放射治療CT 模擬機定位機電系統(tǒng)的質(zhì)量控制

林金勇（通信作者）

福建醫(yī)科大學腫瘤臨床醫(yī)學院·福建省腫瘤醫(yī)院（福建福州 350014）

隨著腫瘤放射治療進入精準調(diào)強放射治療時代，臨床對腫瘤靶區(qū)的定位精度提出了更高的要求，而能夠進行準確定位的CT 模擬機在放射治療中的作用與地位越來越重要[1-5]。CT 模擬機由一臺帶平面床的CT 機、一套定位激光燈系統(tǒng)和一套影像采集分析計算機控制臺構(gòu)成。其中，定位床和激光燈作為CT 模擬機的主要機電系統(tǒng)，其運行精度直接影響著患者擺位的準確性和重復性，因此需要由放射治療物理師對其定期進行質(zhì)量保證（quality assurance，QA）和質(zhì)量控制（quality control，QC），以維持其穩(wěn)定性[6]。本研究參照美國醫(yī)學物理學家協(xié)會工作組（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）66 號 報 告（AAPM TG66）中對CT 模擬機定位機電系統(tǒng)的QA 建議[7]，制訂了CT 模擬機定位床和激光燈的月檢QC 項目，并收集2020 年1 月至2021 年12 月福建省腫瘤醫(yī)院2 臺PHILIPS 大孔徑CT 模擬機共計48 次定位床和激光燈的月檢數(shù)據(jù)，探討CT 模擬機定位機電系統(tǒng)QC 的必要性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 設(shè)備資料

收集2020 年1 月至2021 年12 月福建省腫瘤醫(yī)院2 臺PHILIPS 大孔徑CT 模擬機定位床和激光燈共計48 次的月檢數(shù)據(jù)。

1.2 QC 流程

定位床檢測工具包括數(shù)字水平尺、金屬鉛絲、鋼尺，激光燈檢測工具包括TG66 激光燈QA 模體、鋼尺、A4 白紙。

1.2.1 定位床QC 檢測

用于放射治療患者定位的CT 模擬機配備的是與直線加速器治療床幾何形狀相似的平板床。定位床QC 檢測要求和月檢項目如下。（1）定位床床面水平性（允許誤差＆lt;0.5°）：床面升至CT 模擬機孔徑中心區(qū)域，將數(shù)字水平尺分別橫向、縱向放置于床的頭側(cè)與腳側(cè)，記錄誤差顯示值。（2）定位床床面應(yīng)與成像平面垂直正交（允許誤差＆lt;1 mm）：首先，驗證定位床相對于成像平面是否無旋轉(zhuǎn)，將兩條長約2 cm 的細金屬絲分別貼于床中軸線的頭側(cè)和腳側(cè)（相距約1 m，見圖1a），進床分別掃描頭側(cè)和腳側(cè)的金屬絲（掃描條件為，層厚5 mm，軸掃，1 張），測量兩條金屬絲在各自圖像中的水平坐標是否相同，并記錄誤差；其次，驗證定位床底板縱軸與成像平面是否垂直，將兩條金屬絲正交貼于床中軸線（見圖1b），與成像平面各成45°，分別在床升至最高位和降至最低位時進行掃描，測量兩圖像中兩金屬線間的距離是否相同，并記錄誤差。（3）定位床垂直和縱向運動的數(shù)字顯示應(yīng)精確且可重復（允許誤差＆lt;1 mm）。垂直運動測試方法為：使用沿垂直方向擺放于床側(cè)的鋼尺，觀察升降床過程中激光燈投影在尺上的標記位置，與相應(yīng)數(shù)字顯示進行比較，并記錄誤差；縱向運動測試方法為：使用沿縱向擺放于床面的鋼尺，觀察進出床過程中激光燈投影在尺上的標記位置，與相應(yīng)數(shù)字顯示進行比較，并記錄誤差。

圖1 金屬絲在床面中軸線的位置

1.2.2 激光燈QC 檢測

CT 模擬機一般通過配置的外部激光燈進行患者模擬定位，并在患者體表做定位標記，因此外置激光燈是每月QC 檢測的重點。外置激光燈由安裝于CT 機兩側(cè)墻壁或剛性支架上的壁掛激光燈（包含水平和垂直方向）和固定于天花板的矢狀激光燈構(gòu)成。外置激光燈的QC 檢測要求和月檢項目如下。（1）外置激光燈零位重合性（允許誤差＆lt;0.5 mm）：在CT 模擬機孔徑中軸線附近，用A4 白紙投影激光燈，觀察兩側(cè)壁水平、垂直方向激光燈在零位的重合性，并記錄誤差；定位床升至CT 模擬機孔徑中心附近，用一鋼尺橫向水平放置于床面，測量床的橫向?qū)挾?，然后二等分，觀察頭頂激光燈是否投影在床面中線，并記錄誤差。（2）兩側(cè)壁垂直方向激光燈與掃描成像平面距離的準確性（允許誤差＆lt;2 mm）：用定位條將TG66 激光燈QA 模體居中置于床面上（見圖2a），擺位過程中，兩側(cè)壁水平激光燈應(yīng)通過升降床對準激光燈QA 裝置兩邊模塊的水平孔，兩側(cè)壁垂直激光燈通過進出床對準QA 裝置兩邊模塊的垂直孔，頭頂激光燈對準中心模塊的豎直孔，進床至機架內(nèi)激光燈對準模塊上的孔；掃描模體（掃描層厚為1.2 mm，層距為0 mm，選擇軸掃模式），將得到如圖1b 所示的清晰十字線圖像，記錄進床距離與預設(shè)的墻壁激光與機架內(nèi)激光燈間距的誤差。（3）墻壁激光燈應(yīng)與掃描平面平行和垂直，并交匯于成像平面正中心（允許誤差＆lt;2 mm）：使用與（2）同樣的方法擺位模體并掃描獲得清晰的十字線圖像，分別進行垂直方向激光燈平行度檢測（將左、右兩側(cè)垂直激光燈與兩側(cè)模塊側(cè)面的垂直孔對齊，在CT 孔徑允許范圍內(nèi)升降平床面，觀察垂直方向激光燈是否始終與模體的兩側(cè)模塊側(cè)面的垂直孔保持一致，并記錄誤差）、水平方向激光燈平行度檢測（將左、右兩側(cè)水平激光燈與兩側(cè)模塊側(cè)面的水平孔對齊，進出床，觀察水平激光線在整個長度上是否始終與水平孔保持一致，并記錄誤差）、激光燈中心與成像平面正中心重合性檢測（在上述獲得的掃描圖像上，利用CT 軟件自帶的十字指針測量工具，測量激光燈與成像平面中心間的誤差）。（4）頭頂（矢狀位）激光燈應(yīng)與成像平面正交（允許誤差＆lt;2 mm）：使用與（2）同樣的方法擺位模體，在CT 模擬機孔徑允許范圍內(nèi)升降床面，觀察頭頂激光線是否始終與模體中心模塊上的豎直孔保持一致，并記錄誤差；進出床，觀察頭頂激光線在整個長度上是否始終與中心模塊上的豎直孔保持一致，并記錄誤差。（5）頭頂（矢狀位）激光燈的移動應(yīng)精確（允許誤差＆lt;2 mm）：使用與（2）同樣的方法擺位QA 模體，移動頭頂激光燈至預設(shè)值（±125 mm），觀察頭頂激光燈與兩側(cè)模塊的豎直孔的重合性，并記錄誤差。

圖2 TG66 激光燈QA 模體及掃描圖像

1.3 觀察指標

比較檢測數(shù)據(jù)與參考標準的符合情況。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用Excel 錄入數(shù)據(jù)，進行描述性統(tǒng)計分析，并繪制散點圖和箱式圖，觀察數(shù)據(jù)的變化趨勢及符合情況。

2 結(jié)果

2.1 定位床QC 檢測結(jié)果

48 次月檢數(shù)據(jù)顯示，定位床處于水平狀態(tài)；進出和升降檢測誤差均＆lt;1 mm，未發(fā)生超出誤差的傾斜和偏轉(zhuǎn)，說明床面與成像平面垂直正交；垂直和縱向運動的數(shù)字顯示，誤差均＆lt;1 mm，符合AAPM TG66 報告的要求。定位床QC 檢測結(jié)果見圖3。

圖3 48 次月檢的定位床QC 檢測結(jié)果箱式圖

2.2 激光燈QC 檢測結(jié)果

48 次月檢數(shù)據(jù)顯示，外置激光燈零位重合性月檢中，兩側(cè)壁水平、垂直方向及頭頂激光燈在CT 模擬機孔徑中軸線位置重合性良好，誤差均＆lt;0.5 mm；兩側(cè)壁垂直方向激光燈與掃描成像平面距離的檢測誤差均＆lt;1 mm，說明垂直方向激光燈能夠準確指示掃描平面；墻壁水平激光燈平行度檢測誤差均＆lt;1 mm，墻壁垂直激光燈平行度檢測中1 次誤差達到臨界值2 mm，其余檢測誤差均＆lt;1 mm，激光燈中心與成像平面中心重合性檢測中1 次誤差達到臨界值2 mm，其余檢測誤差均＆lt;1 mm；頭頂激光燈平行度及與成像平面垂直度檢測誤差均＆lt;1.5 mm；頭頂激光燈移動精度檢測誤差均＆lt;1 mm，符合AAPM TG66 報告的要求。

在實際月檢工作中，如激光誤差達2 mm，則需進行調(diào)整，因此，48 次月檢中共調(diào)整激光2 次，調(diào)整概率為4%，通過率為96%。激光燈QC 檢測結(jié)果見圖4。

圖4 48 次月檢的激光燈QC 檢測結(jié)果散點圖

3 討論

CT 模擬定位是腫瘤精準放射治療的首要關(guān)鍵環(huán)節(jié)[8]。此環(huán)節(jié)放射治療物理師通過定位床和激光燈在患者腫瘤區(qū)域體表設(shè)置等中心擺位標記，以便在治療環(huán)節(jié)能夠準確地在直線加速器上為患者擺位，因此，定位床和激光燈的精度將直接影響患者治療擺位的準確性。為達到精準擺位的目的，CT模擬機的定位床必須是與直線加速器治療床形狀一致的平面床，以保證治療擺位的重復性，定位床的幾何精度誤差將導致患者治療擺位重復性差，床垂直和縱向運動的數(shù)字顯示誤差也會導致治療等中心在體表的錯誤標記；CT 模擬機的定位激光必須與治療機房的激光系統(tǒng)同樣能準確確定等中心位置，且精度和重復性應(yīng)與治療機房的激光系統(tǒng)相當[6-7]。因此，必須建立系統(tǒng)的QA 檢測程序，以保證定位床和激光燈的運行精度。

本研究參照AAPM TG66 號報告中對CT 模擬機定位機電系統(tǒng)的QA 建議[7]，制訂了CT 模擬機定位床和激光燈的月檢QC 項目和具體操作流程，同時收集了福建省腫瘤醫(yī)院2 臺PHILIPS 大孔徑CT 模擬機2 年共計48 次定位床和激光燈的月檢數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示定位床處于水平狀態(tài)，檢測誤差均＆lt;1 mm，運行良好；而激光燈的定位精度檢測有2 次誤差達到臨界值2 mm，均進行了相應(yīng)調(diào)整，其余46次檢測誤差均＆lt;2 mm，符合AAPM TG66 報告要求。

綜上所述，CT 模擬機定位機電系統(tǒng)的QC 檢測對于放射治療中腫瘤靶區(qū)精準定位至關(guān)重要。實際臨床工作中，放射治療物理師需要制定專門針對CT 模擬機定位床和激光燈的QC 流程及方法，并嚴格按照QA 規(guī)程定期進行QC 檢測，以保證定位床和激光燈長期、準確、穩(wěn)定運行。