放射治疗CT,模拟机定位机电系统的质量控制

林金勇（通信作者）

福建医科大学肿瘤临床医学院·福建省肿瘤医院（福建福州 350014）

随着肿瘤放射治疗进入精准调强放射治疗时代，临床对肿瘤靶区的定位精度提出了更高的要求，而能够进行准确定位的CT 模拟机在放射治疗中的作用与地位越来越重要[1-5]。CT 模拟机由一台带平面床的CT 机、一套定位激光灯系统和一套影像采集分析计算机控制台构成。其中，定位床和激光灯作为CT 模拟机的主要机电系统，其运行精度直接影响着患者摆位的准确性和重复性，因此需要由放射治疗物理师对其定期进行质量保证（quality assurance，QA）和质量控制（quality control，QC），以维持其稳定性[6]。本研究参照美国医学物理学家协会工作组（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）66 号 报 告（AAPM TG66）中对CT 模拟机定位机电系统的QA 建议[7]，制订了CT 模拟机定位床和激光灯的月检QC 项目，并收集2020 年1 月至2021 年12 月福建省肿瘤医院2 台PHILIPS 大孔径CT 模拟机共计48 次定位床和激光灯的月检数据，探讨CT 模拟机定位机电系统QC 的必要性，现报道如下。

1.1 设备资料

收集2020 年1 月至2021 年12 月福建省肿瘤医院2 台PHILIPS 大孔径CT 模拟机定位床和激光灯共计48 次的月检数据。

1.2 QC 流程

定位床检测工具包括数字水平尺、金属铅丝、钢尺，激光灯检测工具包括TG66 激光灯QA 模体、钢尺、A4 白纸。

1.2.1 定位床QC 检测

用于放射治疗患者定位的CT 模拟机配备的是与直线加速器治疗床几何形状相似的平板床。定位床QC 检测要求和月检项目如下。（1）定位床床面水平性（允许误差＆lt;0.5°）：床面升至CT 模拟机孔径中心区域，将数字水平尺分别横向、纵向放置于床的头侧与脚侧，记录误差显示值。（2）定位床床面应与成像平面垂直正交（允许误差＆lt;1 mm）：首先，验证定位床相对于成像平面是否无旋转，将两条长约2 cm 的细金属丝分别贴于床中轴线的头侧和脚侧（相距约1 m，见图1a），进床分别扫描头侧和脚侧的金属丝（扫描条件为，层厚5 mm，轴扫，1 张），测量两条金属丝在各自图像中的水平坐标是否相同，并记录误差；
其次，验证定位床底板纵轴与成像平面是否垂直，将两条金属丝正交贴于床中轴线（见图1b），与成像平面各成45°，分别在床升至最高位和降至最低位时进行扫描，测量两图像中两金属线间的距离是否相同，并记录误差。（3）定位床垂直和纵向运动的数字显示应精确且可重复（允许误差＆lt;1 mm）。垂直运动测试方法为：使用沿垂直方向摆放于床侧的钢尺，观察升降床过程中激光灯投影在尺上的标记位置，与相应数字显示进行比较，并记录误差；
纵向运动测试方法为：使用沿纵向摆放于床面的钢尺，观察进出床过程中激光灯投影在尺上的标记位置，与相应数字显示进行比较，并记录误差。

图1 金属丝在床面中轴线的位置

1.2.2 激光灯QC 检测

CT 模拟机一般通过配置的外部激光灯进行患者模拟定位，并在患者体表做定位标记，因此外置激光灯是每月QC 检测的重点。外置激光灯由安装于CT 机两侧墙壁或刚性支架上的壁挂激光灯（包含水平和垂直方向）和固定于天花板的矢状激光灯构成。外置激光灯的QC 检测要求和月检项目如下。（1）外置激光灯零位重合性（允许误差＆lt;0.5 mm）：在CT 模拟机孔径中轴线附近，用A4 白纸投影激光灯，观察两侧壁水平、垂直方向激光灯在零位的重合性，并记录误差；
定位床升至CT 模拟机孔径中心附近，用一钢尺横向水平放置于床面，测量床的横向宽度，然后二等分，观察头顶激光灯是否投影在床面中线，并记录误差。（2）两侧壁垂直方向激光灯与扫描成像平面距离的准确性（允许误差＆lt;2 mm）：用定位条将TG66 激光灯QA 模体居中置于床面上（见图2a），摆位过程中，两侧壁水平激光灯应通过升降床对准激光灯QA 装置两边模块的水平孔，两侧壁垂直激光灯通过进出床对准QA 装置两边模块的垂直孔，头顶激光灯对准中心模块的竖直孔，进床至机架内激光灯对准模块上的孔；
扫描模体（扫描层厚为1.2 mm，层距为0 mm，选择轴扫模式），将得到如图1b 所示的清晰十字线图像，记录进床距离与预设的墙壁激光与机架内激光灯间距的误差。（3）墙壁激光灯应与扫描平面平行和垂直，并交汇于成像平面正中心（允许误差＆lt;2 mm）：使用与（2）同样的方法摆位模体并扫描获得清晰的十字线图像，分别进行垂直方向激光灯平行度检测（将左、右两侧垂直激光灯与两侧模块侧面的垂直孔对齐，在CT 孔径允许范围内升降平床面，观察垂直方向激光灯是否始终与模体的两侧模块侧面的垂直孔保持一致，并记录误差）、水平方向激光灯平行度检测（将左、右两侧水平激光灯与两侧模块侧面的水平孔对齐，进出床，观察水平激光线在整个长度上是否始终与水平孔保持一致，并记录误差）、激光灯中心与成像平面正中心重合性检测（在上述获得的扫描图像上，利用CT 软件自带的十字指针测量工具，测量激光灯与成像平面中心间的误差）。（4）头顶（矢状位）激光灯应与成像平面正交（允许误差＆lt;2 mm）：使用与（2）同样的方法摆位模体，在CT 模拟机孔径允许范围内升降床面，观察头顶激光线是否始终与模体中心模块上的竖直孔保持一致，并记录误差；
进出床，观察头顶激光线在整个长度上是否始终与中心模块上的竖直孔保持一致，并记录误差。（5）头顶（矢状位）激光灯的移动应精确（允许误差＆lt;2 mm）：使用与（2）同样的方法摆位QA 模体，移动头顶激光灯至预设值（±125 mm），观察头顶激光灯与两侧模块的竖直孔的重合性，并记录误差。

图2 TG66 激光灯QA 模体及扫描图像

1.3 观察指标

比较检测数据与参考标准的符合情况。

1.4 统计学处理

采用Excel 录入数据，进行描述性统计分析，并绘制散点图和箱式图，观察数据的变化趋势及符合情况。

2.1 定位床QC 检测结果

48 次月检数据显示，定位床处于水平状态；
进出和升降检测误差均＆lt;1 mm，未发生超出误差的倾斜和偏转，说明床面与成像平面垂直正交；
垂直和纵向运动的数字显示，误差均＆lt;1 mm，符合AAPM TG66 报告的要求。定位床QC 检测结果见图3。

图3 48 次月检的定位床QC 检测结果箱式图

2.2 激光灯QC 检测结果

48 次月检数据显示，外置激光灯零位重合性月检中，两侧壁水平、垂直方向及头顶激光灯在CT 模拟机孔径中轴线位置重合性良好，误差均＆lt;0.5 mm；
两侧壁垂直方向激光灯与扫描成像平面距离的检测误差均＆lt;1 mm，说明垂直方向激光灯能够准确指示扫描平面；
墙壁水平激光灯平行度检测误差均＆lt;1 mm，墙壁垂直激光灯平行度检测中1 次误差达到临界值2 mm，其余检测误差均＆lt;1 mm，激光灯中心与成像平面中心重合性检测中1 次误差达到临界值2 mm，其余检测误差均＆lt;1 mm；
头顶激光灯平行度及与成像平面垂直度检测误差均＆lt;1.5 mm；
头顶激光灯移动精度检测误差均＆lt;1 mm，符合AAPM TG66 报告的要求。

在实际月检工作中，如激光误差达2 mm，则需进行调整，因此，48 次月检中共调整激光2 次，调整概率为4%，通过率为96%。激光灯QC 检测结果见图4。

图4 48 次月检的激光灯QC 检测结果散点图

CT 模拟定位是肿瘤精准放射治疗的首要关键环节[8]。此环节放射治疗物理师通过定位床和激光灯在患者肿瘤区域体表设置等中心摆位标记，以便在治疗环节能够准确地在直线加速器上为患者摆位，因此，定位床和激光灯的精度将直接影响患者治疗摆位的准确性。为达到精准摆位的目的，CT模拟机的定位床必须是与直线加速器治疗床形状一致的平面床，以保证治疗摆位的重复性，定位床的几何精度误差将导致患者治疗摆位重复性差，床垂直和纵向运动的数字显示误差也会导致治疗等中心在体表的错误标记；
CT 模拟机的定位激光必须与治疗机房的激光系统同样能准确确定等中心位置，且精度和重复性应与治疗机房的激光系统相当[6-7]。因此，必须建立系统的QA 检测程序，以保证定位床和激光灯的运行精度。

本研究参照AAPM TG66 号报告中对CT 模拟机定位机电系统的QA 建议[7]，制订了CT 模拟机定位床和激光灯的月检QC 项目和具体操作流程，同时收集了福建省肿瘤医院2 台PHILIPS 大孔径CT 模拟机2 年共计48 次定位床和激光灯的月检数据，结果显示定位床处于水平状态，检测误差均＆lt;1 mm，运行良好；
而激光灯的定位精度检测有2 次误差达到临界值2 mm，均进行了相应调整，其余46次检测误差均＆lt;2 mm，符合AAPM TG66 报告要求。

综上所述，CT 模拟机定位机电系统的QC 检测对于放射治疗中肿瘤靶区精准定位至关重要。实际临床工作中，放射治疗物理师需要制定专门针对CT 模拟机定位床和激光灯的QC 流程及方法，并严格按照QA 规程定期进行QC 检测，以保证定位床和激光灯长期、准确、稳定运行。