腫瘤放療驗證片兩種拍攝方法的比較

丁生茍 晏寶林 曹舜翔 金 亮

隨著放療設(shè)備和技術(shù)的飛速發(fā)展，我們對放療精確性的要求也越來越高，但放療過程中諸多不確定因素仍會導(dǎo)致各種治療誤差的產(chǎn)生[1]。目前常用的驗證方法主要是以治療機(jī)載的EPID和膠片為主要載體，以加速器兆伏(megavoltage，MV)級高能X射線來獲得攝野圖像[2]?，F(xiàn)介紹我院采用EPID和慢感光膠片兩種承載方法拍攝腫瘤精確放療驗證片的經(jīng)驗，并進(jìn)行比較。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2008年3月～2010年6月鼻咽癌患者8例，口咽癌患者2例，肺癌患者9例，胸腺瘤患者1例，直腸癌患者7例，宮頸癌患者3例；其中男性21例，女性9例，年齡27～69歲，平均45.7歲。根據(jù)腫瘤的發(fā)生部位將其分為3組：頭部腫瘤10例，胸部腫瘤10例，盆腔腫瘤10例。

1.2 方法

我們在患者治療過程中使用不同的曝光量進(jìn)行拍攝驗證片，并在瑞典Elekta公司的precise型加速器(帶EPID)上分別采用EPID和柯達(dá)慢感光膠片對頭部、胸部、盆腔進(jìn)行呈像。

1.2.1 EPID圖像采集 攝影條件的設(shè)置：我們一般用雙曝光模式，即在Exposure選項中選擇double。特別要注意的是在First Exposure選項中一定要選擇open，其目的是在雙曝光過程中先曝光外擴(kuò)的大野，然后再曝光MLC攝野。注意雙曝光順序不能顛倒，否則MLC攝野清晰度雖然相差無幾，但是外擴(kuò)的大野會呈現(xiàn)曝光不足的效果，清晰度比先曝光大野后曝光小野差很多。拍攝能量我們選擇加速器專門提供的能量check RG。XY增量設(shè)置：Field increment Y,increment X的設(shè)置根據(jù)MLC野面積大小而定，其原則是外擴(kuò)的大野面積經(jīng)過錐形放大后落在EPID信號采集板上時，不能超出EPID信號采集板的有效采集面積。如果超出，iview GT會出現(xiàn)相應(yīng)的報錯，出現(xiàn)這種報錯會對EPID信號采集板造成損害。拍攝劑量：劑量a，reference用2 MU，open用3 MU；劑量b，reference用3 MU，open用6 MU；劑量c，reference用4 MU，open用9 MU。對每個患者分別使用a、b、c 3種劑量組合進(jìn)行拍攝得出3張驗證圖像。圖像清晰度處理：iview GT軟件可以對圖像的灰度和對比度進(jìn)行大幅度調(diào)節(jié)，以及可以對圖像進(jìn)行反轉(zhuǎn)。

1.2.2 膠片圖像采集 攝影條件的設(shè)置：我們使用慢感光膠片結(jié)合高M(jìn)V片盒拍攝驗證片。一般我們將大野面積的X，Y設(shè)置為17 cm，28 cm。這樣即可以滿足驗證野的拍攝，又可以將慢感光膠片等分成兩部分，即1張慢感光膠片可以拍攝2幅驗證片，以免浪費(fèi)膠片。正位片(G0)：將拍片架的片盒夾打到水平位置并把片盒固定好。我們將膠片移到驗證野投影方向上患者的正下方：首先使用左右兩邊激光燈的豎線把膠片在患者頭腳方向上等分，然后使用自制工具使驗證野的中心落在膠片的中心上，最后在患者左右方向上使膠片的邊緣平行治療床的邊緣；這樣可以做到使驗證野落在膠片的正中間，且不會在XY方向上發(fā)生傾斜。調(diào)整好片盒的位置后在片盒上貼區(qū)分患者左右方向的標(biāo)記。拍攝劑量：劑量d，大野用2 MU，小野用1 MU；劑量e，大野用3 MU，小野用1 MU；劑量f，大野用4 MU，小野用1 MU。對每個患者分別使用d、e、f 3種劑量組合進(jìn)行拍攝得出3張驗證圖像。側(cè)位片(G90)：將拍片架的片盒夾打到垂直位置并把片盒固定好，不能發(fā)生傾斜。首先使用左右兩邊激光燈的豎線把膠片在患者頭腳方向上等分，然后使用左右兩邊激光燈的水平線把膠片在患者前后方向上等分，最后使用自制工具使膠片接受射線面與治療床側(cè)面平行。調(diào)整好片盒的位置后在片盒上貼區(qū)分患者90°、270°入射方向的標(biāo)記。拍攝劑量：劑量g，大野用2 MU，小野用1 MU； 劑量h，大野用3 MU，小野用1 MU；劑量i，大野用4 MU，小野用1 MU。對每個患者分別使用g、h、i 3種劑量組合進(jìn)行拍攝得出3張驗證圖像。

自動洗片機(jī)參數(shù)設(shè)置：顯影溫度為35℃～40℃，定影溫度為28℃～35℃，水洗溫度37℃，干燥溫度40℃～65℃，顯影時間為1.5 s。當(dāng)洗片液用了一段時間后將出現(xiàn)老化，洗出的膠片圖像效果欠佳，應(yīng)及時更換洗片藥液。觀片須在高質(zhì)量觀片燈的前提下對室內(nèi)環(huán)境亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)使膠片圖像呈現(xiàn)清晰的視覺效果。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

我們通過采用不同方法獲得驗證圖像的比較得出：EPID驗證圖像質(zhì)量在整體上都大大優(yōu)于慢感光膠片驗證圖像。EPID成像和膠片成像的基本理論一樣，即兆伏級X線透過人體結(jié)構(gòu)形成不同組織密度的X線信息，但采集圖像信息方式不同，EPID使用非晶硅平板探測器，膠片圖像采用慢感光膠片。非晶硅平板探測器與慢感光膠片相比，具有較快的成像速度、良好的空間及密度分辨率、高信噪比、直接數(shù)字輸出等優(yōu)點(diǎn)。非晶硅抗輻射能力強(qiáng)，是理想的X線探測器材料，能適應(yīng)多次曝光攝影和透視的工作需要，在獲取高質(zhì)量動態(tài)影像方面具有優(yōu)勢。非晶硅平板探測器輸出的影像為數(shù)字影像。我們可以通過iview GT軟件對輸出的數(shù)字影像進(jìn)行后處理，使其清晰度達(dá)到最佳。

2.2 驗證圖像比較

EPID頭部、胸部、盆腔圖像的最佳曝光量均為：reference用3 MU，open用6 MU，膠片圖像的最佳曝光量均為：大野用3 MU，小野用1 MU。頭部圖像都可以清晰的看到額竇、外耳孔和頭頸部的骨性結(jié)構(gòu)。EPID圖像的清晰度優(yōu)于膠片圖像，但是對比度劣于膠片圖像，見圖1。胸部兩幅圖像都可以清晰的看到主氣管及氣管分叉、肺尖，EPID胸部圖像隱約可見肺紋理，見圖2。EPID盆腔圖像可以清晰顯示盆腔骨性結(jié)構(gòu)和恥骨聯(lián)合，膠片盆腔圖像僅隱約顯示骨性盆腔和腰椎，見圖3。

圖1 頭部驗證圖像

圖2 胸部驗證圖像

圖3 盆腔驗證圖像

3 討論

在精確放療中，靶區(qū)位置的準(zhǔn)確性尤為重要，而位置準(zhǔn)確性的驗證需要有高清晰度的驗證圖像。隨著電子射野圖像裝置(electronic portal imaging device,EPID)等在線圖像技術(shù)的發(fā)展，圖像引導(dǎo)放療(image guide radiation therapy,IGRT)正逐漸成為放療技術(shù)的1個重要組成部分[3]。目前大部分地區(qū)還是使用EPID和慢感光膠片拍攝驗證片獲得擺位誤差信息。

EPID輸出的影像是數(shù)字影像，可以通過iview GT軟件對輸出的數(shù)字影像進(jìn)行后處理，這樣就大大降低了攝影過程中決定影像清晰度各種因素的要求。此外,iview GT軟件攜帶有驗證圖像與定位圖像比對工具，可以準(zhǔn)確、方便、快捷地得出擺位誤差。

使用慢感光膠片結(jié)合高M(jìn)V片盒拍攝野驗證圖像類似于傳統(tǒng)的放射攝影。影響照片密度的因素主要有攝影距離、被照體厚度及密度。X線強(qiáng)度在空間中的衰減遵循平方反比定律，X線對膠片產(chǎn)生的感光效應(yīng)與攝影距離的平方成反比。為了用較少的曝光量得到較大的照片密度，應(yīng)盡量縮短攝影距離。在放療實際工作中縮短攝影距離及縮短片盒到肢體的距離?？s短片盒到肢體的距離可以減少圖像的模糊度及放大變形。照片影像密度隨被照體厚度和密度增加而降低。人體除骨骼及氣體外，大部分是由水、蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物組成的軟組織，這些化合物的有效原子系數(shù)相差較少，對X線的吸收率接近，其吸收X線的差異是由密度及厚度不同表現(xiàn)出來的。被照體組織對X線的衰減系數(shù)與構(gòu)成該物質(zhì)的密度成正比。人體組織密度越小，X線吸收越少，與高密度組織形成的X線對比度越大[4]。慢感光膠片拍攝驗證片參數(shù)設(shè)置的關(guān)鍵就是曝光量的大小，其主要原因是膠片記錄信息的只讀性，不能進(jìn)行修改，這方面膠片圖像劣于EPID圖像。膠片圖像曝光量的設(shè)置主要依據(jù)患者拍攝部位、患者的體型以及膠片到拍攝部位的距離。膠片到拍攝部位的距離盡可能小，以減少圖像的放大變形和散射線對圖像質(zhì)量的影響。如何根據(jù)患者拍攝部位及體型設(shè)置最佳曝光量主要取決于拍攝人員的經(jīng)驗,一般情況我們對大野用3 MU，小野用1 MU；胸腹部側(cè)位時，偏瘦身材大野用3 MU，小野用1 MU，中等身材大野用4 MU，小野用1 MU，偏胖身材大野用5 MU，小野用1 MU。放療所用射線是高能兆伏級X射線，對骨、肌肉等人體組織的作用主要是康普頓效應(yīng);所用拍攝的圖像質(zhì)量差，組織結(jié)構(gòu)分辨率低。所以我們必須根據(jù)每個患者體型使用最合適的拍攝條件，獲取具有較高對比度的骨結(jié)構(gòu)及軟組織結(jié)構(gòu)清晰的兆伏級X線驗證圖像。

[1]賀曉東.21世紀(jì)放射物理學(xué)的發(fā)展〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2006，15：62.

[2]陳 誠，黃劭敏，鄧小武，等.兆伏級放療射野圖像與模擬圖像自動配準(zhǔn)算法研究〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2010，19(3)：256.

[3]沈 杰，張福泉，邱 杰，等.應(yīng)用EPID對放療擺位誤差的研究〔J〕.中華放射醫(yī)學(xué)與預(yù)防雜志，2006，26：308.

[4]McGarry CK,Grattan MWD,Cosgrove VP.Optimization of image quality and dose for Elekta aS500 electronic portal imaging devices(EPIDs) 〔J〕.Phys Med Biol,2007,52:6865.