基于放射治疗图像引导系统对放疗设备进行质控检查
陈利军，谷晓华，杨留勤
新乡市中心医院 放疗科，河南 新乡453000
[摘 要]目的探讨自制验证工具与放射治疗图像引导系统配合使用，对直线加速器部分质控项目进行检测的可行性。方法 根据不同检测项目放置验证板，保证束流中心轴垂直于验证板面，采用不同曝光技术及图像采集模式拍摄加速器质控验证片。结果图像中心十字与束流中心轴和基准图像中心的一致性均＜2 mm。结论该方法在直线加速器质控项目检测中操作简单，结果准确，节省资金。
[关键词]放射治疗图像引导系统；放射疗法；质控检查；灯光野；辐射野
引言
质量保证和质量控制是放射治疗过程中确保治疗效果的有效手段[1]，为了保证整个放射治疗计划准确无误地执行，应定期对放疗设备进行质控检查。目前大多数放疗单位采用胶片法对光野射野一致性、星形野、多叶准直器（Multi Leaf Collimator，MLC）叶片位置验证进行检测，费用高、损耗机器、且需要专用工具分析[2]；部分单位选用日常参数检测仪对射野大小、对称性、平坦度、等参数进行检测，从光学和剂量学方面进行分析，检测设备价格昂贵，且无法从影像学方面对加速器等中心、灯光野十字与束流中心的一致性、多叶光栅到位精度、激光定位指示与等中心重合度等机械和几何性能的质控项目进行检测分析。床是治疗机的重要组成部分，应定期检查其纵向、横向、垂直运动范围和精度，还要注意激光指示与旋转轴的一致性、旋转角度的准确性和承重下垂情况，多数单位忽略了治疗床的质控检查。本研究利用自制验证工具与放射治疗图像引导系统（Image Guided Radiation Therapy System，IGRTS）配合使用，充分利用平板探测器对射线的敏感特性和一定厚度铅板对射线的阻挡衰减作用[3]，采用单次曝光技术、双曝光技术、3次曝光技术及多次曝光技术和不同的图像采集模式，尝试对直线加速器部分质控项目定期检测[4]。
1 材料与方法
1.1 材料
直线加速器[Siemens Primus Plus（K）]、放射治疗图像引导系统（平板探测器成像区域为410 mm×410 mm、分辨率为2688×2688 像素、像元大小为154 μm）、三维水箱、自制验证工具[5]。自制验证工具简图，见图1，由带中心十字回形缝隙的铅板和有机玻璃板等构成。
图1 自制验证工具简图
注：a.有中心十字回形缝隙的铅板；b.有机玻璃板和铅板构成的验证板；c.西门子加速器专用射野十字板（IP板、单次曝光技术拍摄放疗位置验证片专用）；d.激光线指示验证板。
1.2 方法
1.2.1 确定射线束流中心轴及验证板标准图像采集与应用
验证板放置方法：保证束流中心轴垂直于验证板面，机架角度分别为0°、90°、270°、180°，准直器角度分别为0°、45°、90°、315°，射野为15 cm×0 cm，单幅连续采集模式，拍摄跳数为1 MU，SFD=156 cm，拍摄束流中心轴图像，调整IVS探测板图像显示中心十字，使之与束流中心轴重合；射野为25 cm×25 cm，准直器角度为0°、单次曝光模式，分别拍摄不同机架角度的验证板图像，使中心十字与IVS图像显示中心十字一致，添加至图像库用作对比基准图像[6]，见图2。
图2 标准10 cm×10 cm与20 cm×20 cm图像采集
注：a.25 cm×25 cm的灯光野；b.辐照后显示10 cm×10 cm与20 cm×20 cm标准图像。
1.2.2 灯光野与辐射野一致性及MLC的到位精度检测
将验证板放置在治疗床上、束流中心轴垂直于验证板面，SSD=100 cm将10 cm×10 cm的灯光野对准验证板上10 cm×10 cm的标准方野，单次曝光技术拍摄10 cm×10 cm辐射野与基准图像中标准10 cm×10 cm方野比对，并使用三维水箱采集加速器10 cm×10 cm射野profile数据并分析，确定临床剂量学中规定的照射野的准确性[7]；连续175个治疗日采用单次曝光技术进行灯光野与辐射野一致性检查，检测步骤，见图3；采用多次曝光技术、单幅连续采集模式可以对MLC的到位精度及接缝情况进行检测[8]。
图3 单次曝光技术进行灯光野与辐射野一致性检测步骤
注：a.10 cm×10 cm灯光野；b.辐照后10cm×10cm辐射野。
1.2.3 激光线指示准确性及治疗床走位精度的检查
将验证板放置在治疗床上、验证板面与束流中心轴垂直，拍摄距离：源到验证板面距离分别为80、100、120 cm，采用多次曝光技术、单幅连续采集模式拍摄激光线指示与束流中心轴、治疗床旋转轴及机架旋转轴重合性验证片，同时记录准直器旋转角度、治疗床旋转角度显示；治疗床在横向、纵向及垂直方向分别移动1、2.5、5 cm，拍摄治疗床移动精度验证片。
2 结果
均使用IVS图像对比软件分析结果，见图4。
（1）在机架垂直、水平4个位置，图像显示中心十字与束流中心轴和基准图像中心十字的一致性均＜2 mm，达到直线加速器质量保证质量控制指标，见图4a、4b。
（2）灯光野与辐射野一致性检查，10 cm×10 cm射野X方向和Y方向数据为9.8 cm和10.1 cm，与三维水箱采集10 cm×10 cm射野X方向和Y方向的半高宽分别为9.8 cm和10.08 cm一致；其中X1数值为4.99 cm、X2数值为4.91 cm 、Y1数值为4.90 cm 、Y2数值为5.00 cm，MLC到位精度＜2 mm，见图4c、4h。
（3）在有效治疗范围内，激光线指示与束流中心轴、治疗床旋转轴及机架旋转轴一致性检查符合程度均＜2 mm，见图4d；准直器旋转角度为45.33°、90.25°，治疗床旋转角度为44.84°、90.30°与数显指示基本一致，精度误差＜0.5°，见图4e、4f；治疗床的横向，纵向、垂直运动距离分别为1.00、2.51、5.00 cm和1.00、2.50、5.00 cm，1.01、2.51、5.01 cm与数显指示一致，见图4g。
3 讨论
依据医用电子加速器辐射源检定规程对辐射野与灯光野重合性的要求，在正常治疗距离、垂直于射线束的平面上的10 cm×10 cm辐射野和相应光野在主轴上的偏离应不超过2 mm[9]。通常用胶片法检查两者的符合性，曝光前应在胶片上作出射野周边和十字线的标记，尽可能与光野边缘符合，并在胶片上盖一层建成厚度的固体膜体材料，以减少人为误差，随着科学技术的发展，普通医用X射线感光胶片及洗片设备逐步被淘汰。而使用免冲洗剂量胶片费用高，且损耗机器；使用三维水箱扫描测量照射野特性检查的单位很少[10]，且不利于灯光野和射野重合性的调校。
图4 使用IVS拍摄的部分质控项目图像
注：a.束流中心轴与图像采集板中心十字符合程度；b.标准验证板图像；c.光射野一致性验证片；d.激光线指示精度验证片；e.准直器旋转角度检查片；f.治疗床旋转角度与束流中心轴一致性验证片；g.治疗床垂直运动精度检查片；h.MLC到位精度验证片。
通常是通过旋转准直器，依次在坐标纸上标出相应灯光十字位置的方法，来确定灯光十字与准直器旋转轴一致；放射治疗影像引导系统与自制验证工具配合使用[11]，创新性的提出采用多次曝光成像技术和单幅连续图像采集模式，拍摄条件为1 MU[12]、确定射线束流中心轴并调整IVS图像显示中心十字与其一致，减小由于采取不同方法确定电子成像系统显示图像中心十字的误差；采用单次曝光模式拍摄自制验证板图像，使中心十字与IVS图像显示中心十字一致，作为质控检查基准图像[13]。
使用IVS软件测量计算误差的偏离方向及程度，结果准确、调校方便[14]。每个治疗日均拍摄灯光野与辐射野一致性检查1 min足够，每天都有质控记录[15]，分析灯光野与辐射野一致性变劣的趋势，可以及时发现多叶光栅到位精度的变化，为校准MLC到位精度的频率提供依据，建议每个治疗日做MLC位置初始化，一个月做一次位置校准；每周对治疗床走位精度进行检查，保证按治疗床坐标摆位的准确性。
电子成像系统目前已有的报道多为治疗位置准确性和重复性、灯光野与辐射野一致性检查及辐射野剂量学检查研究，未涉及3次和多次曝光技术在质控检查方面的应用，该研究仅需将10 cm×10 cm的灯光野对准验证板上10 cm×10 cm的标准方野，采用单次、1 MU曝光即可完成检测；采用3次和多次曝光技术和单幅连续图像采集模式对MLC的到位精度、准直器旋转角度、治疗床旋转角度、激光线指示准确性及治疗床走位精度的检查，操作简单方便，可缩短质控检查时间，节省经费；建议生产厂家开发单幅连续图像采集模式及相关软件用于临床，完善和规范检测方法，拓展放射治疗图像引导系统应用范围；验证工具应规范化生产及扩大临床应用，降低质控成本，确保医疗质量[16]。
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本文编辑 袁隽玲
Quality Control Inspection of Radiotherapy Equipment Based on Image Guided Radiation Therapy System
CHEN Li-jun, GU Xiao-hua, YANG Liu-qin
Department of Radiotherapy, Xinxiang Central Hospital, Xinxiang Henan 453000, China
Abstract：ObjectiveTo discuss the possibility of periodical inspection for partial quality control of linear accelerator by combining homemade verification tool and the image guided radiation therapy system. Methods Putting verification plate according to different purposes under conditions that beam central axis was perpendicular to verification plate. Different exposure technique and image acquisition mode were used to capture images of the quality control verification of accelerator.ResultsThe difference between the cross image center and beam axis or reference image center is no more than 2 mm.ConclusionThe method is accurate, economical and practical, and also easy to operate in the application of quality control project inspection of the linear accelerator.
Key words：image guided radiation therapy system; radiotherapy; inspection of quality control; light field; radiation field
[中图分类号]R814.4
[文献标识码]B
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.01.019
[文章编号]1674-1633(2017)01-0075-03
收稿日期：2016-02-18
修回日期：2016-03-31
通讯作者：杨留勤，主任医师，主要研究方向为放射治疗。