OUR-XGD/AP型頭部伽瑪刀靶點位置精度測試分析

吳林軍 陳海寧 黃夢嬌 王雪琪

伽瑪刀立體定向放射治療根據半圓弧等距離聚焦原理，利用多束高能γ射線從不同方向匯聚于焦點，產生一個邊緣劑量梯度大、中心強度高的劑量場，對置于焦點處的病灶實施一次性大劑量照射，使得病灶組織發生放射性壞死，達到治療目的。同時，焦點周邊劑量快速衰減，可以保證病灶周圍的正常組織接受的劑量在安全范圍內，避免不必要的放射性損傷和嚴重并發癥[1]。由于伽瑪刀立體定向放射治療的特點，精確定位和準確走位則成為治療成功與否的關鍵。

OUR-XGD/AP型伽瑪刀是深圳奧沃醫學研發的一款新型頭部伽瑪刀，配備自動擺位系統（APS），配合治療床可進行三維運動，在治療多靶點病例過程中自動切換靶點坐標。一旦進入自動治療程序，每個靶點位置誤差取決于電氣系統控制下治療床和APS的機械走位精度，缺少人為驗證，因而對 APS系統連續機械走位精度提出了更高要求。廠家出具的精度驗證報告只針對單靶點進行誤差分析，不符合臨床治療中病例多靶點的情況。本文使用膠片法測試機械定位精度，并利用有機玻璃球模模擬伽瑪刀實際治療過程[2]，測試多靶點位置精度和穩定性，為臨床治療提供依據。

1 材料和方法

1.1 檢測儀器和設備 焦點測量棒和固定支架，直徑150 mm有機玻璃球模，立體定位框架，RTQA2膠片，Phantom 9900XL掃描儀，Photoshop 7.0。

1.2 檢測項目和方法

1.2.1 機械定位精度 于2016年10月-11月間連續5周使用膠片法對機械定位精度進行水平面和垂直面兩次測量。測量水平面機械定位精度時將焦點測量棒水平固定，將2 cm×2 cm大小的RTQA2型膠片置于焦點測量棒槽中，打孔標記，作為機械中心。焦點測量棒固定在APS定位支架上，由治療床和APS系統運動送至劑量場焦點中心。使用4 mm準直器照射150 s后取出膠片進行處理。經掃描儀掃描和Photoshop 7.0處理[1]后得到方向和方向的等中心誤差和。測量垂直面機械定位精度時將焦點測量棒垂直固定，其他操作相同。垂直面機械定位精度測量可以得到X方向和Y方向的等中心誤差△X2和△Y。對△X1、△X2取較大值，利用公式計算總差值：

1.2.2 多靶點位置精度 使用標準人頭球模模擬患者，測量治療過程多靶點位置精度。首先測量多靶點在水平面（X方向和Z方向）的位置精度。將RTQA2型膠片剪成4 cm×4 cm大小。在膠片背面分散布置四顆金屬粒（尺寸約為1 mm×1 mm），彼此相距約1.5 cm。將帶有金屬粒的膠片置于球模暗盒中，并插入球模。將球模裝入立體定位框架，調整球模位置使得暗盒水平后用頭釘固定。對球模進行2 mm層厚無間斷CT掃描。膠片上植入的金屬顆粒在CT圖像上顯影為圓形亮斑。利用TPS制定計劃，在四個亮斑中心位置分別布置靶點，每個靶點選用4 mm準直器照射約140 s。照射結束后取出膠片，經掃描和圖片處理得到水平面上四個計劃靶點位置與實際照射野中心位置的平均誤差△X1和△Z。測量多靶點在垂直面上（X方向和Y方向）的位置精度時，將暗盒位置調整為垂直方向再固定球模，在TPS計劃階段設置一個8 mm準直器，三個4 mm準直器，其余操作同上。得到垂直方向計劃靶點位置與實際照射野中心位置的平均誤差△X2和△Y，對兩次測量△X1、△X2取較大值，計算綜合誤差。

2 檢測結果

2.1 機械定位精度 機械精度定位片見圖1。水平方向的焦斑為橢圓形，并帶有四條尾影，垂直方向定位片上的劑量焦斑為圓形。X、Y和Z方向機械中心與劑量場焦點中心的坐標差值見表1。計算總差值△r=0.28 mm，達到國家標準[3]。

圖1 水平方向定位片（a）和垂直方向定位片（b）

表1 機械定位精度誤差（mm）

2.2 多靶點位置精度 多靶點位置精度檢測膠片見圖2。測得X、Y和Z方向計劃靶點位置與實際照射野中心位置的誤差見表2。為了評估實際治療時的最大可能誤差，計算綜合誤差時，使用較大的差值△X1。Z方向誤差較大，是CT進行軸位斷層掃面重建的必然結果[4]。計算綜合誤差△R=0.913 mm，小于1 mm。

圖2 多靶點位置精度檢測膠片：水平方向（a）和垂直方向（b）

表2 多靶點位置精度誤差（mm）

3 討 論

機械定位精度是伽瑪刀立體定向放射治療精度的基礎。通過對連續5周檢測結果進行分析，OUR-XGD/AP型伽瑪刀的機械定位精度總誤差在0.28 mm內，滿足要求。由于機械定位精度受溫度、濕度、重力等因素的影響，在伽瑪刀長期使用過程中，要注意保持機房恒溫恒濕，同時需要定期進行機械定位精度檢測。若出現較大誤差（＞0.5 mm），則應及時調整等中心坐標，避免治療偏差。

模擬治療的靶點位置精度反映了實際治療過程中計劃靶點位置與實際照射野中心的偏差，能夠為評價治療效果提供直接的依據。靶點位置誤差是整個伽瑪刀治療過程中各個環節誤差的綜合，包括CT定位誤差、圖像處理誤差、擺位誤差、機械定位誤差以及APS等機械運動的誤差等，其中每一步的誤差放大都會對靶點位置誤差產生影響。檢測多靶點位置誤差可以對整個伽瑪刀治療系統的精度和APS系統連續走位下機械精度穩定性進行驗證，為臨床治療提供依據。與廠家僅測試單一靶點位置精度不同，本文采用的多靶點位置精度測試方法更貼近真實的治療過程。檢測結果顯示OUR-XGD/AP型伽瑪刀多靶點綜合誤差小于1 mm，精度達到國家標準。本次檢測利用CT掃描獲得圖像，來自于影像的定位誤差較小。在臨床實際治療中，更多的是利用MRI圖像進行定位，可以通過選擇恰當的掃描序列和優化掃描參數，減小MRI定位的空間誤差[5]。