六維放射治療床的質量保證

雷偉杰，陸啟勇

徐州醫科大學第二附屬醫院放療中心 （江蘇徐州 221006）

近年來，許多精準放射治療技術，尤其是立體定向放射外科治療（stereotactic radiosurgery，SRS）及體部立體定向放射治療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）技術被廣泛應用于臨床，而確保治療位置的精度成為治療的關鍵[1-3]。圖像引導下的精準放射治療需要對患者體位進行多個方向或角度的在線誤差修正，基于此，可實現6個自由度運動的治療床——六維放射治療床應運而生，且已逐漸成為高檔醫用直線加速器的標準配置。在圖像引導治療模式下，六維放射治療床在線修正擺位等誤差是患者接受治療前的最后環節，各參數的精度和可重復性將直接影響治療計劃的執行精度，因此，必須定期對其進行質量控制和質量保證。

引起六維放射治療床誤差的原因較多[4]，作為最主要的支撐部件，運動磨損老化、重力因素及故障維修等均會使治療床機械精度變差或運動走樣，從而對放射治療產生不良影響甚至導致治療失敗。機器性能檢查（machine performance check，MPC）軟 件 是 集 成VitalBeam 直 線 加速器系統的日檢質量控制軟件，通過電子射野影像系統（electronic portal imaging device，EPID）探測模具位置獲取六維放射治療床數據，確保其在系統要求的精度范圍內運行。我院自2018年10月開始使用瓦里安VitalBeam 直線加速器，本研究用其對六維放射治療床進行了16個月的日常質量保證檢測，通過分析各參數的變化趨勢，評估治療床的精度和穩定性，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 一般材料

六維放射治療床檢測系統主要由六維放射治療床、MPC 軟件、MV 及kV 成像系統、模體及托架等組成，坐標、運動與刻度等均遵循國際標準IEC 61217。六維放射治療床以等中心為基點，可實現側向±24.5 cm、縱向-51.5～93.5 cm 及升降63～170 cm 范圍內的運動，公轉旋轉角度±95°，Pitch 和Roll 達到±3°，床體承重為227 kg。

六維放射治療床在臨床治療模式和維修模式下運動，參數校準在維修模式下進行。需要注意的是，在Pitch 和Roll 旋轉調整時，會影響到床升降、側向或縱向的參數值，為保證治療床在等中心位置不發生改變，床升降、側向或縱向通常需要同時進行運動調整。

1.2 六維放射治療床的校準

在更換六維放射治療床Resolver 或Encoder 等部件時，需要重新校準參數；在對縱向或側向運動任一項進行了校準后，Pitch 和Roll 旋轉必須重新進行校準。

1.3 六維放射治療床的檢測

對于六維放射治療床，應于每日治療前或進行維修、維護后進行檢測，或開展SRS 及SBRT 前進行重復檢測：首先，將IsoCal 模體和托架放于治療床的特定位置，首次檢測需要用激光線對模體進行精確擺位，并將初始值反饋存儲到檢測系統，需要說明的是，床的初始位置不是默認為零，僅是為減少后續檢測的擺位工作，精度與后續結果無直接關系，之后的檢測將默認該位置為初始檢測位置，無需再移動床利用激光燈對模體進行擺位；然后，在操作臺進入MPC 模式，通過采集治療床不同位置模體的MV 和kV 圖像，自動分析檢測設備的若干關鍵指標是否滿足參數標準。

六維放射治療床的檢測通過探測模體位置檢測床在側向5 cm、縱向-5 cm、升降15 cm、公轉-10°、Pitch 3°及Roll -3° 6個維度運動的精度，旋轉位置偏移為床公轉時旋轉中心和等中心的偏移；完成檢測后的測量結果和系統閾值自動進行比較，如果某一項指標超出要求范圍，軟件會以紅叉顯示檢測不通過，具體內容可雙擊檢測項目后點擊查看；質控人員根據具體情況作出直線加速器參數相應的調整、重新檢測或測量通過的決定。

2 結果

六維放射治療床6個維度參數的16個月檢測結果如圖1，床側向、縱向、升降、Pitch、Roll及公轉的最大偏移分別為±0.1 mm、0.2 mm、-0.5 mm、0.04°、-0.05°及-0.05°，旋轉位置偏移最大值為0.3 mm。

圖1 六維放射治療床各參數的檢測值

3 討論

六維放射治療床在線修正擺位是患者接受治療前的最后環節，各參數的精度和可重復性將直接影響治療計劃的執行精度。實踐表明，運動磨損、重力及故障維修等因素可直接影響治療床的治療精度，如治療床等中心、旋轉或移動等機械參數的微小偏差會導致精準治療的實施出現較大的不確定性，因此，對治療床進行日常質量保證檢測以保證SRS 及SBRT 等精準放射治療技術的順利實施非常必要。

SRS 及SBRT 等精準放射治療技術的治療特點是單次劑量及劑量梯度變化均較大，對治療誤差較敏感，可能導致治療失敗等后果[5]，尤其是當危及器官與腫瘤的高劑量區毗鄰時，任何原因引起的偏差都可能引起嚴重的并發癥。Lee 等[6]研究了在肺部腫瘤SBRT 中Roll 旋轉角度對劑量的影響，結果顯示，Roll 旋轉誤差1°的偏差即會引起較明顯的劑量變化，且平移等線性運動無法校準因Roll 等角度造成的誤差。Wang 等[7]研究了在脊髓腫瘤SBRT 中治療床平移和旋轉誤差對劑量分布的影響，結果顯示，治療床2 mm 的擺位誤差會造成靶區劑量出現5%的欠量，危及器官熱點增加25%的劑量，而2°的旋轉誤差對具有多個靶區的計劃劑量影響較大，需要引起重視。本研究結果顯示，六維放射治療床的Pitch、Roll 及公轉的最大偏移角度均低于0.05°，長期穩定性良好，該結果同時支持基于六維放射治療床圖像引導下的無框架腦立體定向放射治療劑量精度要求[8]。另有研究表明，在立體定向放射治療中，與三維放射治療床校正比較，利用六維放射治療床的在線校正可以提高治療計劃的適形指數和靶區劑量[9]。六維放射治療床實現了6個維度上的誤差校正，可進一步提高治療的精度和重復性。

本研究中的MPC 檢測方法僅需幾分鐘即可完成床運動等機械參數的精度檢測，適合每日治療前或在實施SRS 及SBRT 等技術前進行檢測；如果檢測數據波動較大，則表明六維放射治療床可能需要潤滑、除塵或存在故障隱患，需要及時分析處理，必要時重新校準或更換不穩定部件；對于檢測不通過的情況，需認真分析原因并及時處理，待重新檢測，指標正常后才可進行治療。

綜上所述，六維放射治療床各參數具有較高的精度，且運行穩定性良好，可滿足精準放射治療的臨床需求。

［參考文獻］

［1］ 張中柱.中國腫瘤放療設備的進步——中國醫用加速器發展三十年紀[J].中國醫學裝備，2009，6（2）：1-8.

［2］ 張再豐，趙貴詳，羅穎.放射醫療設備的應用安全與質量控制要求[J].中國醫療設備，2010，25（11）：103-104.

［3］ 穆小蘇，皇甫德俊，曹延志.放射診療設備性能檢測的現狀評價分析[J].中國醫學裝備，2013，10（9）：30-32.

［4］ 史國棟，狄小云，單國平.六維床等中心校準以及故障分析[J].醫療衛生裝備， 2013，34（10）：146，148.

［5］ 雷偉杰. 肺癌放射治療中危及器官保護關鍵問題研究[D].合肥: 中國科學技術大學，2017.

［6］ Lee J, Kim JI, Ye SJ, et al. Dosimetric effects of roll rotational setup errors on lung stereotactic ablative radiotherapy using volumetric modulated arc therapy[J]. Br J Radiol, 2015, 88(1055): 20140862.

［7］ Wang H, Shiu A, Wang C, et al. Dosimetric Effect of Translational and Rotational Errors for Patients Undergoing Image-Guided Stereotactic Body Radiotherapy for Spinal Metastases[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 71(4): 1261-1271.

［8］ Sarkar B, Ray J, Ganesh T, et al. Methodology to reduce 6D patient positional shifts into a 3D linear shift and its verification in frameless stereotactic radiotherapy[J]. Phys Med Biol, 2018, 63(7): 075004.

［9］ Boman E, Kapanen M, Laaksomaa M, et al. Treatment accuracy without rotational setup corrections in intracranial SRT [J]. J Appl Clin Med Phys, 2016, 17(4): 86-94.