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国外医用直线加速器的进展
医用直线加速器是目前主要的放射治疗设备之一,本文从加速器核心部件、能量和剂量特性、计算机控制系统、电子射野影像系统等方面介绍国外加速器技术的新进展.
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鼻咽癌进行图像引导放疗时不同配准方法对体位校正的影响
目的探讨鼻咽癌进行图像引导放疗时不同图像配准方法对体位校正的影响.方法用不同的图像配准方法,对37例鼻咽癌患者在进行图像引导放疗时所获得的47对电子射野影像(EPID)和计划系统生成的数字重建图像(DRR)进行配准分析.方法A:系统自动选择窗宽窗位后进行图像灰度配准.方法B:系统自动选择窗宽窗位后以第一颈椎体前缘中点作为配准点进行自动配准.方法C:在方法A的基础上手动调节窗宽窗位后进行图像灰度配准.方法D:在方法B的基础上手动调节窗宽窗位后,再以第一颈椎体前缘中点作为配准点进行自动配准.在四种不同配准方式下,分别得靶区在X和Y轴方向的摆位误差,再用SPSS13.0统计软件对所得结果进行配对样本t检验.结果方法A与B、B与D相比,靶区在X、Y轴上的摆位误差均有显著差异(P＜0.05);方法A与C、C与D相比,靶区在X、Y轴上的摆位误差均无差异(P＞0.05).结论鼻咽癌进行图像引导放疗时,基于图像灰度的摆位误差校正与基于第一颈椎体前缘中点摆位误差校正差异明显.
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基于MV级能量成像的EPID剂量率响应特性测试
目的：探讨直线加速器不同剂量率和不同剂量对电子射野影像装置（ EPID）图像质量的影响，获取临床应用的佳条件。材料方法： Las Vegas模体在固体水中，分别在不同剂量率条件下输出1～6mu的剂量，从三个机架角方向拍摄获取图像进行分析。并使用头部假体进行验证。结果：相同剂量率、不同剂量对图像影响不明显；剂量率的差异对图像影响明显。结论：150 mu／m和300mu／m的剂量率可获得较高分辨率与对比度的验证图像，适合临床应用。
关键词： 电子射野影像装置 Las Vegas模体 剂量率 图像质量 -
基于EPID分析头颈部肿瘤调强放疗的摆位误差
目的：应用电子射野影像装置（EPID）测定头颈部肿瘤调强放疗中的摆位误差，为治疗计划设计时CTV外扩到PTV提供参考依据。方法：对20例头颈部肿瘤患者行调强放射治疗，将每周在治疗前应用EPID拍摄的正、侧位图像与数字重建图像（DRR）根据骨性标志进行配准比对，分别记录在左右、头脚、前后方向上的移动，根据得到的位移数据计算系统误差（∑）和随机误差（δ）。结果：20例头颈部肿瘤患者共采集120组数据，统计分析在左右、头脚、前后三个方向上的系统摆位误差分别为0.18，0.22，0.18 cm，随机误差分别为0.19，0.19，0.16 cm。结论：对于头颈部肿瘤调强放疗，CTV到PTV的外扩边界至少为左右方向0.49 cm，头脚方向0.57 cm，前后方向0.47 cm。
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CT治疗计划系统与电子射野影像装置在头颈部肿瘤首次放疗摆位中的联合应用
目的 通过CT治疗计划系统(CT-TPS)与电子射野影像装置(EPID)在头颈部肿瘤首次放疗摆位中的误差对比分析,讨论两种方法在位置验证中的精确性,进一步做好基层放疗单位的质量保证和质量控制.方法 选取2015年5月‐2016年12月接受放射治疗的头颈部肿瘤患者37例,首次治疗摆位同时采用CT-TPS与EPID进行位置验证,比较两种方法在左右方向X、头脚方向Y及前后方向Z的误差.结果 CT-TPS与EPID两种方法在患者X、Y及Z3个方向上的线性误差虽稍有差别,但差异无统计学意义(均P >0.05).结论 CT-TPS与EPID两种位置验证方法均能准确提供误差数值,满足临床要求.对于基层放疗单位,两种方法可以联合使用,也可单独使用,CT-TPS位置验证在EPID出现故障时可以替代EPID.
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电子射野影像装置对盆腔肿瘤放疗摆位误差的测定
目的 利用Elekta iView GT量化测定盆腔肿瘤放疗摆位中的系统误差及随机误差,为放疗计划PTV的设定提供初步的参考依据.方法 对12例接受盆腔放疗的病例进行摆位误差量化测定,共获取244组图像数据.所有入组病例均为CT模拟定位及适形放疗.将每日前后野和两侧野的电子射野影像装置(EPID),采用盆腔骨性标志与数字重建图像(DRR)比较,记录在左右、头脚、前后方向上的移动,从得到的数据计算系统和随机误差.结果 每日摆位误差的大值在左右、头脚、前后方向上分别为9.9、14.0、21.1 mm,摆位的系统误差分别为0.5、0.2、2.3 mm.12例病例数据显示,在左右、头脚、前后方向上移动幅度5～10 mm和＞10 mm的发生频率分别为8%、9%、21%和0%、1%、3%.结论 应用EPID测定盆腔肿瘤放疗的摆位误差,为放疗计划PTV的设定提供初步的参考依据.在PTV设定时,考虑由摆位误差而引起的边界(SM)至少需5 mm,但前后方向以扩大到10 mm为好,以达到97%的靶区包绕率,且需注意个体差异.
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应用电子射野影像装置实时纠正鼻咽癌调强放疗摆位误差研究
果 30例患者纠正前所有EPID影像中,各个方向的摆位误差测定值大约88.3%≤3 mm、99.1%≤5 mm.其中16例分别出现某个方向或同时出现2个方向的摆位误差 2 mm,均已进行实时纠正.纠正后的总体系统误差和随机误差均明显低于纠正前水,各个方向的M PTV 值纠正前为3 mm芹右,纠正后约为纠正前的1/2.结论 牙合垫法与EPID结合交时纠正鼻咽癌调强放疗摆位误差可有效降低摆位系统误差和随机误差,从而降低摆位外扩边界值,进而提高摆位精度.
关键词： 鼻咽肿瘤/调强放射疗法 电子射野影像装置 摆位误差 纠正方法 -
应用EPID分析头颈部肿瘤调强放疗的摆位误差
目的 通过对头颈部肿瘤患者群体的射野图像回顾性分析,了解患者群体的摆位误差分布情况,为治疗计划设计设置计划靶体积(PTV)时提供依据.方法 通过配准数字重建图像(DRR)和电子射野影像装置(EPID)拍摄的正、侧位验证像的骨性解剖结构,计算平移和旋转误差.结果 平移误差左右方向为(1.40±1.27)mm,头脚方向为(1.34±1.37)mm,腹背方向为(1.34±1.30)mm;旋转误差冠状面为(0.791±0.976).,矢状面为(0.531±0.750)..结论 对于头颈部肿瘤调强放疗(IMRT),临床靶体积(cTV)到PTV的外放边界在左右方向宜为3.7 mm,头脚及腹背方向宜为3.6 mm.考虑到旋转误差,当靶区比较长时靶区两端外放要更大一些.
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胸段食管癌三维适形放疗摆位误差研究
目的 应用电子射野影像装置(EPID)测量胸段食管癌三维适形放疗(3DCRT)的摆位误差,推算PTV与CTV之间的间隙.方法 对41例胸段食管癌患者每周拍摄1次正侧位EPI,通过比较EPI和数字重建影像(DRR)的差异来测量摆位误差.根据公式计算出PTV与CTV之间的间隙.采用自身配对设计对22例接受根治性放疗患者应用不同PTV与CTV的间隙值分别设计两套模拟治疗计划,A组x、y和z轴均为10 mm,B组采用本研究结果 的间隙值.应用配对t检验或Wilcoxon符号秩检验来比较两套计划间的差异.结果 x、y、z轴的PTV与CTV的间隙值分别为8.72、10.50、5.62 mm.两套模拟计划间的脊髓高照射剂量不同,A计划为(4638.7±1449.6)cGy,B计划为(4310.2±1528.7)cGy(t=5.48,P=0.000);脊髓并发症概率也不同,A计划为4.82%±5.99%,B计划为3.64%±4.70%(Z=-2.70,P=0.007).结论 笔者单位胸段食管癌接受3DCRT时在x,y和z轴上的PTV与CTV之间的间隙值分别为8.72、10.50、5.62 mm;与3个轴均为10 mm的间隙值相比应用本研究结果 制定治疗计划可更有效地保护脊髓.
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扫描液体电离室型电子射野影像装置的剂量响应研究
目的 研究扫描液体电离室型电子射野影像装置(EPID)的剂量响应特性及其各种影响因素,如机架角、照射野大小、图像获取模式,以便进一步利用EPID进行剂量验证方面的研究。方法 所有实验均在装备有PortalVisionTM MK2型电子射野影像装置的Varian 600C/D加速器上实现。为了得到剂量响应曲线,需要建立入射到探头的射线强度与EPID像素值之间的关系。首先,通过改变源到探头电离室的距离得到不同的射线强度。其次,针对任一剂量率条件,用EPID拍摄3幅数字射野图像取平均,取射野中心轴附近11×11个像素点的平均值作为EPID响应。后,根据相同条件下测得的剂量率和对应的像素值,绘制剂量响应曲线。改变机架角、照射野大小和图像获取模式,得到一系列剂量响应曲线。结果 EPID输出像素值与入射剂量率之间并非线性关系。EPID剂量响应曲线与图像获取模式关系密切,在离轴点略受机架角的影响,但不受射野大小的影响。结论 由于射野图像获取模式明显地影响EPID剂量响应曲线的形状,所以对不同获取模式应该分别刻度。机架角的影响可通过在不同机架角下刻度加以消除。EPID剂量响应与射野大小无关的事实为日常剂量响应刻度提供了便利,即用一种射野条件刻度就可以准确地应用于其它射野条件。
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基于EPID三维剂量验证系统的物理模型测试及临床应用的初步研究
目的 使用EPID三维剂量验证系统进行物理建模和物理参数优化,并行临床应用前的初步研究.方法 通过EPID采集3、5、10、15、20、25 cm的方野图像建立物理模型,比较在均匀水模体中系统重建的百分深度剂量、射野总散因子及10 cm深度处的离轴比曲线,优化物理模型参数.采用指型电离室和免冲洗胶片,在均匀模体和仿真人模体中测量单野、组合野及IMRT计划点剂量和平面剂量,并与系统重建结果比较.在仿真人模体和10例不同部位IMRT计划中,比较系统重建和TPS计算的5%/3 mm、3%/3 mm标准下的γ通过率,并对临床病例进行靶区和OAR剂量体积分析.结果 对于单野、组合野以及IMRT计划,系统重建剂量和电离室测量及TPS计算的点剂量平均偏差分别<0.5%和2.0%;在均匀或仿真人模体中以及临床病例中其平面或三维剂量的5%/3 mm、3%/3 mm平均γ通过率均>95%;但临床病例中体现小体积的OAR有较大剂量偏差.结论 通过一系列临床应用前测试,明确了该三维剂量验证系统可有效应用于临床剂量验证,并有较好的临床应用价值.
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基于EPID和EBT3胶片剂量计对动态MLC叶片到位精度检测研究
目的 建立一种使用EPID和EBT3胶片剂量计进行动态MLC叶片到位精度的快速准确检测方法.方法 美国瓦里安6 MV加速器的固定机架角和准直器角度为0°,共设计11个MLC以滑窗方式运行的射野,每个射野由一组相同宽度的窄条野组成,窄条野的宽度为1～10 mm,窄条野之间的间距为2 cm.使用EPID、EBT3胶片剂量计作为测量工具,刻度设计窄条野宽度(带宽)与测量带宽的半高宽的关系.以同样方式设计一带宽为5mm射野,并在不同位置设计几处MLC叶片偏差,通过EPID、EBT3分析MLC叶片到位精度.结果 当设计带宽＞4 mm时,可很好地线性拟合设计带宽与实测带宽的半高宽.EPID检测带宽、峰值间距、MLC叶片位置的精度分别为±0.2、±0.1、±0.1mm,EBT3检测的分别为±0.3、±0.2、±0.2 mm.结论 提供了一种使用EPID或EBT3胶片剂量计快速检测MLC实际到位精度的方法,为MLC的QA提供帮助.
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基于EP ID三维剂量重建在肿瘤患者中应用
目的 基于EPID利用Edose软件重建三维剂量分布,帮助放疗工作人员更好地了解治疗期间患者相关危及器官和靶区的剂量变化情况.方法 对头颈部肿瘤和胸部肿瘤患者治疗前行1次/周总共6次CBCT扫描,将CBCT图像与计划CT图像进行刚性配准后传入到Edose剂量分析软件中,利用Edose软件根据摆位误差基于EPID对其进行三维剂量重建,后分析不同危及器官剂量并比较γ通过率.结果 与原计划剂量相比,鼻咽癌患者脊髓Dmax分次间受量波动较大且高于患者原计划剂量,脑干Dmax分次间受量变化较小,左右腮腺V30所受剂量变化较大,单次增加幅度高可达28.69％;胸部肿瘤患者脊髓Dmax差异较小,肺与心脏实际受量都高于计划剂量,尤其肺V5与原计划平均偏差达16.99％(P<0.05).通过对γ通过率分析可看出危及器官受量与原计划受量存在较大变化的节点为头颈部肿瘤第16次左右和胸部肿瘤第24次左右.结论 通过在单次治疗中利用Edose剂量验证系统基于EPID重建患者体内三维剂量的分布,可以了解相关靶区与危及器官的剂量变化,能够更好地保护危及器官以及提高靶区剂量的覆盖率,为下一步的剂量引导放射治疗和自适应放射治疗提供一定的参考.
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电子射野影像装置机械运动的位置误差研究
目的 研究不同类型电子射野影像装置(EPID)机械运动的相对位置偏差,为基于EPID进行调强放疗剂量验证提供位置误差的修正依据.方法 对3种不同类型EPID(瓦里安aSl000、aS500和医科达iViewGT)采用5 cm × 5 cm射野进行照射.通过自编软件系统对EPID采集的射野图像进行分析,并确定射野中心点在EPID上投影.对臂架0°～360°射野中心点在EPID上投影位置进行分析,并与臂架0°时位置比较以确定相对位置偏移.结果 在瓦里安aS1000、aS500、医科达iViewGT的EPID大相对偏移左右方向上分别为(-0.23±0.17)、(2.94±0.17)、(0.35±0.09) mm,上下方向上分别为(-4.16 ±0.20)、(-4.15-±0.25)、(-1.66±0.11)mm.对上下方向上的相对位移采用四次方经验函数可较好地进行拟合.结论 不同类型EPID在不同角度下相对位置误差不同,且在上下方向上明显较左右方向大,应用EPID进行调强验证时必需考虑对在不同臂架角度下相对位置误差进行修正.
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基于电子射野影像装置的容积调强弧形治疗二维剂量验证研究
目的 基于电子射野影像装置(EPID)建立二维剂量精确重建模型并验证容积调强弧形治疗(VIMAT)剂量,与其他测量工具进行比较与分析.方法 采用EPID进行VIMAT的二维剂量验证,基于卷积、反卷积以及修正函数建立二维剂量重建模型.通过电离室测量的离轴比剂量曲线并用小二乘法确定计算模型参数.对12例不同部位肿瘤患者的VIMAT计划用电离室测量中心点剂量,采用其他平面剂量测量工具测量相应平面剂量分布.所有工具测量深度均设置为10 cm,并采用γ分析法比较测量结果.结果 对中心点绝对剂量,EPID与电离室测量结果偏差＜1.5％.对平面剂量,2％2 mm标准下EPID与Seven29、Matrixx的平均γ通过率分别为98.9％、99.8％,3％3 mm标准下EPID与治疗计划系统计算结果的平均γ通过率为99.9％.结论 基于EPID建立的二维剂量重建模型能很好地用于调强放疗二维剂量验证工作,今后将考虑将该模型拓展到均匀模体的三维剂量验证中.
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EPID在VMAT技术验收测试中的应用研究
目的 采用EPID实现直线加速器VMAT技术的验收研究.方法 采用Shaper及Eclipse TPS编辑并利用EPID对TrueBeam加速器VMAT技术中MLC到位精度、临床剂量等核心内容进行测试.测试例:TA:机架在0°、90°、270°时分别曝光0.5 cm×20.0 cm狭缝野;TB:不同剂量率及机架角速度组合时射野平坦度稳定性;TC:静态及旋转状态下MLC到位精度;TD:静态及旋转状态下MLC变速控制准确性;lE:加速器同时变剂量率及机架旋转速度的准确性;TF:临床病例.利用Matlab对测试结果进行分析.结果 0°、90°、270°测得狭缝叠加后半高宽与零度时半高宽差别均为0.39 mm.TB结果显示射野平坦度差别＜0.5％.TC测试显示EPID测得的狭缝中心与TPS设定的中心大偏差为0.45 mm.TD测试显示MLC位置实测值与TPS设定值差别大为0.69 mm.TE结果显示各狭缝相互间差别大为0.42 mm.临床病例以3％/3 mm标准评价时γ通过率低为96.4％.结论 利用EPID能准确、便捷的完成VMAT技术验收,此方法为减轻物理师工作负担提供了一个良好选择.
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红外线跟踪摆位系统与电子射野影像装置对摆位误差测量结果的比较研究
目的 比较红外线跟踪摆位系统(IM-BPS)和电子射野影像装置(EPID)对食管癌和肺癌患者摆位误差测量结果的优劣。方法 2007-2008年间接受三维适形或调强放疗的40例食管癌和27例肺癌患者,使用IM-BPS和EPID测量其在左右、头脚、前后方向上的摆位误差,并对两种测量结果行配对t检验和符合程度的x2检验。结果 用EPID每例患者摆位验证需10～12 min,而IM-BPS仅需2～5 min。IM-BPS和EPID测量的食管癌患者左右、头脚、前后方向摆位误差均值分别为3.49、3.19、3.31和4.03、3.41、3.43 mm (t=5.17、1.88、1.57,P=0.000、0.060、0.119);肺癌患者的分别为4.23、3.51、3.39 mm和4.85、3.53、3.74 mm (t=5.63、0.28、3.88,P=0.000、0.780、0.000)。≥65％食管癌和≥55％肺癌患者两种测量结果在3个方向摆位误差差值为±1 mm内时差异有统计学意义(x2 =51.09,P=0.000和x2 =53.35,P=0.000)。结论 IM-BPS对食管癌及肺癌患者摆位误差的测量结果大部分优于EPID,虽然两种方法都能对患者治疗摆位进行较为准确测量和质量控制,但因IM-BPS应用直观、简便、耗时短、可实时l监测校正而更易于临床使用。
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基于EPID的在体剂量验证研究进展
在体剂量学方法是目前直接、有效的质量保证手段之一.EPID因具有优良的剂量学特性而被用于在体剂量验证.近年来,国内外有很多关于EPID的在体剂量学方法研究.此文目的是对基于EPID的在体剂量学方法研究进行综述,了解其研究现状,为后续运用研究和扩展提供参考.
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应用EP ID代替胶片法对MLC的质控研究
目的：研究EPID代替胶片对加速器MLC的质控方法并探讨其在任意机架角度下的可行性。方法采用RIT113软件对EPID影像和EBT3胶片影像数据进行分析。以EBT3胶片射野边缘50％等剂量曲线位置定义MLC叶片实际位置，在同一射野条件下EPID影像数据中找到MLC叶片实际位置所对应百分剂量值，从而完成EPID到EBT3胶片的替代过程。结果加速器机架角0°时，以EBT3胶片确定的MLC叶片位置处EPID影像对应的期望百分剂量值为44％，大MLC位置误差为0?12 mm。任意机架角度时，EPID影像数据通过与0°结果做距离一致性分析比对，半径为0?5 mm时所有像素点均通过。结论采用EPID代替胶片对加速器MLC叶片到位质控方法可行，且其精度满足临床要求并适用于任意机架角的测量，具有广泛推广和借鉴意义。
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电子射野影像装置位置误差对容积旋转调强放疗三维剂量验证的影响
目的 探讨电子射野影像装置(EPID)位置误差对容积旋转调强放疗(VMAT)三维剂量验证的影响.方法 5枚Suremark SL-20铅点固定于Elekta托盘上,通过采集机架在0～360°旋转中EPID图像,分析各角度下EPID相对于加速器机头的位置偏移,根据该偏移对进行三维剂量重建的EPID图像进行位置误差修正,分析EPID运动误差对剂量重建的影响.分别对16例鼻咽癌患者的VMAT计划的双弧、顺时针弧(弧1)、逆时针弧(弧2)的重建剂量与计划剂量做γ分析,并对修正前后的γ分析结果进行分析.结果 相对于0°,源到探测器距离(SID)在180°时误差大,为1.20 cm.考虑SID变化后计算的EPID上下(y)方向误差大为2.28 mm(等中心层面),左右(x)方向误差在±0.5 mm以内.对16例鼻咽癌双弧VMAT治疗计划进行治疗前三维剂量验证,EPID y方向位置误差修正后3Dγ通过率明显提高,5％/3 mm标准下的γ通过率提高分别为双弧(4.12±1.67)％(t=-9.86,P＜0.05),弧1(3.47 ±1.64)％(t=-8.46,P＜0.05),弧2(5.08±1.30)％(t=-15.63,P＜0.05);3％/3 mm标准下,γ通过率提高分别为双弧(7.63±2.24)％(t=-13.63,P ＜0.05),弧1(6.03±2.07)％(t=-11.66,P＜0.05),弧2(9.17±2.23)％(t=-16.41,P＜0.05).y方向修正后,再进行x方向修正,5％/3 mm和3％/3 mm γ通过率的平均值分别提高0.23％和0.24％.结论 EPID沿加速器机架到治疗床方向运动误差明显,对三维剂量重建影响较大.在基于EPID的剂量重建中,应对其进行修正,以重建较准确的患者三维剂量分布.
