TrueBeam 直线加速器影像系统的校准维护

戴子航 黄淑贤 黄嘉敏 李珍妮 萧锦仪 广州中医药大学顺德医院放疗科 （广东 佛山 528000）

内容提要：瓦里安直线加速器配置的机器性能检查软件MPC（Machine Performance Check，MPC）检测机器性能全面并检测时间短，能满足临床对直线加速器质量验证需求，目前已被广泛应用到加速器的晨检。为了保证MPC软件测量结果的准确性和稳定性，文章通过对影像系统的机械性能和图像质量校准维护的介绍，使操作人员熟悉影像系统的校准维护，为治疗工作的顺利进行，创造良好的设备环境。

随着放射治疗技术的快速发展，目前已进入精确放射治疗时代。精确放射治疗的根本目的在于给肿瘤区域足够的精确的治疗剂量，而使周围正常组织和器官受照射最少，以提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的放射并发症[1]。为了实行这个目标关键需对放射治疗计划进行精心设计和准确执行。一个完美的计划没有得到精确实施也是没有意义的，所以临床上大家更加关注的是何如减少治疗过程的误差。目前国内使用最广泛的精确治疗是图像引导调强放射治疗（Image-Guided Radiation Therapy，IGRT），IGRT提高治疗精度的关键是使用影像系统在治疗前对摆位误差进行修正，这样可以减少分次间的摆位误差，保证治疗计划准确执行。为了提高治疗精度和稳定性，影像系统的质量保证和维护保养是至关重要的。

加速器质控是保证放疗实施能够准确安全进行的基石，晨检是最频繁和最容易发现问题的，但是很多医院为了节省时间和人力晨检检测的项目比较少。目前本科室使用的TrueBeam 2.5版本的直线加速器。机器性能检查软件MPC（Machine Performance Check，MPC）是TrueBeam加速器内部的一个自检工具，它主要用于检测直线加速器的机械性能和束流的稳定性，能够在5min内完成所有项目检测，可以帮助物理师快速的完成加速器的晨检。在国内QC图像的图像质量的分析报道大多数使用的是定性分析方法，如使用目测方法。由于人眼目测方法受到图像窗宽和窗位影响，并且每个人判断标准不一样，受主观因素影响过大。而MPC是通过定量分析去完成机器性能检测，而且检测项目全面、花费时间短和分析结果准确，使得MPC被广泛用于日常的质控[2]。本科室已应用MPC检测代替常规人工晨检（见图1）。MPC检测是应用On-Board Imager（OBI）系统和Portal Vision（PV）系统采集图像数据和剂量数据与系统内部的数据对比分析机器的机械性能和剂量稳定性。由于晨检是依靠MPC检测完成的，而MPC检测是依靠OBI系统和PV系统完成的，因此定时校准影像系统可以保证影像系统的安全性和可靠性，也是保证晨检准确性的前提。

图1.MPC检查

1.OBI系统

直线加速器的影像系统包含两部分：一个是MV级的PV系统，另一个是kV级的OBI系统。其中OBI系统能够得到二维图像、透射图像和三维锥型束图像（CBCT）[3]。在调强放射治疗中用于修正患者的分次间摆位主要手段是kV级的CBCT和MV级的照射野拍二维验证片。因为OBI系统使用kV级的能量能减少患者的受照剂量，获得高度比度的图像，以及OBI系统具有效率高，使用灵活，适用性强等特点，被广泛应用到调强放射治疗中修正患者的摆位误差。鉴于OBI系统在治疗摆位中的重要作用，其自身的准确性也就非常重要，因此，OBI系统的质量保证非常关键[4]。

1.1 OBI系统的机械位置校正

OBI系统通过机械臂的方式来控制影像探测板和球管的运动，两条运动臂分别为kV级探测器（KVD）和kV级X射线射线源（KVS）。每一条机械臂有肩（shoulder）、肘（elbow）和腕（wrist）3个关节独立转动，而KVD的探测板（hand）还可以平移运动[4]。在机器臂的外部、探测板的外壳和球管的外壳均有安全防碰撞感应装置，质控时候需要检查防碰撞装置是否能正常工作，保证患者的治疗安全。

因为OBI系统是用于修正患者摆位误差的，如果OBI系统的位置不准确会直接影响到患者的位置校正，因此需要定期校正OBI系统的到位精度和等中心。由于OBI的运动是由机器臂控制的，使用久了机械臂会有磨损，导致机械臂走位不准确。下面将介绍TrueBeam平台下OBI系统机械臂的校正。

1.1.1 KVD的机械校准

在service里打开XI界面点击KVD的arm校准，根据上面的步骤将机架旋转到90°并拆去机械臂及探测平板的外壳，按照电脑提示步骤依次将校准辅助模块安装到各个arm的指定基准位置，并将水平尺放到辅助模块上，用手控盒调整各个arm的位置直到水平尺显示水平为止，重复水平调整的步骤把机械臂的3个arm都运动到要求的水平位置，将探测平板移动到中间位置，保存数据；然后将机架旋转到0°，再次点击XI界面里的KVD，选择ISO Center校准，在系统中输入KVD（0、0、0）的位置并控制KVD自动走位到指定位置，将KVS收回，观察探测板外侧面的黑色线是否与镜像激光灯重合，用手控盒调整探测板的高度（VRT）使激光灯与黑色线重合，调整探测平板平面上下左右（LONG、LAT）位置使得左侧激光灯与探测板上的基准十字重合，按照步骤点击保存，KVD的ISO Center就校准完了，将各个arm及探测平板外壳装好。

1.1.2 KVS的机械校准

在service里打开XI界面点击KVS的arm校准，根据电脑提示将机架转至270°并拆去机械臂及管球的外壳，按照电脑提示步骤依次将校准辅助模块安装到各个arm的指定基准位置，并将水平尺放到辅助模块上，用手控盒调整各个arm的位置直到水平尺显示水平为止，重复水平调整的步骤把机械臂的3个arm都运动到要求的水平位置后，保存数据。将机架旋转到0°，点击XI中的KVS的ISO Center校准，在系统中输入KVS（100、0、0）位置并控制KVS自动运动到指定位置，用卷尺测量KVS表面与十字叉丝的投影的直线距离，用手控盒调整KVS的高度使KVS表面与十字叉丝投影的直线距离为85.7cm，收起KVD并观察调整KVS的上下位置使得右侧激光灯与KVS表面的凹槽重合，保存位置数据后即完成KVS ISO Center的校准。因为KVD和KVS是与机头垂直的辅助影像系统，为了保证获取图像的中心与治疗中心一致，需要对影像中心做ISO cal，把OBI的机械中心修正到束流的中心，保证患者复位的准确性。

1.2 OBI系统的图像质量校准

OBI系统的采用非晶硅平板探测器作为影像板，使用一段时间后需要校准才能保证图像质量，而且当照射量达到一定量之后，会造成不可逆的损伤，需要更换影像板[4]。参考瓦里安机器的验收手册和结合本科室使用情况，下面将介绍OBI图像质量的校准方法。

1.2.1 密度校准

进入service模式选择PVA Calibration界面，将Catphan Phantom模体放至床的H2位置。在PVA Calibration中选择Detail中Modality＞CBCT开始一个头条件的测试扫描；扫描结束后点击Transversal观察图像，根据验收手册调整ROI测试Air、Acrylic和LDPE的HU平均值，将测量值与验收手册标准值作对比分析图像质量是否在正常范围。

1.2.2 图像一致性测试

进入service模式选择PVA Calibration界面，将Catphan Phantom模体放至床的H2位置。在PVA Calibration中选择Detail中Modality＞CBCT开始一个头条件的测试扫描；扫描结束后滚动图像到模块指定层面，点击Histogram按钮显示详细信息，调整ROI的大小20mm×20mm，在图像中心位置的测一个参考点的HU值作为参考值，然后测量Left、Top、Right和Bottom位置的HU值，将测量值与参考值作对比判断图像的密度的一致性是否符合要求（±30HU）。

1.2.3 高对比度分辨率的校准

进入service模式，在PVA Calibration中对Catphan Phantom进行一个头条件的扫描，在图像中找到模体指定层面的图像，选择高度对比度的窗宽窗位，观察图像中线对的数目，需要清楚看到1.25 lp/mm以上的线对。

1.2.4 低对比度分辨率的校准

进入service模式，在PVA Calibration中对Catphan Phantom进行一个盆腔条件的扫描，选择图像层面后将窗宽窗位调节到低对比度的状态，观察图像中低对比度的一系列圆圈，需要能看到12个圆圈以上，分析OBI系统图像的低对比度是否符合标准[5]。

2.PV系统

PV系统是应用2.5MV的X射线采集患者治疗前、后与治疗中的二维影像信息，实时高效地纠正患者的摆位误差。由于MV级影像系统是采用射野方向获取患者的照射野影像，便于医生分析射野与靶区的位置。电子照射影像仪（Electrical Portal Imaging Device，EPID）是PV系统的主要工具，它采用aS1200非晶硅探测板兼容低能2.5MV的X射线和高剂量率X射线，能用于患者的位置校正、加速器的质控和计划的剂量验证。目前本科室的晨检和计划验证均使用PV系统来完成，下面将分享一些本科室的PV系统的校准方法。

2.1 PV系统的机械校准

在sevice里面打开XI界面，点击PV arm校准，根据上面的步骤提示将机架旋转到0°并拆去机械臂及探测平板的外壳（此处要注意拆MVD平板外壳外壳时动作不要过大，因为MVD探测平板的外壳与KVD的不同，MVD平板外壳的固定片为塑料材质并用胶水粘合在外壳上，动作过大很容易导致固定片脱落），将校准辅助模块安装到各个arm的指定基准位置，并将水平尺放到辅助模块上，用手控盒调整各个arm的位置直到水平尺显示水平为止，重复水平调整的步骤把机械臂的3个arm都运动到要求的水平位置，将探测平板移动到中间位置，保存数据；然后在维修界面输入MVD（0、0、0）控制PV机械臂将MVD自动运动到（0、0、0）的位置，以前指针为参考基准，将PV的高度调整到98.8cm的位置，并用手控盒调整PV探测平板的前后与左右，使PV探测板上的十字基准线与叉丝投影重合，保存数据即完成PV系统的机械校准。因为PV系统中心要与治疗中心是一致的，机械中心和束流中心可能存在偏差，机械校准后需要做一个ISO cal，把机械中心修正到束流的中心。

2.2 PV系统的图像质量校准

在sercice系统打开XI界面完成影像板的Dark Field的校准，打开PVA界面完成影像板的High Quality和Low Dose的校准，以上即为影像板的图像校准。为了验证机器系统程序校准影像板的图像质量是否达到临床的要求，需要使用模体采集图像分析图像的对比度。把MV Las Vegas phantom放在灯光野的十字线中心，打开XI界面的Acquisition里面的MV，选择LowX的Highres Single Imaging Mode获取一张Las Vegas phantom的影像，根据验收手册要求在图像上能清楚看到15mm的CDF圆圈和能够看到10mm的AB圆圈即满足图像对比度的要；重复上述步骤，完成HighX的图像对比度分析。

目前国内对患者的治疗摆位修正主要依靠影像系统获取图像来完成，因此影像系统的机械性能的准确性和图像质量的稳定性是保证精确放疗实施的前提。由于IGRT要求对ROI更精确的定位和识别，这就对影像设备质量（QC）控制提出了更高要求[6]。为了保证影像系统的稳定可靠，放疗物理师需要定期检测和校准影像系统，减少影像系统的故障发生率，提高影像系统的图像质量和机械运动的准确性。