基于放射治療圖像引導系統對放療設備進行質控檢查

陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉市中心醫院 放療科，河南 新鄉453000

基于放射治療圖像引導系統對放療設備進行質控檢查

陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉市中心醫院 放療科，河南 新鄉453000

目的探討自制驗證工具與放射治療圖像引導系統配合使用，對直線加速器部分質控項目進行檢測的可行性。方法 根據不同檢測項目放置驗證板，保證束流中心軸垂直于驗證板面，采用不同曝光技術及圖像采集模式拍攝加速器質控驗證片。結果圖像中心十字與束流中心軸和基準圖像中心的一致性均＜2 mm。結論該方法在直線加速器質控項目檢測中操作簡單，結果準確，節省資金。

放射治療圖像引導系統；放射療法；質控檢查；燈光野；輻射野

引言

質量保證和質量控制是放射治療過程中確保治療效果的有效手段[1]，為了保證整個放射治療計劃準確無誤地執行，應定期對放療設備進行質控檢查。目前大多數放療單位采用膠片法對光野射野一致性、星形野、多葉準直器（Multi Leaf Collimator，MLC）葉片位置驗證進行檢測，費用高、損耗機器、且需要專用工具分析[2]；部分單位選用日常參數檢測儀對射野大小、對稱性、平坦度、等參數進行檢測，從光學和劑量學方面進行分析，檢測設備價格昂貴，且無法從影像學方面對加速器等中心、燈光野十字與束流中心的一致性、多葉光柵到位精度、激光定位指示與等中心重合度等機械和幾何性能的質控項目進行檢測分析。床是治療機的重要組成部分，應定期檢查其縱向、橫向、垂直運動范圍和精度，還要注意激光指示與旋轉軸的一致性、旋轉角度的準確性和承重下垂情況，多數單位忽略了治療床的質控檢查。本研究利用自制驗證工具與放射治療圖像引導系統（Image Guided Radiation Therapy System，IGRTS）配合使用，充分利用平板探測器對射線的敏感特性和一定厚度鉛板對射線的阻擋衰減作用[3]，采用單次曝光技術、雙曝光技術、3次曝光技術及多次曝光技術和不同的圖像采集模式，嘗試對直線加速器部分質控項目定期檢測[4]。

1 材料與方法

1.1 材料

直線加速器[Siemens Primus Plus（K）]、放射治療圖像引導系統（平板探測器成像區域為410 mm×410 mm、分辨率為2688×2688 像素、像元大小為154 μm）、三維水箱、自制驗證工具[5]。自制驗證工具簡圖，見圖1，由帶中心十字回形縫隙的鉛板和有機玻璃板等構成。

圖1 自制驗證工具簡圖

1.2 方法

1.2.1 確定射線束流中心軸及驗證板標準圖像采集與應用

驗證板放置方法：保證束流中心軸垂直于驗證板面，機架角度分別為0°、90°、270°、180°，準直器角度分別為0°、45°、90°、315°，射野為15 cm×0 cm，單幅連續采集模式，拍攝跳數為1 MU，SFD=156 cm，拍攝束流中心軸圖像，調整IVS探測板圖像顯示中心十字，使之與束流中心軸重合；射野為25 cm×25 cm，準直器角度為0°、單次曝光模式，分別拍攝不同機架角度的驗證板圖像，使中心十字與IVS圖像顯示中心十字一致，添加至圖像庫用作對比基準圖像[6]，見圖2。

圖2 標準10 cm×10 cm與20 cm×20 cm圖像采集

1.2.2 燈光野與輻射野一致性及MLC的到位精度檢測

將驗證板放置在治療床上、束流中心軸垂直于驗證板面，SSD=100 cm將10 cm×10 cm的燈光野對準驗證板上10 cm×10 cm的標準方野，單次曝光技術拍攝10 cm×10 cm輻射野與基準圖像中標準10 cm×10 cm方野比對，并使用三維水箱采集加速器10 cm×10 cm射野profile數據并分析，確定臨床劑量學中規定的照射野的準確性[7]；連續175個治療日采用單次曝光技術進行燈光野與輻射野一致性檢查，檢測步驟，見圖3；采用多次曝光技術、單幅連續采集模式可以對MLC的到位精度及接縫情況進行檢測[8]。

圖3 單次曝光技術進行燈光野與輻射野一致性檢測步驟

1.2.3 激光線指示準確性及治療床走位精度的檢查

將驗證板放置在治療床上、驗證板面與束流中心軸垂直，拍攝距離：源到驗證板面距離分別為80、100、120 cm，采用多次曝光技術、單幅連續采集模式拍攝激光線指示與束流中心軸、治療床旋轉軸及機架旋轉軸重合性驗證片，同時記錄準直器旋轉角度、治療床旋轉角度顯示；治療床在橫向、縱向及垂直方向分別移動1、2.5、5 cm，拍攝治療床移動精度驗證片。

2 結果

均使用IVS圖像對比軟件分析結果，見圖4。

（1）在機架垂直、水平4個位置，圖像顯示中心十字與束流中心軸和基準圖像中心十字的一致性均＜2 mm，達到直線加速器質量保證質量控制指標，見圖4a、4b。

（2）燈光野與輻射野一致性檢查，10 cm×10 cm射野X方向和Y方向數據為9.8 cm和10.1 cm，與三維水箱采集10 cm×10 cm射野X方向和Y方向的半高寬分別為9.8 cm和10.08 cm一致；其中X1數值為4.99 cm、X2數值為4.91 cm 、Y1數值為4.90 cm 、Y2數值為5.00 cm，MLC到位精度＜2 mm，見圖4c、4h。

（3）在有效治療范圍內，激光線指示與束流中心軸、治療床旋轉軸及機架旋轉軸一致性檢查符合程度均＜2 mm，見圖4d；準直器旋轉角度為45.33°、90.25°，治療床旋轉角度為44.84°、90.30°與數顯指示基本一致，精度誤差＜0.5°，見圖4e、4f；治療床的橫向，縱向、垂直運動距離分別為1.00、2.51、5.00 cm和1.00、2.50、5.00 cm，1.01、2.51、5.01 cm與數顯指示一致，見圖4g。

3 討論

依據醫用電子加速器輻射源檢定規程對輻射野與燈光野重合性的要求，在正常治療距離、垂直于射線束的平面上的10 cm×10 cm輻射野和相應光野在主軸上的偏離應不超過2 mm[9]。通常用膠片法檢查兩者的符合性，曝光前應在膠片上作出射野周邊和十字線的標記，盡可能與光野邊緣符合，并在膠片上蓋一層建成厚度的固體膜體材料，以減少人為誤差，隨著科學技術的發展，普通醫用X射線感光膠片及洗片設備逐步被淘汰。而使用免沖洗劑量膠片費用高，且損耗機器；使用三維水箱掃描測量照射野特性檢查的單位很少[10]，且不利于燈光野和射野重合性的調校。

圖4 使用IVS拍攝的部分質控項目圖像

通常是通過旋轉準直器，依次在坐標紙上標出相應燈光十字位置的方法，來確定燈光十字與準直器旋轉軸一致；放射治療影像引導系統與自制驗證工具配合使用[11]，創新性的提出采用多次曝光成像技術和單幅連續圖像采集模式，拍攝條件為1 MU[12]、確定射線束流中心軸并調整IVS圖像顯示中心十字與其一致，減小由于采取不同方法確定電子成像系統顯示圖像中心十字的誤差；采用單次曝光模式拍攝自制驗證板圖像，使中心十字與IVS圖像顯示中心十字一致，作為質控檢查基準圖像[13]。

使用IVS軟件測量計算誤差的偏離方向及程度，結果準確、調校方便[14]。每個治療日均拍攝燈光野與輻射野一致性檢查1 min足夠，每天都有質控記錄[15]，分析燈光野與輻射野一致性變劣的趨勢，可以及時發現多葉光柵到位精度的變化，為校準MLC到位精度的頻率提供依據，建議每個治療日做MLC位置初始化，一個月做一次位置校準；每周對治療床走位精度進行檢查，保證按治療床坐標擺位的準確性。

電子成像系統目前已有的報道多為治療位置準確性和重復性、燈光野與輻射野一致性檢查及輻射野劑量學檢查研究，未涉及3次和多次曝光技術在質控檢查方面的應用，該研究僅需將10 cm×10 cm的燈光野對準驗證板上10 cm×10 cm的標準方野，采用單次、1 MU曝光即可完成檢測；采用3次和多次曝光技術和單幅連續圖像采集模式對MLC的到位精度、準直器旋轉角度、治療床旋轉角度、激光線指示準確性及治療床走位精度的檢查，操作簡單方便，可縮短質控檢查時間，節省經費；建議生產廠家開發單幅連續圖像采集模式及相關軟件用于臨床，完善和規范檢測方法，拓展放射治療圖像引導系統應用范圍；驗證工具應規范化生產及擴大臨床應用，降低質控成本，確保醫療質量[16]。

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本文編輯 袁雋玲

Quality Control Inspection of Radiotherapy Equipment Based on Image Guided Radiation Therapy System

CHEN Li-jun, GU Xiao-hua, YANG Liu-qin
Department of Radiotherapy, Xinxiang Central Hospital, Xinxiang Henan 453000, China

ObjectiveTo discuss the possibility of periodical inspection for partial quality control of linear accelerator by combining homemade verification tool and the image guided radiation therapy system. Methods Putting verification plate according to different purposes under conditions that beam central axis was perpendicular to verification plate. Different exposure technique and image acquisition mode were used to capture images of the quality control verification of accelerator.ResultsThe difference between the cross image center and beam axis or reference image center is no more than 2 mm.ConclusionThe method is accurate, economical and practical, and also easy to operate in the application of quality control project inspection of the linear accelerator.

image guided radiation therapy system; radiotherapy; inspection of quality control; light field; radiation field

R814.4

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.01.019

1674-1633(2017)01-0075-03

2016-02-18

2016-03-31

楊留勤，主任醫師，主要研究方向為放射治療。

通訊作者郵箱：yangliuqin8888@163.com