RIT膠片驗(yàn)證系統(tǒng)在直線加速器質(zhì)控中的應(yīng)用

劉 灝 尹群 韓杰

(1、安徽皖北煤電集團(tuán)總醫(yī)院 放射治療室，安徽 宿州 234000 2、安徽醫(yī)科大學(xué)附屬宿州醫(yī)院 放療中心，安徽 宿州 234000 3、宿州市第一人民醫(yī)院 放射治療科，安徽 宿州 234000)

放射治療是腫瘤三大治療手段之一，其重要性日益突出，而醫(yī)用直線加速器作為主力放療設(shè)備，其劑量精確度、機(jī)械穩(wěn)定性以及運(yùn)行狀態(tài)都關(guān)系著放療的最終效果，因此，如何對醫(yī)用直線加速器進(jìn)行質(zhì)量控制是臨床物理師工作的一大重點(diǎn)。目前市場上放療質(zhì)控設(shè)備種類繁多，但大多集中于劑量校準(zhǔn)方面，對其他性能參數(shù)的檢測有著一定的短板。本文以我院使用的RIT 113放療膠片劑量驗(yàn)證系統(tǒng)（下文簡稱RIT系統(tǒng)）為例，討論分析該系統(tǒng)在醫(yī)用直線加速器質(zhì)控中的優(yōu)勢及相關(guān)注意事項(xiàng)。

1 RIT系統(tǒng)組成及原理

RIT系統(tǒng)主要由劑量測量軟件、超大劑量膠片掃描儀以及放射治療用自顯影膠片組成[1]。該系統(tǒng)不僅適用于多種類型的膠片，并可讀取DICOM圖像。同時，還可以跟Monaco、Pinnacle、Eclipse等多種治療計(jì)劃系統(tǒng)相連，接收劑量圖或注量數(shù)據(jù)，用于放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證。RIT系統(tǒng)通過讀取掃描儀掃描的輻照后膠片的圖像，通過光密度-劑量曲線（OD曲線），將圖像上的光密度分布轉(zhuǎn)換成劑量分布，從而實(shí)現(xiàn)了對醫(yī)用直線加速器劑量學(xué)參數(shù)的測量。此外，通過分析劑量學(xué)參數(shù)差異，可進(jìn)一步對機(jī)械性能參數(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制。

2 RIT系統(tǒng)的使用

由于膠片無法記錄輻照劑量，僅含有光密度信息，因此光密度-劑量曲線（OD曲線）的建立是順利使用RIT系統(tǒng)的必要條件。將膠片裁剪成合適大小，共14片，分別命名為0-13號，其中0號膠片作為空白對照，1-13號膠片在固體水等效水下5cm處分 別 照 射50、100、140、180、250、320、400、450、500、550、600、650、700MU（MU可根據(jù)實(shí)際需要增大縮小，700MU可滿足日常質(zhì)控所需）。在治療計(jì)劃系統(tǒng)里分別按上述條件，在固體水的CT上新建計(jì)劃，計(jì)算水下5cm處的劑量，作好記錄。用掃描儀掃描上述14張膠片得到TIFF格式圖片（如圖1）。在劑量測量軟件中打開掃描圖像，選擇紅通道模式[2]，在perpendicular calibration選項(xiàng)下，移動紅色方框選取感興趣區(qū)域，觀察系統(tǒng)讀取的SD值。SD值越小，意味著該區(qū)域光密度值越穩(wěn)定，生成的OD曲線越精準(zhǔn)。選擇好合適的感興趣區(qū)后，在右側(cè)表格中填入當(dāng)前輻照條件下，治療計(jì)劃系統(tǒng)所計(jì)算的劑量。按照上述步驟，依次選取其余膠片中的感興趣區(qū)，填入對應(yīng)的劑量，即可得到一條OD曲線（如圖2）。將該曲線保存成劑量校準(zhǔn)文件即可在后續(xù)測量中直接讀取。

圖1 輻照后掃描照片

圖2 光密度-劑量曲線

3 RIT系統(tǒng)在醫(yī)用直線加速器質(zhì)控中的應(yīng)用

3.1 輻射野與光野一致性檢測

輻射野與光野一致性[3]是衡量輻射野與光野邊界偏離程度的指標(biāo)。由于輻射野無法肉眼觀察，在臨床上，默認(rèn)光野指示范圍即為輻射野照射范圍，因此，一旦二者偏離過大，必然會造成放療事故。由于在日常工作中，常規(guī)手段僅能檢查光野指示的準(zhǔn)確性以及輻射野的大小，無法對每條射野邊界的一致性進(jìn)行精確檢測，而膠片在輻射野與光野一致性檢測方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。一方面因?yàn)槟z片可以把光野標(biāo)記和輻射野記錄于一身，另一方面膠片具有極高的空間分辨率、極高的適應(yīng)性以及極簡的操作方法。

在測量時，將膠片置于等中心高度，下方留有足夠的背向散射模體（一般3-5cm固體水即可），在膠片上用細(xì)針扎一與光野中心重合的小孔，用于追蹤光野位置。膠片上方放置足夠的劑量建成模體（一般為5cm固體水，可根據(jù)實(shí)際情況增減）。在醫(yī)用直線加速器輻射一定的劑量后，取出膠片并掃描。

在劑量測量軟件中，打開掃描的圖像，并在calibrate to位置選擇之前保存的劑量校準(zhǔn)文件，將光密度圖像轉(zhuǎn)換為劑量分布圖。在machine QA的radiation/light field coincidence項(xiàng)目下，將劑量分布圖上的紅色方框移至之前扎的小孔的位置（如圖3），在輻射野參數(shù)中輸入輻照時的輻射野尺寸后，直接點(diǎn)擊分析圖像命令，即可得到詳細(xì)的輻射野與光野的數(shù)據(jù)報(bào)告（如圖4）。該方法操作簡便，無需人工分析輻射野的等劑量曲線，極大地節(jié)省了臨床物理師的精力與時間。

圖3 輻照后劑量分布

圖4 自動分析結(jié)果

3.2 旋轉(zhuǎn)中心檢測

醫(yī)用直線加速器有3個旋轉(zhuǎn)軸，分別為機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸、準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)軸和治療床旋轉(zhuǎn)軸。目前常用檢測方法為在等中心處放置一張坐標(biāo)紙，分別旋轉(zhuǎn)機(jī)架、準(zhǔn)直器及治療床，觀察光野內(nèi)十字標(biāo)記中心在旋轉(zhuǎn)過程中的最大偏離。最大偏離在2mm內(nèi)可認(rèn)定為狀態(tài)合格[4]。但該方法雖然簡便，但由于臨床物理師的個體差異，依靠肉眼觀察的測量結(jié)果存在著較大差異，且由于坐標(biāo)紙精度為1mm，射野十字線較粗，該項(xiàng)目僅能定性的判斷是否合格，無法對偏移進(jìn)行定量評價。RIT系統(tǒng)可對星形野的特征進(jìn)行分析，求出星形野的最大內(nèi)切圓半徑，真正實(shí)現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)中心偏移的定量檢測。星形野是醫(yī)用直線加速器多次輻照膠片形成的射野形狀。下面以準(zhǔn)直器星形野設(shè)計(jì)來討論，機(jī)架和治療床的星形野原理類似，區(qū)別僅在于膠片的擺放方法。

在醫(yī)用直線加速器上設(shè)計(jì)一個一邊僅為0.5 cm～1cm（根據(jù)機(jī)器性能參數(shù)來決定，該邊越小，檢測結(jié)果越精確），另一邊20～40cm的窄條形射野，分別在準(zhǔn)直器0°、30°、60°、90°、120°、150°輻照一定的劑量后，得到如圖5所示的星形野。在劑量測量軟件中打開掃描后的圖片，匹配劑量校準(zhǔn)文件后，在machine QA的star shot analysis模式下，選擇ROI工具，將射野全部包含在ROI區(qū)域內(nèi)，正確輸入number of legs參數(shù)，點(diǎn)擊分析命令后，軟件根據(jù)圖像中的劑量信息自動定位擱敷設(shè)軸的位置，計(jì)算各輻射軸相交所形成的最大內(nèi)切圓（如圖6）。

圖5 星形野

圖6 星形野分析結(jié)果

4 結(jié)論

本文簡略介紹了RIT 113放療膠片劑量驗(yàn)證系統(tǒng)在醫(yī)用直線加速器質(zhì)控中的兩個應(yīng)用。這兩個應(yīng)用均是目前尚無法通過電離室直接檢測的項(xiàng)目，具有非常實(shí)用的臨床應(yīng)用價值。此外RIT系統(tǒng)還具有測量絕對劑量，輻射野平坦度、對稱性，MLC到位精度，放射治療計(jì)劃劑量驗(yàn)證等多種功能，但由于這些參數(shù)目前可以通過電離室及半導(dǎo)體矩陣等多種設(shè)備直接檢測出結(jié)果，故在此方面RIT優(yōu)勢并不明顯，本文不再詳細(xì)介紹。

雖然RIT功能全面，但在使用中仍有一些需要特別注意的地方。（1）應(yīng)嚴(yán)格按照膠片的儲藏要求存放，將膠片分置，避光保存[5]，避免相互之間的黏連[6]。（2）由于膠片不同批次之間存在一定的差異，為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不同批次的膠片應(yīng)建立不同的劑量校準(zhǔn)文件。（3）在輻照膠片時，應(yīng)留有足夠的劑量建成模體和背向散射模體，以保證膠片采集數(shù)據(jù)盡可能精確。（4）輻照劑量理論上來說無具體要求，但根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，建議出束300MU以上，這是因?yàn)閯┝坎蛔銜r，與周圍未輻照區(qū)域光密度變化不明顯，對分析結(jié)果影響較大。同時，應(yīng)當(dāng)注意輻照劑量不能超過OD曲線的最大校準(zhǔn)劑量，否則校準(zhǔn)后的膠片劑量超探測限，導(dǎo)致分析出的結(jié)果錯誤。遇到該情況，可重新執(zhí)行校準(zhǔn)流程，增大輻照MU，提高探測限；也可減小輻照劑量重新測量相關(guān)參數(shù)。（5）膠片輻照后，不宜立即掃描分析，建議輻照24小時后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出[2,6]。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，放射治療質(zhì)控檢測裝備向著智能化，多樣化發(fā)展，各種電離室、半導(dǎo)體劑量計(jì)玲瑯滿目，測量結(jié)果直讀極大地節(jié)省了時間，但膠片劑量驗(yàn)證系統(tǒng)仍然占據(jù)著一席之地，有著其他質(zhì)控設(shè)備所沒有的優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在：（1）膠片非常薄，不會擾動射束，測量結(jié)果更準(zhǔn)確；（2）膠片具有較高的空間分辨率[5]、很弱的能量依賴性以及較高的水等效性[2]。RIT系統(tǒng)充分利用膠片這些優(yōu)勢，通過自動化的分析方式，快速計(jì)算出結(jié)果，為臨床物理師提供了極大的便利，同時，也可作為其他電離室、二維矩陣等設(shè)備的補(bǔ)充，共同檢測醫(yī)用直線加速器的各方面性能參數(shù)，使其更好地服務(wù)于臨床。