Versa HD 醫用直線加速器治療床自動移位的系統誤差

王凱，吳嘉慧，黃起楨，吳燕斌

福建醫科大學孟超肝膽醫院放療科 （福建福州 350025）

隨著醫學影像技術、計算機技術和立體定位技術水平的提高以及放射生物學等學科研究的進展，放射治療已邁入腫瘤精確治療的時代，而圖像引導放射治療從理論上已經減少甚至消除了擺位誤差對放射治療效果的影響。近年來，圖像引導技術迅速發展，其定位精度可達亞毫米量級[1-3]，自動化治療床的精度也可達亞毫米量級[4-6]。在圖像引導放射治療中，醫師不應根據科室的擺位誤差和器官的移位來確定靶區外放邊界，而應根據每臺設備固有的系統誤差和器官的移位來確定靶區外放邊界。目前，國內外的研究主要集中于擺位誤差的測量[7-9]，關于系統誤差及其劑量準確性方面的研究較少，本研究通過測量治療床自動移位的系統誤差及該誤差對劑量準確性的影響，為實現精準放射治療提供參考依據，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年6月至2020年7月于福建醫科大學孟超肝膽醫院放療科行圖像引導放射治療的30例肝癌患者作為研究對象，其中男22例，女8例；年齡36～66歲，中位年齡54歲。本研究經醫院醫學倫理委員會批準。

納入標準：（1）病理診斷為原發性肝癌；（2）自愿接受放射治療；（3）自愿參與本研究并簽署知情同意書。排除標準：（1）無法耐受放射治療的患者；（2）合并嚴重肝腎功能衰竭的患者；（3）合并有其他部位惡性腫瘤的患者。

1.2 方法

1.2.1 設備

定位CT 掃描采用荷蘭飛利浦公司型號Brilliance CT Big Bore 的16排大孔徑CT 模擬定位機；放射治療計劃使用瑞典醫科達公司型號Monaco5.11的計劃系統進行設計；采用瑞典醫科達公司型號Versa HD 的醫用直線加速器進行圖像引導放射治療，并使用直線加速器自帶的XVI 圖像引導系統匹配擺位誤差，采用直線加速器自帶的Hexapod 自動化治療床進行自動移位校正擺位誤差；采用德國IBA 公司型號Matrixx 的二維平板矩陣驗證劑量的準確性。

1.2.2 系統誤差分析

放射治療計劃完成后上傳至Mosaiq 腫瘤管理系統，定位圖像從Mosaiq 加載至XVI 系統；首次擺位完成后（由治療室和醫師共同完成），利用XVI系統得到錐形束CT（cone beam CT，CBCT）掃描圖像，CBCT 掃描圖像與定位CT 圖像采用灰度配準的匹配方式獲得左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差（X1，Y1，Z1）；擺位誤差上傳至Mosaiq 腫瘤管理系統，利用Hexapod 自動化治療床進行自動移位校正擺位誤差，然后再進行一次CBCT 掃描，并采用相同的匹配方式得到系統誤差（X2，Y2，Z2）。

1.2.3 系統誤差對劑量準確性的影響

在Monaco 計劃系統中根據患者的治療計劃計算得到QA計劃，利用Matrixx 二維平板矩陣采集實際劑量分布，并利用該設備軟件自帶的γ 分析法比較測量得到的劑量分布與QA 計劃得到的劑量分布，得到一組γ 通過率（3%/3 mm 和2%/2 mm 標準下）。根據系統誤差，治療床分別向三維方向模擬移動測量得到的劑量分布，此劑量分布與QA 計劃得到的劑量分布進行比較，獲得另一組γ 通過率。

1.3 臨床評價

分析擺位誤差和系統誤差，并比較考慮系統誤差與不考慮系統誤差的γ 通過率。

1.4 統計學處理

采用WPS 的工作表格對擺位誤差和系統誤差進行分析，并采用SPSS 19.0統計軟件對γ 通過率進行配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 系統誤差

30例患者的左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差（X1，Y1，Z1） 分 別 為（1.36±3.12 ）mm、（1.25±4.09 ）mm、（0.46±2.27）mm， 系 統 誤 差（X2，Y2，Z2） 分 別 為（0.05±0.50 ）mm、（0.09±0.43 ）mm、（0.01±0.48 ）mm。擺位誤差和系統誤差的散點圖見圖1和圖2。由圖1可知，肝癌放射治療中擺位誤差較大且隨機性較高；由圖2可知，系統誤差的最大值均＜1 mm，證明Versa HD 醫用直線加速器的系統誤差在亞毫米量級。

圖1 擺位誤差散點圖

圖2 系統誤差散點圖

2.2 系統誤差對劑量準確性的影響

考慮系統誤差的γ 通過率均＞95%，且與不考慮系統誤差的γ 通過率比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 我院手術麻醉信息系統與其他臨床信息系統的共享對接

表1 系統誤差對劑量準確性的影響

3 討論

近年來，隨著立體定向體部放射治療技術的廣泛應用，臨床對整個放射治療流程及治療系統的精度提出了更高的要求[10]。擺位誤差是影響調強放射治療精度的重要因素之一，影響擺位誤差的因素包括不同治療師的擺位誤差差異、患者每次治療時的生理差異等[11-13]。有研究顯示，圖像引導放射治療配合自動移位系統可以減少甚至消除擺位誤差，提高放射治療的精度[14-15]。本研究結果顯示，肝癌放射治療中的擺位誤差較大且隨機性較高，若分次治療前未進行圖像引導支持，則難以保證放射治療的精度，且每次治療中治療師需進入機房重新移動治療床，將極大地降低治療效率。

美國醫學物理學協會（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）TG-142號報告[16]中明確要求，開展立體定向放射治療的設備治療床的到位精度應≤1 mm。本研究結果顯示，自動移位后的系統誤差的最大值均＜1 mm，符合上述要求，且該系統誤差具有良好的線性和重復性，表明圖像引導配合自動移位可減少患者擺位誤差的外放，縮小靶區體積，更好地保護重要器官，這也為科室后續開展立體定向放射治療提供了理論依據。需要注意的是，治療床的自動移位是患者接受照射前的最后一個環節，但反復的CBCT 掃描會對患者帶來額外的輻射劑量，尤其是對治療野外毫無遮擋的組織的直接照射累積的劑量有二次致癌的風險，因此，無法實現所有患者自動移位后再進行一次CBCT 掃描驗證。這也提醒物理師在做治療床質量控制時，除檢測手動移床的精度外，要特別注意檢測設備自動移位的精度。

根據AAPM 的建議，在3%/3 mm 和2%/2 mm 標準下，γ 通過率＞90%，治療計劃符合臨床要求[17]。本研究結果顯示，系統誤差引起的γ 通過率（3%/3 mm 和2%/2 mm 標準下）均＞95%，滿足臨床劑量準確性要求，且與不考慮系統誤差的γ 通過率比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。綜上所述，Versa HD 醫用直線加速器治療床的自動移位功能可有效校正擺位誤差，且對劑量準確性無影響，可使誤差控制在亞毫米量級，并可在放射治療全程實施，有利于實現精準放射治療。