劑量值的相對偏差；

ΔADmux——設定的最大劑量偏差，通常為3%；

Δx——測量點與計劃點的x坐標位置的偏差；

Δy-測量點與計劃點的y坐標位置的偏差；

Δd-設定的最大位置偏差，通常設定為3mm。

判別結果如下：

y≤1時，則該點驗證通過。

y>l時，則該點驗證不通過。

2.驗證實驗

2.1 實驗設備

矩陣劑量儀是劑量分布測量及驗證的專用儀器，主要技術指標如下：

1）有效測量面積為280mmx280mm；

2）1600個半導體探測器矩陣排列，40x40，行列間距均為7mm；

3）探測器有效輻照面積為lmmxlmm；

4）測量范圍：0～300cGy；

5）射線類型：1.25 MeV60Co和高能光子束；

6）劑量線性<0.5%（>20cGy）；

7）測量重復性<0.5%（>20cGy）。

直接數字化X射線攝影系統（direct digilal X-rayradiography，DR）由電子暗盒、掃描控制器、系統控制器、影像監示器等組成，直接將X線光子通過電子暗盒轉換為數字化圖像，是一種廣義上的直接數字化X線攝影。該系統具有分辨力高，圖像清晰、細膩等特點，能夠實時顯示數字圖像，并能用較小的X射線劑量得到高清晰的圖像。采用的DR X光機符合JJG1078-2012《醫用數字攝影（CR、DR）系統X射線輻射源計量檢定規程》的要求，采用電荷耦合元件（CCD）攝影，主要參數如下：

1）探測器材料為碘化銫熒光屏；

2）最大射野范圍為440mmx440mm；

3）固有濾過（75kV）：ImmAl；

4）圖像輸出灰階≥16bit；

5）低對比度分析率≤1.1%；

6）空間分辨率>20Lp/cm；

7）均勻性≤2.14%；

8）能量：50～150kV；

9）mAs范圍：1～400mAs；

10）曝光時間：5～6400ms。

2.2 對位測試方法

將矩陣劑量儀放在臺上，中間標記線上放一條小鋼條（Imm粗），該鋼條厚度為lcm，X射線不能穿過鋼條留下影像。為了使圖像清晰，調節曝光能量，得到最佳成像條件：70kV，lOmA，Sms。曝光后得到鋼條和探測器疊加的成像，如圖2所示，將圖放大如圖3所示，可以看出電路板探測器中心線和外面刻度線位置偏移，用DR軟件自帶的長度測量工具測量得出鋼條和探測器中心間距為7mm，則可以算出中心間偏差為1.4mm，調節好電路板位置，重新拍片得到刻度線和探測器中心的重合圖片見圖4、圖5，由尺子精確測量，誤差控制在0.2mm范圍內。

2.3 驗證實施

在進行驗證前，需將固態水模體和矩陣劑量儀裝配后進行CT掃描，并在此CT圖像上進行放療計劃設計。將已經刻度好的矩陣劑量儀放在加速器治療床上。將加速器光野十字線和矩陣劑量儀表面中心線重合，調節至水平，并將左右定位激光線與劑量儀兩側標記刻度線重合。調節源皮距（SSD）為100Cm，并在儀器上擺放固態水模體，其厚度為5cm。為了輸出穩定，在正式測量前儀器需預熱和預照射，準備完畢，在加速器上導入設計好的治療計劃，按照計劃對體模實施正面照射。

2.4 驗證結果

束流照射后，比較二維陣列劑量測量平面分布結果與計劃系統模體中計算平面結果，定量評估其絕對劑量驗證情況。治療計劃劑量分布和測量計量分布如圖6和圖7所示。分別對DR對位前和對位后做驗證實驗，得到在DR對位前y指數通過率為88.1%（見圖8），若采用推薦的y指數通過率90%作為參考，則對位前驗證不通過，而DR對位后得到y指數通過率為99.4%（見圖9），驗證通過。實驗表明，DRX光機照射精確對位后，消除了儀器內外等中心錯位帶來的誤差，提高了驗證通過率。帶來的劑量驗證誤差，本文采用DR（直接數字化X射線攝影）系統攝像，能夠精確調整探測器中心位置，儀器對位誤差<0.2mm，對劑量驗證的對位精度提供了保障，提高驗證中y指數通過率，并對加速器的絕對測量和日常檢測提供了保障。