MV級(jí)成像與kV級(jí)成像對(duì)患者吸收劑量的影響

曾 彪，吳智理

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療綜合科，湖南長(zhǎng)沙410013)

MV級(jí)成像與kV級(jí)成像對(duì)患者吸收劑量的影響

曾 彪，吳智理

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療綜合科，湖南長(zhǎng)沙410013)

目的:測(cè)量MV級(jí)成像和kV級(jí)成像這兩種不同圖像引導(dǎo)方式下患者受到的吸收劑量。方法:采用kV級(jí)的CBCT 獲取三維圖像，測(cè)量模體中不同點(diǎn)的吸收劑量；分別使用MV 和kV 級(jí)X 線獲取二維圖像，測(cè)量模體中不同點(diǎn)的吸收劑量。結(jié)果:三維kV級(jí)CBCT 成像，吸收劑量在中心為0.422cGy。二維 kV成像，中心吸收劑量為0.071cGy；二維MV成像，模體中心為9.141 cGy。結(jié)論:kV級(jí)XVI系統(tǒng)比EPID 系統(tǒng)成像劑量更低，圖像質(zhì)量更好。kV級(jí)CBCT 在圖像引導(dǎo)的擺位驗(yàn)證是可行的，患者的不必要受照劑量低。治療過(guò)程中應(yīng)選擇合適的圖像引導(dǎo)方式和掃描參數(shù)，確保患者在IGRT的過(guò)程中受到不必要的輻射劑量。

CBCT；吸收劑量；EPID

0 前言

近年來(lái)，隨著放射治療的發(fā)展，為了解決靶區(qū)位置不確定等問(wèn)題， 將直線加速器與影像設(shè)備相結(jié)合，借助CT或者超聲等影像技術(shù)，每次治療前或治療中采集相關(guān)的影像學(xué)信息來(lái)確定治療靶區(qū)和重要器官的結(jié)構(gòu)、位置是否與治療前計(jì)劃信息一致,測(cè)量各種誤差并對(duì)其進(jìn)行糾正， 從而引導(dǎo)放射治療，這就是圖像引導(dǎo)的放射治療(IGRT)。我院引進(jìn)了瑞典Elekta公司生產(chǎn)的配備有圖像引導(dǎo)功能的Synergy 直線加速器治療系統(tǒng)，由數(shù)字化加速器和放射治療頭以及具有完整圖像功能的XVI系統(tǒng)、EPID系統(tǒng)組成。XVI系統(tǒng)由kV級(jí)的錐形束CT(Cone-beam CT，CBCT)，非晶硅數(shù)字化X射線探測(cè)板和計(jì)算機(jī)工作站及圖像處理軟件組成，具有攝片、透視和容積成像三種功能。EPID是由非晶硅平板構(gòu)成，具有MV級(jí)拍片功能。IGRT系統(tǒng)在做位置驗(yàn)證的同時(shí)，也會(huì)施加給患者額外的照射劑量。在患者整個(gè)放療過(guò)程中，每周會(huì)有2次左右的位置驗(yàn)證，必要時(shí)甚至要求每次治療前都進(jìn)行圖像引導(dǎo)，對(duì)此需要我們對(duì)IGRT 的成像劑量加以研究。測(cè)量仿真人體模形中心點(diǎn)的成像劑量大小及區(qū)別，為患者的受照劑量提供良好的數(shù)據(jù)依據(jù)，為圖像引導(dǎo)的開(kāi)展提供劑量學(xué)支持。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備和儀器

測(cè)量采用德國(guó)PTW 公司生產(chǎn)的與30013 型電離室和UNIDOS劑量?jī)x。模體選用成都產(chǎn)仿真人體模。本研究在Elekta Synergy直線加速器上進(jìn)行。kV 級(jí)二維圖像和三維圖像的獲取采用該加速器的XVI系統(tǒng)，XVI系統(tǒng)是直接整合到加速器上與加速器機(jī)頭成90°的kV 級(jí)X 射線源和數(shù)字化X 射線探測(cè)板。MV 級(jí)二維圖像的獲取采用Elekta Synergy 6 MV 治療用X 射線和EPID非晶硅平板。測(cè)量點(diǎn)為模體的中心點(diǎn)。具體測(cè)量過(guò)程如圖1所示。

圖1 kV級(jí)成像劑量的測(cè)量過(guò)程

1.2 kV級(jí)CBCT 三維圖像的獲取與成像劑量測(cè)量

CBCT 是利用kV 級(jí)X 射線源旋轉(zhuǎn)一周獲取仿真人體模中一定體積的CT 圖像并重建出三維模型。獲取模體的CBCT掃描的成像劑量測(cè)量過(guò)程如下： 利用激光燈，將仿真人體模中心置于加速器的等中心處， 連接好電離室。展開(kāi)XVI 系統(tǒng)，選用全扇形掃描模式，選擇合適的濾線器，以2.5 mm的層厚重建圖像。機(jī)架以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°掃描，電離室測(cè)量出模體中的成像劑量。三維成像圖像如圖2所示。

圖2 kV級(jí)CBCT三維成像圖

1.3 二維圖像的獲取與成像劑量測(cè)量

利用Elekta Synergy直線加速器影像系統(tǒng)實(shí)時(shí)攝取一對(duì)MV級(jí)、kV級(jí)的正交二維圖像，用來(lái)與計(jì)劃系統(tǒng)生成的DRR 圖像進(jìn)行比較。本研究中兩個(gè)正交的射野均采用0°和90°野，從前后方向和左右方向拍攝。測(cè)量過(guò)程如下：將仿真人體模擺好位，連接好電離室。MV級(jí)圖像是使用EPID 采集的，加速器照射野為20×20 cm，機(jī)架角0°，6 MV 高能X 線5MU 照射。kV級(jí)圖像是使用XVI采集的，展開(kāi)XVI系統(tǒng)， 選擇曝光條件120kV 、80mA、80ms， 拍片模式下，準(zhǔn)直器、濾線器選擇M20、F1，在0°和90°分別獲取一幅kV 圖像，同時(shí)測(cè)量中心點(diǎn)的吸收劑量。

2 結(jié)果

在測(cè)量過(guò)程中，有一點(diǎn)要特別注意，就是劑量?jī)x量程的選擇，kV 圖像宜選擇低量程，而MV 圖像宜選擇中高量程。這樣能保證測(cè)量結(jié)果的精確度。表1 給出了仿真模體中kV級(jí)和MV成像下劑量的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果顯示，MV級(jí) 成像模式下，中心吸收劑量為9.141 cGy；kV級(jí)成像模式下，中心吸收劑量為0.071cGy。此兩種二維圖像引導(dǎo)方式的成像劑量差異相當(dāng)顯著， 后者不及前者的1%。對(duì)于三維kV級(jí)CBCT 圖像，其成像劑量的測(cè)量結(jié)果是， 模體中心的吸收劑量為0.422cGy。

3 討論

MV級(jí)的EPID 系統(tǒng)利用加速器的治療射線來(lái)驗(yàn)證射野的大小并指導(dǎo)擺位， 它作為一種簡(jiǎn)單實(shí)用的IGRT 方式得到廣泛的應(yīng)用。但是他的缺點(diǎn)是圖像對(duì)比度低，分辨不清；另外，他的成像劑量太高，患者受到不必要的照射太多。XVI系統(tǒng)的kV 級(jí)X 射線具有較高的空間和密度分辨率，圖像質(zhì)量好，軟組織成像清晰，圖像質(zhì)量好；而且能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行XVI圖像與治療計(jì)劃系統(tǒng)的DRR 圖像以及CT模擬 圖像的3D 配準(zhǔn)，大大提高了在線校正，離線校正的精度。雖然MV級(jí)EPID 成像劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于XVI的成像劑量，但是采用治療射束采集的EPID 圖像所帶來(lái)的額外照射劑量可以包含到患者的治療計(jì)劃中，如果使用者能根據(jù)測(cè)量出的劑量，有效的利用到患者的治療計(jì)劃中，就能夠保證患者的治療安全。與之不一樣的是，kV 級(jí)的X線的生物效應(yīng)與治療用的MV級(jí)X 線不同， 所以不能把成像劑量直接把他包含到患者的治療計(jì)劃中。不過(guò)kV 級(jí)X 線成像劑量低的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。但是由于CBCT 使用次數(shù)多,由于在進(jìn)行CBCT 掃描的過(guò)程中掃描的范圍比較大，一些重要的器官也都包含在里面，整個(gè)治療期間的累加劑量不能忽視。

表1 IGRT成像劑量結(jié)果

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2014-06-11

TH774

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1002-2376(2014)08-0021-02