OmniPro I’mRT分析软件与平板式扫描仪在螺旋断层放疗计划验证中的应用

刘海，杭霞瑜，李益坤，

张新良，丁巍

中国人民解放军第八一医院 放疗科，江苏 南京 210002

0 前言

胶片因其固有的优良特性（剂量学特性及空间分辨率）被广泛地运用于调强放疗计划的验证环节[1-2]。传统水洗胶片在剂量验证过程中因受到诸多环节的影响，如最佳洗片条件的不确定性等，可能导致定性分析最终无法实现[3]。自显影胶片投入使用后，因其可排除暗室显影环节等诸多外界因素的干扰，极大地提高了胶片法的可靠性和准确度[4-5]。目前，螺旋断层放射治疗（Helical Tomotherapy，HT）计划验证的标准配置方法也为胶片法，主要通过其治疗计划系统（Tomo Planning Station，TomoPS）中的DQA模块对经Vidar DosimetryPRO Advantage胶片数字化仪采集的胶片数据进行剂量学分析。由于其分析缺乏比对性，当数据不理想，尤其当数据分析过程中产生错误时，第三方的验证方法就显得十分必要。笔者运用IBA公司的OmniPro I’mRT（OI）分析软件、EPSON平板式RGB扫描仪（FS）及GAFchromic EBT3自显影胶片，对随机抽取的12例HT计划进行剂量验证，并同标配方法进行对比分析，研究两者在治疗计划质量保证过程中的性能差异及第三方验证方法的可行性。

1 材料与方法

1.1 验证模体图像的获取

采用飞利浦MX8000型CT模拟定位机扫描用激光灯定位后的CheesePhantom模体，扫描层厚为2 mm，图像经DICOM方式传输至TomoPS系统，作为验证模体图像供计划系统质量保证DQA模块调用以及模体的剂量计算。

1.2 病例的选择与模体剂量的计算

随机抽取12例治疗物理参数（治疗准直宽度、螺距比及调制因子[6-8]）不同的病例，涵盖鼻咽癌、肺癌、肝癌、前列腺癌及宫颈癌等。将模体移植入选定病例的计划辐射场中进行剂量计算，生成DQA验证计划同时得到模体的剂量分布，选取高剂量低梯度区的感兴趣点和感兴趣层面作为验证数据并记录数值。

1.3 剂量校准

1.3.1 胶片剂量的标定

将EBT3自显影胶片水平放置于TomoPhantom模体，深度为10 mm，在胶片下方深20 mm模体处插入Standard Imaging A1SL指形电离室，并与TomoElectrometer剂量仪相连接在机架角0°，射野5×5 cm2，SSD=85 cm的条件下，取1 s、5 s、10～ 50 s等若干照射时间出束于胶片不同位置，同时记录相对应的剂量仪读数，根据d20/d10（深度20 mm与10 mm的剂量比值）的百分深度剂量（PDD）比值推算出胶片剂量。

1.3.2 胶片数字化仪的校准

使用阶梯黑度校准片分别对Vidar DosimetryPRO Advantage胶片数字化仪与EPSON V750Pro平板式扫描仪做线性校准。使用Film Analyzer和OmniPro I’mRT分析软件对校准胶片进行剂量刻度，分别得到两套分析方法的胶片剂量刻度曲线。

1.4 测量验证的执行与数据分析

在操作工作站（PS）上选取验证计划，使用红激光灯（移动）摆位模体；将EBT3自显影胶片夹放于模体冠状面中，标记绿激光灯（固定）在胶片上的投影位置以标志胶片基准点（机器等中心位置）；另外在模体特定位置插入电离室用以测量验证计划的绝对剂量，执行验证计划完成对模体及胶片的照射。将胶片经Vidar数字化仪扫描产生的DICOM图像导入TomoPS，与验证计划的计算剂量进行比较分析，得到相关数据；将胶片经平板式扫描仪扫描产生的TIF格式胶片图像与从TomoPS生成并导出的验证计划冠状面计算剂量AscⅡ编码图像文件输入OmniPro I’mRT分析软件进行比较分析，得到相关数据。分析方法采用γ分析法（临床广泛采纳的标准为：ΔDTA=3mm，ΔDD=3%[9-10]）以及等剂量曲线、离轴剂量曲线对比等。

1.5 统计学方法

使用SPSS 17.0软件对两组数据进行处理，结果以均数±标准差（±s）表示， 比较采用配对t检验， 以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 平均通过率的比较

在12例验证计划的绝对剂量测量中，11例结果与计算值的偏差在±3%范围内，1例在±5%范围内。对于冠状面相对剂量的γ分析（γ≤1）结果见表1，其中TomoPS配合Vidar胶片数字化仪的平均通过率为（97.32%±1.16%），OI配合平板扫描仪的平均通过率为（96.40%±1.01%），P＜0.05，虽然两者差异具有统计学意义，但通过率都较高。

表1 两种方法下12例计划的验证通过率（%）

2.2 数据符合度与相关性

两组数据具有良好的符合度。Pearson相关性分析结果r=0.919，P＜0.05，显示两组数据具有极强相关性。

2.3 剂量学比较

图1为导入OmniPro I’mRT分析软件的AscⅡ编码图像与平板式扫描仪扫描图像。等剂量曲线分析结果（图2）表明，两种方法均显示，计算曲线与验证曲线具有较好的重合性。离轴剂量曲线比较结果（图3）表明，两者在相同空间位置上都取得了优良的一致性。

3 讨论

通过对12例Tomotherapy计划的验证过程可以看出，OmniPro I’mRT分析软件配合平板扫描仪取得了较理想的结果。OmniPro I’mRT分析软件利用从TomoPS导出的AscⅡ编码图像文件，可以与胶片文件进行等剂量曲线、离轴剂量曲线以及γ分析等剂量学比较。由于使用同一胶片，两组数据分析比较的结果很大程度上为胶片影像数字化过程所左右，因此可以说胶片数字化仪决定了胶片剂量分析结果能否客观地体现验证质量[11-12]。不同于医用滚筒式胶片扫描仪的发光二极管（LED）光源，平板式胶片扫描仪一般采用冷阴极荧光灯（CCFL）作为光源，工作前需要较长时间的预热才能达到扫描所需的稳定亮度，从而保持扫描性能稳定。医用滚筒式胶片扫描仪在配套软件下扫描的图像可直接转换成标准DICOM格式保存，平板式扫描仪则不具备此功能，只能存储成TIF等格式，为分析软件所应用。另外，对胶片扫描质量影响较大的一个指标是扫描仪的动态密度范围（也称光密度值OD），它是指扫描仪所能测量到的最亮及最暗色调之间的差值。扫描仪的原理是光源照射胶片后对透射光聚焦成像，胶片中的暗调部分对光线几乎完全吸收，只有少量光会透射出来，高OD值的扫描仪能准确捕捉到这些微弱的透射光，而低OD值的扫描仪则无法完整记录这些暗部的细微层次，只有动态密度高的扫描仪才能经得起高光和暗部层次的扫描考验。医用滚筒式胶片扫描仪的OD值范围一般能达到0.0～4.0，而平板式扫描仪的OD值往往都要低于医用滚筒式胶片扫描仪，导致两者在成像质量上会产生一定的差距。Matney与Ferreira等通过实验分别对小画幅（A4）和大画幅（A3）平板式胶片扫描仪从扫描方向效应、响应一致性以及扫描噪声等方面与医用滚筒式胶片扫描仪作了较详细的比较研究[13-14]。Alnawaf等则对EPOSN的10000XL、V700和V330 3型不同幅面的平板式扫描仪从对EBT胶片的扫描质量和性价比方面作了横向比较[15]。Schoenfeld等则进一步研究了平板式扫描仪方向效应和抛物线伪影产生的原因及注意事项[16]。上述研究的因素都应为临床使用时所考虑。另外，为保证扫描质量，需要定期对平板扫描仪做线性校准；扫描胶片时除了要注意胶片方向的一致性外，对EBT自显影胶片扫描条件，应选用48位色彩深度、75 dpi分辨率TIF格式，并且需关闭软件中色彩纠正等所有的图像调整选项。

一些放疗部门在开展新放疗项目前，往往都已开展常规调强放疗等工作，因此基本配备有针对常规调强放疗的验证工具，例如二维测量矩阵或胶片、胶片扫描仪以及分析软件等。本研究在不增加其他成本的前提下，利用科室原有配置，研究了第三方的测试方法，并证实其可作为螺旋断层放疗计划验证的方法之一，增加了计划验证操作的可选性以及质量保证手段。

图1 TomoPS导出的AscⅡ编码图像（a）与平板扫描仪扫描图像（b）

图2 等剂量曲线分析结果（a为TomoPS＋VidarFD，b为OI＋FS，实线为计算曲线，虚线为实测曲线）

图3 离轴剂量曲线分析结果（a为TomoPS＋VidarFD，b为OI＋FS）

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