OUR-XGD/AP型頭部伽瑪?shù)栋悬c位置精度測試分析

吳林軍 陳海寧 黃夢嬌 王雪琪

伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射治療根據(jù)半圓弧等距離聚焦原理，利用多束高能γ射線從不同方向匯聚于焦點，產(chǎn)生一個邊緣劑量梯度大、中心強度高的劑量場，對置于焦點處的病灶實施一次性大劑量照射，使得病灶組織發(fā)生放射性壞死，達(dá)到治療目的。同時，焦點周邊劑量快速衰減，可以保證病灶周圍的正常組織接受的劑量在安全范圍內(nèi)，避免不必要的放射性損傷和嚴(yán)重并發(fā)癥[1]。由于伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射治療的特點，精確定位和準(zhǔn)確走位則成為治療成功與否的關(guān)鍵。

OUR-XGD/AP型伽瑪?shù)妒巧钲趭W沃醫(yī)學(xué)研發(fā)的一款新型頭部伽瑪?shù)?，配備自動擺位系統(tǒng)（APS），配合治療床可進(jìn)行三維運動，在治療多靶點病例過程中自動切換靶點坐標(biāo)。一旦進(jìn)入自動治療程序，每個靶點位置誤差取決于電氣系統(tǒng)控制下治療床和APS的機械走位精度，缺少人為驗證，因而對 APS系統(tǒng)連續(xù)機械走位精度提出了更高要求。廠家出具的精度驗證報告只針對單靶點進(jìn)行誤差分析，不符合臨床治療中病例多靶點的情況。本文使用膠片法測試機械定位精度，并利用有機玻璃球模模擬伽瑪?shù)秾嶋H治療過程[2]，測試多靶點位置精度和穩(wěn)定性，為臨床治療提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 檢測儀器和設(shè)備 焦點測量棒和固定支架，直徑150 mm有機玻璃球模，立體定位框架，RTQA2膠片，Phantom 9900XL掃描儀，Photoshop 7.0。

1.2 檢測項目和方法

1.2.1 機械定位精度 于2016年10月-11月間連續(xù)5周使用膠片法對機械定位精度進(jìn)行水平面和垂直面兩次測量。測量水平面機械定位精度時將焦點測量棒水平固定，將2 cm×2 cm大小的RTQA2型膠片置于焦點測量棒槽中，打孔標(biāo)記，作為機械中心。焦點測量棒固定在APS定位支架上，由治療床和APS系統(tǒng)運動送至劑量場焦點中心。使用4 mm準(zhǔn)直器照射150 s后取出膠片進(jìn)行處理。經(jīng)掃描儀掃描和Photoshop 7.0處理[1]后得到方向和方向的等中心誤差和。測量垂直面機械定位精度時將焦點測量棒垂直固定，其他操作相同。垂直面機械定位精度測量可以得到X方向和Y方向的等中心誤差△X2和△Y。對△X1、△X2取較大值，利用公式計算總差值：

1.2.2 多靶點位置精度 使用標(biāo)準(zhǔn)人頭球模模擬患者，測量治療過程多靶點位置精度。首先測量多靶點在水平面（X方向和Z方向）的位置精度。將RTQA2型膠片剪成4 cm×4 cm大小。在膠片背面分散布置四顆金屬粒（尺寸約為1 mm×1 mm），彼此相距約1.5 cm。將帶有金屬粒的膠片置于球模暗盒中，并插入球模。將球模裝入立體定位框架，調(diào)整球模位置使得暗盒水平后用頭釘固定。對球模進(jìn)行2 mm層厚無間斷CT掃描。膠片上植入的金屬顆粒在CT圖像上顯影為圓形亮斑。利用TPS制定計劃，在四個亮斑中心位置分別布置靶點，每個靶點選用4 mm準(zhǔn)直器照射約140 s。照射結(jié)束后取出膠片，經(jīng)掃描和圖片處理得到水平面上四個計劃靶點位置與實際照射野中心位置的平均誤差△X1和△Z。測量多靶點在垂直面上（X方向和Y方向）的位置精度時，將暗盒位置調(diào)整為垂直方向再固定球模，在TPS計劃階段設(shè)置一個8 mm準(zhǔn)直器，三個4 mm準(zhǔn)直器，其余操作同上。得到垂直方向計劃靶點位置與實際照射野中心位置的平均誤差△X2和△Y，對兩次測量△X1、△X2取較大值，計算綜合誤差。

2 檢測結(jié)果

2.1 機械定位精度 機械精度定位片見圖1。水平方向的焦斑為橢圓形，并帶有四條尾影，垂直方向定位片上的劑量焦斑為圓形。X、Y和Z方向機械中心與劑量場焦點中心的坐標(biāo)差值見表1。計算總差值△r=0.28 mm，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)[3]。

圖1 水平方向定位片（a）和垂直方向定位片（b）

表1 機械定位精度誤差（mm）

2.2 多靶點位置精度 多靶點位置精度檢測膠片見圖2。測得X、Y和Z方向計劃靶點位置與實際照射野中心位置的誤差見表2。為了評估實際治療時的最大可能誤差，計算綜合誤差時，使用較大的差值△X1。Z方向誤差較大，是CT進(jìn)行軸位斷層掃面重建的必然結(jié)果[4]。計算綜合誤差△R=0.913 mm，小于1 mm。

圖2 多靶點位置精度檢測膠片：水平方向（a）和垂直方向（b）

表2 多靶點位置精度誤差（mm）

3 討 論

機械定位精度是伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射治療精度的基礎(chǔ)。通過對連續(xù)5周檢測結(jié)果進(jìn)行分析，OUR-XGD/AP型伽瑪?shù)兜臋C械定位精度總誤差在0.28 mm內(nèi)，滿足要求。由于機械定位精度受溫度、濕度、重力等因素的影響，在伽瑪?shù)堕L期使用過程中，要注意保持機房恒溫恒濕，同時需要定期進(jìn)行機械定位精度檢測。若出現(xiàn)較大誤差（＞0.5 mm），則應(yīng)及時調(diào)整等中心坐標(biāo)，避免治療偏差。

模擬治療的靶點位置精度反映了實際治療過程中計劃靶點位置與實際照射野中心的偏差，能夠為評價治療效果提供直接的依據(jù)。靶點位置誤差是整個伽瑪?shù)吨委熯^程中各個環(huán)節(jié)誤差的綜合，包括CT定位誤差、圖像處理誤差、擺位誤差、機械定位誤差以及APS等機械運動的誤差等，其中每一步的誤差放大都會對靶點位置誤差產(chǎn)生影響。檢測多靶點位置誤差可以對整個伽瑪?shù)吨委熛到y(tǒng)的精度和APS系統(tǒng)連續(xù)走位下機械精度穩(wěn)定性進(jìn)行驗證，為臨床治療提供依據(jù)。與廠家僅測試單一靶點位置精度不同，本文采用的多靶點位置精度測試方法更貼近真實的治療過程。檢測結(jié)果顯示OUR-XGD/AP型伽瑪?shù)抖喟悬c綜合誤差小于1 mm，精度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。本次檢測利用CT掃描獲得圖像，來自于影像的定位誤差較小。在臨床實際治療中，更多的是利用MRI圖像進(jìn)行定位，可以通過選擇恰當(dāng)?shù)膾呙栊蛄泻蛢?yōu)化掃描參數(shù)，減小MRI定位的空間誤差[5]。