圖像引導放射治療模式下醫用直線加速器治療床自動移位準確性的驗證*

圖像引導放射治療模式下醫用直線加速器治療床自動移位準確性的驗證*

陳香存①*王凡①唐虹①陳先平①

目的：對醫用電子直線加速器治療床自動移位的準確性驗證提出具體方案，以保障直線加速器處于正常工作狀態，實現對患者的精確治療。方法：依據國家標準GB/T 19046-2003“醫用電子加速器驗收試驗和周期檢驗規程”，利用游標卡尺和激光定位系統定期對圖像引導放射治療(IGRT)模式下加速器治療床自動移位的準確性進行檢測，獲得并記錄每次的檢測結果。結果：在每次的檢測驗證結果中，電子直線加速器治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上的最大自動移位誤差分別為0.08 mm、0.06 mm及0.06 mm，各項指標均符合GB/T 19046-2003質量控制標準，滿足臨床應用要求。結論：根據質量控制標準并結合醫院實際情況，提出針對醫用電子直線加速器治療床自動移位準確性進行檢測驗證的方法和檢測周期，適用于醫療機構的設備技術保障實踐。

圖像引導放射治療；醫用直線加速器；治療床；自動移位；準確性驗證；質量控制

[First-author’s address] Department of Radiotherapy, The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, china.

圖像引導放射治療(image guided radiation therapy，IGRT)是繼三維適形放射治療和調強適形放射治療之后發展起來的一種新型的四維放射治療技術，是在患者進行治療前、治療中利用各種先進的影像設備采集體內的腫瘤及其他正常組織器官圖像，并利用這些圖像調整治療條件，引導此次治療和后續分次治療[1-2]。同時，借助于圖像引導實現對腫瘤放射治療精準性的提高，從而達到最大程度上殺滅腫瘤細胞和對正常組織器官的保護[3]。

目前，在普通的放射治療模式下，腫瘤靶區所接受到的照射劑量的多少直接決定著治療的最終療效，但是由于某些原因，如腫瘤的輻射生物學效應[4-5]、臨床擺位誤差[6-8]、正常組織的變化以及腫瘤組織與正常組織和危及器官相對位置的變化等因素，使得患者在接受放射治療過程中，實際接受的照射劑量和計劃給予的劑量并不能完全一致[9-10]。針對這一問題，國際上普遍采用的解決方法是通過IGRT模式在治療前先使用低劑量的X射線對患者進行成像，然后將此圖像與之前的CT重建圖像進行對比，以此對患者進行位置調整，實現圖像引導下的精確放射治療[11-13]。

在圖像引導的精確放射治療時代，伴隨著計算機技術的發展，放射治療計劃可以做到高劑量區與腫瘤靶區高度適形和劑量梯度陡峭，同時將對正常組織或器官的照射劑量降到更低，以提高治愈率。因此，在治療之前要確保治療靶區和計劃靶區完全重合[14-15]。如果臨床照射時治療靶區發生偏差，將會嚴重偏離病灶的適形度，造成正常組織或器官的輻射損傷，甚至影響到最終的療效(如圖1所示)。

圖1 治療靶區和計劃靶區適形度示意圖

在IGRT模式下，患者進行放射治療之前，首先要將采集到的實時圖像與治療計劃重建的圖像進行配準比較，然后根據配準的結果對治療床進行自動移位，實現兩者的完全匹配。因此，治療床自動移位的準確性將直接影響擺位誤差的糾正，是保證精確放射治療準確性的前提。針對IGRT技術的質量控制要求，本研究提出一種簡便可行的方法，實現對電子直線加速器治療床自動移位準確性的驗證。

1 材料與方法

1.1 IGRT設備

選用西門子ARTISTE自適應放射治療系統，該系統集導軌式CT掃描儀和醫用直線加速器為一體，能夠實現IGRT，其將診斷級的CT掃描儀通過滑軌系統安裝于加速器治療室內，實現了直線加速器和治療床與CT的結合。

1.2測量方法

加速器治療室內擁有一套用來定位的激光燈系統，激光燈的中心位置與加速器的等中心位置完全重合，以實現對患者擺位的準確性要求。本研究在基于激光燈系統的基礎上，使用游標卡尺實現對加速器治療床制動移位準確性的驗證，具體方法為：將游標卡尺固定在治療床上，使其移動到激光線的位置，讀出此時激光線在游標卡尺上的讀數，記為a1，然后在操作室通過加速器治療床的控制電腦，將治療床沿游標卡尺讀數方向移動a0距離，執行此操作后再進入機房，讀取治療床移動后激光線在游標卡尺上的讀數記為a2。此時，可以計算出此次治療床自動移位的準確性誤差(Δa)，計算為公式1：

2 結果

將游標卡尺的位置調整好后，在垂直、頭腳及左右三維方向上移動治療床，連續10次通過對治療床自動移位的準確進行驗證，測量得到移動不同位移時治療床的移位誤差，如圖2所示。

圖2 游標卡尺及其固定裝置示意圖

給出治療床分別移動1 mm、2 mm、3 mm、5 mm和10 mm時，治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上自動移位準確性的誤差大小，從中可以看出，治療床在垂直、頭腳及左右三維方向上自動移位誤差的平均值分別為0.002 mm、0 mm和0 mm；最大自動移位誤差分別為0.08 mm、0.06 mm和0.06 mm，完全符合臨床應用要求(如圖3所示)。

圖3 治療床自動移位準確性驗證散點圖

在IGRT模式下，治療床的自動移位是患者在接受照射前的最后一個環節，也是最容易出現問題和影響治療程度的環節，由此引入的誤差將會直接影響患者的計劃靶區和正常組織所接受的照射劑量，因此需要定期進行治療床自動移位準確性的驗證，為臨床提供質量保證。而本研究提出在機房內已安裝的激光燈系統的基礎上，僅使用游標卡尺即可實現對加速器治療床制動移位準確性的驗證，是一種有效可行的驗證方法，且簡便易行。

3 結論

本研究依據醫院直線加速器在使用過程中出現的問題，結合實際情況和現有條件，提出適合醫院實際情況的一種電子直線加速器治療床質量控制方法，該方法包括電子直線加速器治療床的檢驗內容、檢驗方法及檢驗周期。通過定期對電子直線加速器治療床位置準確性的驗證和校準，對比每次的檢測數據，分析造成測量結果誤差的原因，并提出解決方案，可以預防治療過程中出現的差錯，保證電子直線加速器正常運行，實現對患者的精確治療。

[1]Korreman S，Rasch C，McNair H，et al.The European Society of Therapeutic Radiology and Oncology-European Institute of Radiotherapy(ESTRO-EIR)report on 3D CT-based in-room image guidance systems：a practical and technical review and guide[J]. Radiother Oncol，2010，94(2)：129-144.

[2]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.

[3]宋延波，陳曉品.圖像引導放射治療的臨床應用及進展[J].重慶醫學，2009，38(1)：97-99.

[4]Diniz P，Shomura K，Soejima K，et al.Effects of pulsed electromagnetic field(PEMF)stimulation on bone tissue like formation are dependent on the maturation stages of the osteoblasts[J]. Bioel-ectromagnetics，2002，23(5)：398-405.

[5]金雛鳳.圖像引導放射治療模式下精確放射治療生物學效應研究[D].合肥：中國科學技術大學，2012.

[6]袁珂，鄧小武，陳立新，等.放療擺位偏移檢測二維和三維X射線圖像自動配準技術對比研究[J].中華腫瘤防治雜志，2014，12(15)：1184-1189.

[7]顏桂明，陳國付，張飛燕.腫瘤精確放療技術進展[J].醫學理論與實踐，2015(2)：164-166.

[8]祖國紅，李福生，蘇晨，等.頭頸部腫瘤精確放療擺位誤差的研究進展[J].中國輻射衛生，2016，25(1)：125-128.

[9]張寧，王凡，童鑄廷，等.圖像引導宮頸癌體外自適應放療的劑量學研究[J].安徽醫科大學學報，2015，50 (5)：699-701.

[10]曹建中，羅京偉，徐國鎮，等.鼻咽癌調強放療中靶區和正常器官變化規律及臨床意義探討[J].中華放射腫瘤學雜志，2007，16(2)：81-85.

[11]鄭曉麗，葉柯，毛榮虎，等.CTVision圖像引導下非小細胞肺癌立體定向放療的精確性分析[J].中華放射腫瘤學雜志，2013，22(6)：485-488.

[12]Fakiris AJ，Mcgarry RC，Yiannoutsos CT，et al. Stereotactic body radiation therapy for earlystage non-small-cell lung carcinoma：fouryear results of a prospective phase II study[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys，2009，75(3)：677-682.

[13]Siedschlag C，Boersma L，Van LJ，et al.The impact of microscopic disease on the tumor control probability in non-small-cell lung cancer[J].Radiother Oncol，2011，100(3)：344-350.

[14]Perez CA，Brady LW.放射腫瘤學原理和實踐[M]. 5版.朱廣迎，李曄雄，夏廷毅，等譯.天津：天津科技翻譯出版公司，2012.

[15]夏宏娟，美麗姑，袁芳.圖像引導調強放射治療眼眶炎性假瘤的療效觀察[J].中國醫學裝備，2016，13(7)：78-80.

Verification of the accuracy of automatic movement of accelerator treatment table in image guided radiation therapy mode

/CHEN Xiang-cun, WANG Fan, TANG Hong, et al// China Medical Equipment,2017,14(1):18-20.

Objective: In order to ensure the medical linear accelerator is in normal working condition and achieve precise and accurate treatment for patient, this paper presents a simple and convenient detection method to verify the automatic movement accuracy of accelerator treatment table in image guided radiation therapy (IGRT) mode. Methods: According to “the Procedure of medical electron accelerators-acceptance and periodic tests”, the vernier calipers and the laser positioning systems were used to measure the automatic movement accuracy of accelerator treatment table in IGRT mode at regular intervals. To get and record data of accelerator table in every detection. Results: The results appear the maximum errors of automatic movement on three-dimensionally (vertical, head and foot, left and right) are 0.08 mm,0.06 mm and 0.06 mm, respectively. All of these data of this accelerator table can satisfy the demand of clinical application. Conclusions: This paper bases on the quality control standard and hospital practical situation and provides a new detection verified method and detection period for automatic movement accuracy of electron linear accelerator treatment table, and these results can ensure accelerator table to run normally and safely. This method is simple and convenient, and it can be applied to any accelerator table.

Image guided radiation therapy; Accelerator table; Treatment table; Automatic movement; Precision verify; Quality control

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.01.006

1672-8270(2017)01-0018-03

R812

A

2016-09-23

國家自然科學基金培養計劃(2013KJ04)“IGRT對鼻咽癌細胞的放射生物學效應研究”

①安徽醫科大學第一附屬醫院腫瘤放療科 安徽 合肥 230032

*通訊作者：cxc0308140@126.com

陳香存,男,(1984- ),博士，工程師。安徽醫科大學第一附屬醫院腫瘤放療科，從事放療計劃的設計、驗證以及電子直線加速器質量控制等方面的工作。