直線加速器XVI質量控制方法的研究

黃 杰

隨著近年來我國放射治療的發展，醫院從國外引進影像引導放射治療(image guide radiation therapy，IGRT)設備，用來引導精確放射治療。作為其子系統的X線容積影像(X-ray volume imaging，XVI)系統是IGRT的成像系統，XVI能夠三維成像，提供近乎實時的圖像，精確的定位腫瘤組織和精確引導放療設備給予腫瘤組織最大劑量的照射，與此同時最大限度的保護正常的組織。XVI性能的優劣直接影響放射治療的治療效果和治療的精度，通過對其性能參數的質量控制檢測，能夠確保精確的放療安全。

1 一般資料

采用2007至2010年的檢測數據(見表1、表2)做統計分析。

表1 圖像參數檢測數據表

表2 X射線參數數據表

2 方法

2.1 X射線系統性能評價

2.1.1 檢測工具

使用Barracuda多功能X射線分析儀

2.1.2 檢測項目

2.1.2.1 千伏(kV)檔曝光檢測

要求：最大偏差不能超過±5%，重復性不能超過10%。將機器曝光條件設置為100毫安、100毫秒(ms)或10個毫安秒(mAs)的條件下，在60、80、120三個千伏檔曝光檢測，每個千伏檔曝光3次，記錄數據并計算出重復性；比對性能要求，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.1.2.2 毫安(mA)檔曝光檢測

要求：最大偏差不能超過±10%，重復性不能超過4%。在80千伏，檢測50、100、200三個毫安檔，每個毫安檔曝光檢測3次，記錄數據，計算重復性，比對性能要求，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.1.2.3 劑量檢測

要求：重復性不能超過±2%。在60千伏，32毫安秒；80千伏，24毫安秒；120千伏，10毫安秒三個不同的條件下，每個條件曝光3次，計算其重復性，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.2 圖像質量檢測

2.2.1 檢測工具

使用CTP503檢測體模

2.2.2 測試條件

(1)球管預熱。

(2)將床旋轉到0o，升到等中心位置。

(3)將體模CTP503放置在床頭，如圖1所示，調節旋鈕，使用水平儀測量，使G-T方向水平。調整床的高低使體模的測向的標記和水平的激光線重合。體模頂部的中心和垂直的激光線重合和十字線在三分之一處(以槍端為起點)。

圖1 體模放置示意圖

(4)將探測器平板調整到小FOV(視野)。

(5)使用F0(0號濾線器)和S20(20厘米的準直器)。

(6)機架旋轉到180 °。

(7)創建一個患者，掃描體模。

2.3 三維圖像的低對比度檢測

要求：低對比度應＜2.0%。

(1)如圖2所示：觀測⑥點在右上角，開口標記在下的對比度圖像中最清晰的一幅，測量③點和④點平均值、SD(標準偏差值)值。

圖2 低對比度檢測示意圖(開口向下)

(2)如圖3所示：觀測⑧點在右上角，開口標記在下的對比度圖像中最清晰的一幅，測量③點和④點平均值、SD(標準偏差值)值。

圖3 低對比度檢測示意圖(開口向上)

(3)公式1：

(4)利用公式(1)計算出低對比度，計算結果與性能要求比對，結果應在允許范圍內，否則為不合格。

2.3.1 三維圖像垂直距離

要求：垂直距離應為117 mm±1.04 mm。

(1)觀測如圖4所示，測量2點之間的距離和4點與7點之間的距離。

圖4 垂直距離示意圖

(2)測量結果與性能要求比對，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.3.2 三維圖像的水平距離

要求：水平距離應為117 mm±1.04 mm

(1)觀測如圖5的圖像測量2點之間的距離和4點和7點之間的距離。

圖5 水平距離示意圖

(2)測量結果與性能要求比對，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.3.3 三維圖像的空間分辨率

要求：空間分辨率應＞7l p/cm

(1)觀測如圖6所示的最清晰的圖像，分辨能看到線對數,記錄數據。

圖6 空間分辨率

(2)測量結果與性能要求比對，結果不能超出允許范圍，否則為不合格。

2.3.4 三維圖像的均勻性

要求：均勻性應＜2%

(1)觀測如圖7所示的最清晰的圖像

圖7 均勻性示意圖

(2)測量圖像中央和邊遠任意兩點的像素的平均值

(3)公式2:

(4)利用公式2計算出均勻性，計算結果與性能要求比對，結果應在允許范圍內，否則為不合格。

2.3.5 三維圖象的矢狀位的幾何精度

要求：幾何精度應為(110±1.04) mm。(1)觀測如圖8所示的最清晰的圖像

圖8 矢狀位幾何精度示意圖

(2)如圖8所示，測量其兩點之間的距離

(3)測量結果與性能要求比對，結果應在允許范圍內，否則為不合格。

3 討論

通過對4年的X射線和圖像各個參數的檢測數據分析，每年合格的各項參數百分比如圖9所示。針對發現的問題給予及時的維修或校準機器，保障了直線加速器各個參數的檢測合格率為100%。

圖9 檢測合格圖

4 結語

XVI系統主要性能指標的質量控制方法，能夠全面的評價XVI系統的性能，對于不能達標的設備，應該維修和校準，直至達到要求后方能在臨床使用。這些方法并非是要建立絕對的性能標準，其一是為了檢測購買設備性能指標是否合格；其二是為了在機器安裝完成驗收時建立起一套的基準值，建立長期檢測的機制，在每次檢測完成之后，將檢測值于基準值進行比較，得出結論機器工作是否穩定。只有建立長期穩定的質量保證體系，才能充分發揮設備的功能，滿足臨床的需求，保證放射治療的精確、安全，提高患者的治愈率。

[1]殷蔚伯,谷銑之.腫瘤放射治療學[M].3版.北京:中國協和醫科大學出版社,2002:339.

[2]顧本廣.醫用加速器[M].北京:北京科學出版社,2003:5-9.

[3]胡逸民.腫瘤放射物理學[M].北京:原子能出版社,1999:289.

[4]GB/T 11755.1-1989.醫用診斷X射線機管電壓測試方法[S].國家食品藥品監督管理局,1989-10-20.

[5]GB/T 11755.2-1989.醫用診斷X射線機管電流測試方法[S].國家食品藥品監督管理局,1989-10-20.

[6]YY/T 0106-2004醫用診斷X射線機通用技術條件[S].國家食品藥品監督管理局,2004-11-08.

[7]于金明,袁雙虎.圖像引導放射治療研究及其發展[J].中華腫瘤雜志,2006,28(2):81-83.

[8]戴建榮,胡逸民.圖像引導放療的實現方式[J].中華放射腫瘤學雜志,2006,15(2):132-135.

[9]Verellen D, De Ridder M, TournelK, et al. An overview of volumetric imagingtechnologies and their quality assurance for IGRT[J]. Acta Oncol,2008,47(7):1271-1278.

[10]Jaffray DA, Siewerdsen JH. Conebeam computed tomography with a flatpanel imager: Initial performance characterization[J].Med Phys,2000,27(6):1311-1323.

[11]Yin FF, Guan H, Lu W, et al. A technique for on-board CT reconstruction using both kilovoltage and megavoltage beam projections for 3D treatment verification[J].Med Phys,2005,32(9):2819-2826.

[12]Jaffray DA, Siewerdsen JH, Wong JW, et al. Flat-panel cone-beam computed tomography for image guided radiation therapy[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,53(5):1337-1349.

[13]Tang X, Ning R, Yu R, et al. Investigation into the influence of x-ray scatteron the imaging performance of an x-ray flat panel imager based cone beam volume CT[J]. Proc SPIE,2001,43(20):851-861.

[14]Ning R, Tang X, Conover D, et al.X-ray scatter correction algorithm for cone beam CT imaging[J]. Med Phys,2004,31(5):1195-1202.

[15]Yoo S, Kim GY, Hammoud R, et al.A quality assurance program for the onboard imagers[J]. Med Phys,2006,33(11):4431-4447.