在IGRT系统中实现精确辐射剂量所需质量保证的研究

曾 彪，庞金猛

(湖南省肿瘤医院/中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院 放疗综合科，湖南长沙410013)

在IGRT系统中实现精确辐射剂量所需质量保证的研究

曾 彪，庞金猛

(湖南省肿瘤医院/中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院 放疗综合科，湖南长沙410013)

目的：本文试图对IGRT 系统的常规质量保证和质控频率进行探讨，并给出相应的质量保证测试表格。方法：采用Cadphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing phantom, 对机器的放疗剂量、图像质量、图像采集和匹配精度进行质控内容和方法研究，并建立质控规范。结果：相应的质控项目和质控方法能够保证我们的IGRT系统得以精确、安全的运行，有助于保证在整个放射治疗中的剂量精确性。

放射剂量；质量保证；IGRT

IGRT系统是精确放疗有利的工具，可以在治疗开始前和治疗过程进行射野照片, 通过影像的引导可以减少由于摆位或器官移动造成的肿瘤位置变化后带来的放疗误差。但是基于图像导引的精确放疗的潜在风险也是不容忽视的。因此，图像引导放疗设备及其使用过程的质量保证变得非常重要。

1 材料与方法

1.1 IGRT系统的构成

我院2012年引进的Elekta Synergy系统，其中Elekta的Synergy系统由数字化加速器和放射治疗头以及具有完整图像功能的XVI系统组成。XVI系统由kV级的锥形束CT(Cone-beam CT，CBCT)，非晶硅数字化X射线探测板和计算机工作站及图像处理软件组成，具有摄片、透视和容积成像三种功能。

1.2 所需质控模体

指形电离室、剂量仪、胶片剂量计、Catphan CTP503 phantom，Single Ball-bearing Phantom。

1.3 质控内容及方法

1.3.1 系统安全性。它既包括人员的安全性，也包括设备的安全性。人员的安全性包括病人及操作人员的安全，设备的安全包括成像设备及周边设备的安全性。其中，对设备进行系统安全互锁的测试可避免损坏设备的事故；另一方面，对于有辐射性的成像设备附加探测器来实时监测辐射剂量，必要时停止设备，可防止病人接受不必要的辐射剂量。

1.3.2 机械部件的质量保证

机械部件质量保证要确保直线加速器、XVI系统的发射器和探测器的机械部分满足厂家和临床指定目标。在所有机械指标当中，几何定位精度是一个非常重要的参数，包括治疗床的位移精度、治疗头的旋转精度、激光定位精度等，一般都要求±2 mm，而角度误差一般都要求在±0.5°以内。

1.3.3 剂量学的质量保证

国际放射单位与测量组织发表了关于放射治疗剂量学标准的报告, 明确规定了从放射治疗设备的输出剂量到患者受照射的吸收剂量的测量方法与标准。报告规定了对用于放射治疗的 X 射线设备(加速器)和 γ射线设备的输出剂量特性指标和误差范围的要求，指出了放射治疗的靶区剂量精度必须保证在误差小于 5%水平, 才能保证治疗的肿瘤控制率。这一结论直到今天仍然是放射治疗物理质量保证的基本要求。美国医学物理协会AAPM和我国的国家标准均要求放疗设备输出剂量特性的偏差应小于 2%。另外，还需要对装备了多叶准直器和电子射野成像装置这些附件单独进行性能误差测试。

1.3.4 CBCT的图像质量检测

表示图像质量的相关参数分别为低对比度分辨力、空间分辨率、密度均匀性和几何失真度。做该项检查时，先将3D模体Catphan CTP503 模体在机头下借助激光灯和水平尺调整好位置，选取CBCT扫描参数，然后进行CBCT扫描，并对重建图像进行分析。 要求低对比度分辨力、密度均匀性≤1.5%，空间分辨率的可见线对数目≥10对,几何失真度≤1mm。

1.3.5 kV级、MV级系统中心的重合性精度检测

在IGRT系统中，kV级系统与MV级系统中心的重合性将直接影响图像的匹配精度。检测时利用Single Ball-bearing模体，将其固定于床面，用激光灯对准和调整模体上金属球的几何中心，利用EPID系统分别在0°，90°，-90°，180°各拍摄两张平片，然后传输至XVI软件进行分析。若误差超出标准值0.1 mm，则进机房调整模体上螺旋测微尺，进而调整金属球的位置，再进行第二次EPID曝光，直至两中心重合误差小于0.1 mm，才认为模体金属球的中心与MV级系统中心重合，即金属球的位置是MV级系统的空间位置。接着使用CBCT扫描模体，采用手工匹配方法，与系统的标准模体图像进行配准。如果在x、y、z三个方向上的误差均小于0.5 mm，则可认为kV系统与MV系统的中心重合。若误差超出标准值，那则应尽快反馈给医院的工程师。

2 结果

2.1 系统的安全质控规范如表1所示。我院IGRT系统能够达到标准，而且定期检测，保证系统的安全。

表1 系统的安全质控规范

2.2 机械部件的质量保证如表2所示。我院IGRT系统能够达到标准，而且每周检测一次，保证机械精度的准确性。

2.3 CBCT图像质量检测过程如图1、图2所示，分别代表低对比度分辨力、空间分辨率的检测过程。我院IGRT检测能够达到标准，检测频度为每周检测一次。基本能保证系统安全、稳定的运行，也为摆位误差的测量和校正提供了放心的工具。

表2 机械部件的质量保证规范

图2 CBCT空间分辨率的检测结果

2.4 kV级系统中心与MV级系统中心的重合性

由于CBCT在进行空间旋转扫描的时候，XVI系统的旋转中心会因重力作用随机架运动时发生细微的改变，从而影响图像与计划CT图像的匹配精度。因此，经过质控程序，两中心的位置差异在x、y、z方向上均小于验收标准值0.5 mm。检测结果如图3所示。

3 讨论

随着放射肿瘤技术的发展，图像引导治疗设备越来越显示出其在精确放射肿瘤治疗中的重要性，本文讨论了图像引导设备的质量保证体系，其建立标准及测试精度要求。结合我科的工作实践，阐述了直线加速器系统和图像引导系统的主要质控项目，IGRT系统要求的精度相对于常规质控的精度要高。因此，我们在做好常规质控的同时，对新技术新设备的质量控制也要及时完善，为患者提供一个放心的工具，为精确放射治疗的剂量准确性保驾护航。

图3 CBCT的kV中心与MV中心的匹配图

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2014-06-08

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