兩種檢測醫用電子直線加速器多葉準直器葉片到位精度的方法

孔偉，王永東，楊萬福，丁偉，余文軍，尚鈞(通信作者)

1 寧夏醫科大學總醫院 (寧夏銀川 750001)；2 寧夏衛生健康綜合服務中心 (寧夏銀川 750001)

調強放射治療和容積旋轉弧形調強放射治療已成為治療各部位腫瘤的主要放射治療方法[1-2]，而腫瘤處方劑量的準確投照均需借助多葉準直器精確到位得以實現，因此，多葉準直器的到位精度將直接影響放射治療實施的精確性。目前，對于多葉準直器的質量控制方法，國內外醫院多單獨利用某種方法完成，關于多種方法聯合使用且彼此相互驗證的情況較少[3-4]?；诖?，本研究利用多葉準直器的位置已知的醫科達Precise醫用電子直線加速器系統中內置的射野，在同光路條件下對膠片和電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)同時照射，然后使用黑度儀測量膠片影像中多葉準直器的位置信息，利用AutoCalTM軟件分析EPID影像中多葉準直器的位置信息，并對兩種方法測得的數據進行比較，以探討兩種方法聯合應用于多葉準直器質量控制工作的可行性，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 多葉準直器葉片到位精度的檢測射野

本研究選擇醫科達Precise醫用電子直線加速器中內置的5組已知葉片位置的射野作為多葉準直器葉片到位精度的檢測射野，且均在維修模式下打開。由于EPID探測板的源皮距為160 cm，以及1～40對葉片同時打開投影到EPID時的尺寸大于探測板測量范圍，因此需分三部分進行：先測量第20對葉片的到位數據，再分別測量第1～19對葉片的到位數據和第21～40對葉片的到位數據。測量第20對葉片所用的5組射野見圖1～5；1～19對葉片位于第20對葉片上方，21～40對葉片位于第20對葉片下方，每組射野中1～40對葉片的位置是相同的，見表1。

圖1 測量第20對葉片使用的第1組射野

圖2 測量第20對葉片使用的第2組射野

圖3 測量第20對葉片使用的第3組射野

圖4 測量第20對葉片使用的第4組射野

圖5 測量第20對葉片使用的第5組射野

表1 5組射野的葉片位置數據(mm)

1.2 測量方法

在同光路條件下，在治療床面放置膠片并調節床高至源皮距(source to surface distance，SSD)為100 cm，且在膠片上下各放置厚度為1 cm的固體水，并打開EPID影像采集板；模擬各個射野走位，利用燈光野觀察確定各個射野的有效成像面積均在膠片區域內；將EPID采集的圖像傳遞給設備內置軟件AutoCalTM進行分析，其中AutoCalTM軟件使用影像灰度比例52%作為邊緣判斷閾值(軟件內置設定比例)，而膠片得到的影像經黑度儀分析，經本研究反復測試并參考其他研究者的經驗，使用灰度比例52%作為邊緣判斷閾值[4]，測量示意圖見圖6。

注：EPID為膠片和電子射野影像裝置

1.3 射線束能量的選擇和照射劑量的確定

由于6 MV為放射治療中最適合的X線能量，也是目前放射治療使用最多的射線能量，因此，本研究選用6 MV X線，參考AutoCalTM使用說明及以往研究經驗，確定每個照射野出束量為70 MU[5-6]。

1.4 實驗方法

首先對第20對葉片的位置數據進行影像獲取，分別用AutoCalTM軟件分析EPID影像，用黑度儀分析膠片，得到葉片距離輻射中心的兩組位置數據，然后同樣分別對第1～19和第21～40對葉片的射野影像進行分析得到該葉片距離輻射中心的位置數據。

1.5 統計學處理

2 結果

兩種方法測量的1～40對葉片位置均在誤差允許范圍內；兩種方法第5組射野的Y1方向和Y2方向、第4組射野的Y1方向的1～40對葉片的位置數據比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；兩種方法得到的其他數據比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，見表2～3。

表2 1～40對葉片5組射野的位置數據統計

表3 1～40對葉片5組射野的位置數據差異性統計學分析

3 討論

多葉準直器是調強放射治療實施過程中最為復雜的部件，且可直接影響投照劑量的準確性，其中準直器葉片到位精度受到了諸多因素的影響[7-10]。Mu等[11]和李成強等[12]的研究表明，葉片隨機誤差對劑量分布的影響較小，葉片整體性的外擴和內收誤差對劑量分布的影響較大；且在放射治療過程中，葉片整體性的誤差時有發生。醫科達醫用電子直線加速器多葉準直器的結構特殊，其由虛源到等中心方向分別為多葉、后備型薄片準直器(X方向)、下葉準直器(Y方向)[13]，由于葉片遠離等中心，對運動位置的控制需要更加嚴格，因此，應對多葉準直器的葉片到位精度進行必要的質量控制。目前，國內外醫院測量多葉準直器葉片到位精度的方法主要有膠片法、電離室法、電子射野影像系統法和平面探測器矩陣法等，以上均可滿足多葉準直器的質量控制要求[14-19]。

本研究所使用的醫用電子直線加速器實施調強放射治療的主要方式為靜態調強，在整個治療范圍和過程中，兩側葉片邊界需要移動多個不同的位置，因此葉片的位置必須準確，如此才能保證計劃劑量的準確投照。我們通過兩種方法測得的40對葉片到位誤差均等于或小于美國醫學物理學家協會第142號報告(TG-142)推薦值±1 mm，兩種方法測量的葉片偏差一致性也相同；通過對兩種驗證方法的運用和對比說明，其對于校準多葉準直器葉片到位精度均是可行的。

本研究使用已知多葉位置的射野，在同光路條件下對EPID和膠片同時照射，獲取多葉準直器各個葉片的位置影像，采用相同的影像灰度閾值得到兩種方法下各個葉片的位置數據并比較兩者的差異，且通過數據分析軟件SPSS 16.0分析比較兩種方法的數據差異性，結果顯示，EPID影像和軟件聯合應用以及膠片和黑度儀組合使用的方法均可作為多葉準直器葉片到位精度檢測的質量控制方法。實踐中，我們認為膠片法利于質量控制文件留檔和作為設備維保循證依據且易于執行，難度較小；EPID與軟件結合的方法獲得的量化數據精度更高，且更便于將數據分析結果直接導入加速器進行多葉準直器葉片位置校準，目前的應用甚至可達到直接“一鍵式”校準多個葉片數據。

總之，兩種方法的結合使用更利于保障多葉準直器葉片到位精度檢測工作的可靠性，兩者的互驗過程更有助于發現設備存在的隱性問題，因此，對于多葉準直器質量控制和質量保證工作，建議制定合理且合適的質量控制方案，定期采用多于1種的檢測方法是非常有意義的嘗試和實踐。