影像引导放射治疗系统MV级影像面板的测试校准

张桂华，郭金涛

（聊城市第二人民医院放射治疗科，山东聊城 252602）

0 引言

放射治疗是肿瘤治疗的主要治疗手段之一，各类肿瘤中约40%患者需要进行放射治疗[1]。随着计算机技术和人工智能的迅速发展，肿瘤放射治疗中也出现了多种新技术，如影像引导放射治疗将采集的影像信息应用到肿瘤放射治疗的过程中，通过现场采集影像与原始影像进行对比调整治疗坐标，保证了治疗靶区位置的准确性。MV级影像面板（Portal Vision aS 500-Ⅱ）主要用于电子密度偏高的骨性部位的位置验证。MV级影像引导放射治疗射线能量为高能X射线，具有组织吸收剂量高、图像质量较差、对软组织分辨力低、使用方便的特点，常用于颈部和盆腔肿瘤的位置验证。射线能量高造成的组织之间的分辨力差是无法解决的问题，而保证影像面板各技术参数的规范标准是MV级影像面板临床应用的根本保障[2]。在放射治疗位置验证中影像面板的质量控制直接决定了患者的治疗效果，因此需要定期对影像面板进行测量校准。

1 位置测试验证

1.1 机械臂的机械位置验证

在保证直线加速器等中心位置精度在±1 mm下，利用无线手柄适当使用前指针、十字准星及测距灯分别对机械臂进行位置预设，P1～P5位置坐标Z（垂直）、X（左右）、Y（前后）分别预设为:0.0、0.0、0.0 cm，-30、0.0、0.0 cm，-40、0.0、0.0 cm，-50、0.0、0.0 cm，-60、0.0、0.0 cm。手动出臂定位到P1、P2、P3、P4、P5各点并测量每个轴的位置，使等中心参考位置与手柄数字显示一致，误差不超过1 mm（等中心层在面板表面以下12 mm）。机械臂的移动范围:等中心向上30cm，等中心向下≥40 cm。横向移动范围≥31.8 cm。机械臂分别垂直行进5个点均能到达，误差＜2 mm；旋转机械臂利用前指针观察每个轴的位移量，三维方向旋转精度＜2 mm。

1.2 等中心误差验证

将机架角、小机头调整为0°，通过射野灯测距尺将等中心方形校准模块（如图1所示）放于直线加速器等中心处，打开MV级机械臂移动到P4点，旋转机架角度分别在 0°、90°、180°、270°时对等中心校准模块进行拍片测量，从4幅图片中测量两点最大距离（如图2所示），最大半径应≤0.75 mm。

图1 等中心校准模块

图2 等中心误差测量

2 图像测试验证

2.1 图像采集测试

（1）暗场验证了图像采集系统的偏移量，暗场图像是在没有光束和校准的情况下拍摄的，IPV-PVIAS3-C验收报告要求像素值的平均值应为2 000～5 000。因二极管短路等因素的影响易出现可见缺陷，在测试模式中选择高质量图像技术采集暗场图像（如图3所示），选择丢弃原有校准设置记录数据中像素统计值。通过图像采集系统工具重新采集查看像素统计值，测得像素平均值为3 465，在正常范围内。

（2）噪声图像测试检测的是在热噪声环境下反复获取相同稳定图像的能力[3]。连续采集2个暗场图像，把2个连续的暗场图像进行相减即可得到噪声图像。高质量噪声图像像素平均值范围应为-5～5，标准差（Portal Vision aS500-Ⅱ型号）＜10为合格。

图3 高质量图像技术采集暗场图像

2.2 漂移图像测试

漂移图像测试是对图像检测单元（image detection unit，IDU）可靠性的验证。在特定时间内（15 s）自动拍摄2个暗场图像，采集暗场图像时未射出X射线，将2幅暗场图像相减即可得到漂移图像。漂移图像依赖于单个像素的IDU泄漏电流，与噪声图像看起来非常不同，随着温度变化像素平均值也发生变化。漂移图像平均值要求:0℃≤环境温度≤20℃，像素平均值≤600；20℃＜环境温度≤25℃，像素平均值≤1 000；25℃＜环境温度≤30℃，像素平均值≤1 700。选择高质量的图像技术获取漂移图像（调整窗口/水平来显示图像），测得环境温度≤25℃，像素平均值≤1 000，像素值的标准差＜500。

2.3 像素校正

非晶硅图像检测器可引起数千个有缺陷或干扰的像素，为了纠正这一点，应用像素缺陷映射，将相邻像素单元的像素平均值作为基准代替所有缺陷的像素单元。对影像面板进行缺陷像素单元的自动修复，要求缺陷像素总数≤11 000个，相邻行数最大缺陷数≤2个。

2.4 对比度分析

对比度分辨力是在给定的能量和剂量下利用成像仪显示物体对比度的能力[4]。将对比分析模块放于治疗床上，进行不同能量的照射，通过观察不同大小的孔深在不同能量下物体的显像情况进行对比度分析。分别采用高质量成像技术和雷达扫描技术获得2幅图像，低能 X 射线（4～8 MV）时 A、B、C、D、E 孔均可见，高能 X 射线（10～25 MV）时 A、B、C、D 孔可见。对比度分析样图如图4所示。

图4 对比度分析样图

3 剂量测定验证

利用像素技术和剂量的线性关系进行剂量测定（50 MU的平均像素值应该在成像仪上显示100 MU的一半）[5]。剂量测量校准时需在没有剂量归一化或光束校正的情况下进行。测定条件:6 MV X射线，影像臂面板位置坐标Z、X、Y分别为0.0、0.0、0.0 cm，射野大小10 cm×10 cm。分别给予50、100、200 MU剂量照射，对获取图像使用直方图函数分析软件分析记录相关参数（平均值、平均帧数、图像累计像素数、累计像素百分比），详见表1，从而验证综合像素数是否符合规范。

表1 MV级影像面板剂量测定选项测量表

由表1可以看出，50、100、200 MU剂量照射下累计像素百分比分别为49.6%、100.0%、200.3%，均在正常范围内，符合标准要求，能够满足放射治疗摆位需求。

4 小结

影像引导放射治疗技术是精确放射治疗发展的必要条件和质量保证[6-7]。影像引导放射治疗系统MV级影像面板在摆位验证中使用广泛、应用简单方便，可以快速提供具有一定分辨力的图像供临床参考。对MV级影像面板定期、系统地检测校准，保证其性能稳定、可靠，能够有效提高图像质量，对放射治疗顺利实施具有重要意义。