在IGRT系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確輻射劑量所需質(zhì)量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(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，湖南長沙410013)

在IGRT系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確輻射劑量所需質(zhì)量保證的研究

曾 彪，龐金猛

(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，湖南長沙410013)

目的：本文試圖對IGRT 系統(tǒng)的常規(guī)質(zhì)量保證和質(zhì)控頻率進(jìn)行探討，并給出相應(yīng)的質(zhì)量保證測試表格。方法：采用Cadphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing phantom, 對機(jī)器的放療劑量、圖像質(zhì)量、圖像采集和匹配精度進(jìn)行質(zhì)控內(nèi)容和方法研究，并建立質(zhì)控規(guī)范。結(jié)果：相應(yīng)的質(zhì)控項(xiàng)目和質(zhì)控方法能夠保證我們的IGRT系統(tǒng)得以精確、安全的運(yùn)行，有助于保證在整個(gè)放射治療中的劑量精確性。

放射劑量；質(zhì)量保證；IGRT

IGRT系統(tǒng)是精確放療有利的工具，可以在治療開始前和治療過程進(jìn)行射野照片, 通過影像的引導(dǎo)可以減少由于擺位或器官移動(dòng)造成的腫瘤位置變化后帶來的放療誤差。但是基于圖像導(dǎo)引的精確放療的潛在風(fēng)險(xiǎn)也是不容忽視的。因此，圖像引導(dǎo)放療設(shè)備及其使用過程的質(zhì)量保證變得非常重要。

1 材料與方法

1.1 IGRT系統(tǒng)的構(gòu)成

我院2012年引進(jìn)的Elekta Synergy系統(tǒng)，其中Elekta的Synergy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)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。

1.2 所需質(zhì)控模體

指形電離室、劑量儀、膠片劑量計(jì)、Catphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing Phantom。

1.3 質(zhì)控內(nèi)容及方法

1.3.1 系統(tǒng)安全性。它既包括人員的安全性，也包括設(shè)備的安全性。人員的安全性包括病人及操作人員的安全，設(shè)備的安全包括成像設(shè)備及周邊設(shè)備的安全性。其中，對設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)安全互鎖的測試可避免損壞設(shè)備的事故；另一方面，對于有輻射性的成像設(shè)備附加探測器來實(shí)時(shí)監(jiān)測輻射劑量，必要時(shí)停止設(shè)備，可防止病人接受不必要的輻射劑量。

1.3.2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證

機(jī)械部件質(zhì)量保證要確保直線加速器、XVI系統(tǒng)的發(fā)射器和探測器的機(jī)械部分滿足廠家和臨床指定目標(biāo)。在所有機(jī)械指標(biāo)當(dāng)中，幾何定位精度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，包括治療床的位移精度、治療頭的旋轉(zhuǎn)精度、激光定位精度等，一般都要求±2 mm，而角度誤差一般都要求在±0.5°以內(nèi)。

1.3.3 劑量學(xué)的質(zhì)量保證

國際放射單位與測量組織發(fā)表了關(guān)于放射治療劑量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告, 明確規(guī)定了從放射治療設(shè)備的輸出劑量到患者受照射的吸收劑量的測量方法與標(biāo)準(zhǔn)。報(bào)告規(guī)定了對用于放射治療的 X 射線設(shè)備(加速器)和 γ射線設(shè)備的輸出劑量特性指標(biāo)和誤差范圍的要求，指出了放射治療的靶區(qū)劑量精度必須保證在誤差小于 5%水平, 才能保證治療的腫瘤控制率。這一結(jié)論直到今天仍然是放射治療物理質(zhì)量保證的基本要求。美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會(huì)AAPM和我國的國家標(biāo)準(zhǔn)均要求放療設(shè)備輸出劑量特性的偏差應(yīng)小于 2%。另外，還需要對裝備了多葉準(zhǔn)直器和電子射野成像裝置這些附件單獨(dú)進(jìn)行性能誤差測試。

1.3.4 CBCT的圖像質(zhì)量檢測

表示圖像質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)分別為低對比度分辨力、空間分辨率、密度均勻性和幾何失真度。做該項(xiàng)檢查時(shí)，先將3D模體Catphan CTP503 模體在機(jī)頭下借助激光燈和水平尺調(diào)整好位置，選取CBCT掃描參數(shù)，然后進(jìn)行CBCT掃描，并對重建圖像進(jìn)行分析。 要求低對比度分辨力、密度均勻性≤1.5%，空間分辨率的可見線對數(shù)目≥10對,幾何失真度≤1mm。

1.3.5 kV級(jí)、MV級(jí)系統(tǒng)中心的重合性精度檢測

在IGRT系統(tǒng)中，kV級(jí)系統(tǒng)與MV級(jí)系統(tǒng)中心的重合性將直接影響圖像的匹配精度。檢測時(shí)利用Single Ball-bearing模體，將其固定于床面，用激光燈對準(zhǔn)和調(diào)整模體上金屬球的幾何中心，利用EPID系統(tǒng)分別在0°，90°，-90°，180°各拍攝兩張平片，然后傳輸至XVI軟件進(jìn)行分析。若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值0.1 mm，則進(jìn)機(jī)房調(diào)整模體上螺旋測微尺，進(jìn)而調(diào)整金屬球的位置，再進(jìn)行第二次EPID曝光，直至兩中心重合誤差小于0.1 mm，才認(rèn)為模體金屬球的中心與MV級(jí)系統(tǒng)中心重合，即金屬球的位置是MV級(jí)系統(tǒng)的空間位置。接著使用CBCT掃描模體，采用手工匹配方法，與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模體圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。如果在x、y、z三個(gè)方向上的誤差均小于0.5 mm，則可認(rèn)為kV系統(tǒng)與MV系統(tǒng)的中心重合。若誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值，那則應(yīng)盡快反饋給醫(yī)院的工程師。

2 結(jié)果

2.1 系統(tǒng)的安全質(zhì)控規(guī)范如表1所示。我院IGRT系統(tǒng)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而且定期檢測，保證系統(tǒng)的安全。

表1 系統(tǒng)的安全質(zhì)控規(guī)范

2.2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證如表2所示。我院IGRT系統(tǒng)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而且每周檢測一次，保證機(jī)械精度的準(zhǔn)確性。

2.3 CBCT圖像質(zhì)量檢測過程如圖1、圖2所示，分別代表低對比度分辨力、空間分辨率的檢測過程。我院IGRT檢測能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，檢測頻度為每周檢測一次?；灸鼙ＷC系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，也為擺位誤差的測量和校正提供了放心的工具。

表2 機(jī)械部件的質(zhì)量保證規(guī)范

圖2 CBCT空間分辨率的檢測結(jié)果

2.4 kV級(jí)系統(tǒng)中心與MV級(jí)系統(tǒng)中心的重合性

由于CBCT在進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)掃描的時(shí)候，XVI系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心會(huì)因重力作用隨機(jī)架運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生細(xì)微的改變，從而影響圖像與計(jì)劃CT圖像的匹配精度。因此，經(jīng)過質(zhì)控程序，兩中心的位置差異在x、y、z方向上均小于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)值0.5 mm。檢測結(jié)果如圖3所示。

3 討論

隨著放射腫瘤技術(shù)的發(fā)展，圖像引導(dǎo)治療設(shè)備越來越顯示出其在精確放射腫瘤治療中的重要性，本文討論了圖像引導(dǎo)設(shè)備的質(zhì)量保證體系，其建立標(biāo)準(zhǔn)及測試精度要求。結(jié)合我科的工作實(shí)踐，闡述了直線加速器系統(tǒng)和圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的主要質(zhì)控項(xiàng)目，IGRT系統(tǒng)要求的精度相對于常規(guī)質(zhì)控的精度要高。因此，我們在做好常規(guī)質(zhì)控的同時(shí)，對新技術(shù)新設(shè)備的質(zhì)量控制也要及時(shí)完善，為患者提供一個(gè)放心的工具，為精確放射治療的劑量準(zhǔn)確性保駕護(hù)航。

圖3 CBCT的kV中心與MV中心的匹配圖

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2014-06-08

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1002-2376(2014)09-0001-03