六维放射治疗床的质量保证

雷伟杰，陆启勇

徐州医科大学第二附属医院放疗中心 （江苏徐州 221006）

近年来，许多精准放射治疗技术，尤其是立体定向放射外科治疗（stereotactic radiosurgery，SRS）及体部立体定向放射治疗（stereotactic body radiation therapy，SBRT）技术被广泛应用于临床，而确保治疗位置的精度成为治疗的关键[1-3]。图像引导下的精准放射治疗需要对患者体位进行多个方向或角度的在线误差修正，基于此，可实现6个自由度运动的治疗床——六维放射治疗床应运而生，且已逐渐成为高档医用直线加速器的标准配置。在图像引导治疗模式下，六维放射治疗床在线修正摆位等误差是患者接受治疗前的最后环节，各参数的精度和可重复性将直接影响治疗计划的执行精度，因此，必须定期对其进行质量控制和质量保证。

引起六维放射治疗床误差的原因较多[4]，作为最主要的支撑部件，运动磨损老化、重力因素及故障维修等均会使治疗床机械精度变差或运动走样，从而对放射治疗产生不良影响甚至导致治疗失败。机器性能检查（machine performance check，MPC）软 件 是 集 成VitalBeam 直 线 加速器系统的日检质量控制软件，通过电子射野影像系统（electronic portal imaging device，EPID）探测模具位置获取六维放射治疗床数据，确保其在系统要求的精度范围内运行。我院自2018年10月开始使用瓦里安VitalBeam 直线加速器，本研究用其对六维放射治疗床进行了16个月的日常质量保证检测，通过分析各参数的变化趋势，评估治疗床的精度和稳定性，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般材料

六维放射治疗床检测系统主要由六维放射治疗床、MPC 软件、MV 及kV 成像系统、模体及托架等组成，坐标、运动与刻度等均遵循国际标准IEC 61217。六维放射治疗床以等中心为基点，可实现侧向±24.5 cm、纵向-51.5～93.5 cm 及升降63～170 cm 范围内的运动，公转旋转角度±95°，Pitch 和Roll 达到±3°，床体承重为227 kg。

六维放射治疗床在临床治疗模式和维修模式下运动，参数校准在维修模式下进行。需要注意的是，在Pitch 和Roll 旋转调整时，会影响到床升降、侧向或纵向的参数值，为保证治疗床在等中心位置不发生改变，床升降、侧向或纵向通常需要同时进行运动调整。

1.2 六维放射治疗床的校准

在更换六维放射治疗床Resolver 或Encoder 等部件时，需要重新校准参数；在对纵向或侧向运动任一项进行了校准后，Pitch 和Roll 旋转必须重新进行校准。

1.3 六维放射治疗床的检测

对于六维放射治疗床，应于每日治疗前或进行维修、维护后进行检测，或开展SRS 及SBRT 前进行重复检测：首先，将IsoCal 模体和托架放于治疗床的特定位置，首次检测需要用激光线对模体进行精确摆位，并将初始值反馈存储到检测系统，需要说明的是，床的初始位置不是默认为零，仅是为减少后续检测的摆位工作，精度与后续结果无直接关系，之后的检测将默认该位置为初始检测位置，无需再移动床利用激光灯对模体进行摆位；然后，在操作台进入MPC 模式，通过采集治疗床不同位置模体的MV 和kV 图像，自动分析检测设备的若干关键指标是否满足参数标准。

六维放射治疗床的检测通过探测模体位置检测床在侧向5 cm、纵向-5 cm、升降15 cm、公转-10°、Pitch 3°及Roll -3° 6个维度运动的精度，旋转位置偏移为床公转时旋转中心和等中心的偏移；完成检测后的测量结果和系统阈值自动进行比较，如果某一项指标超出要求范围，软件会以红叉显示检测不通过，具体内容可双击检测项目后点击查看；质控人员根据具体情况作出直线加速器参数相应的调整、重新检测或测量通过的决定。

2 结果

六维放射治疗床6个维度参数的16个月检测结果如图1，床侧向、纵向、升降、Pitch、Roll及公转的最大偏移分别为±0.1 mm、0.2 mm、-0.5 mm、0.04°、-0.05°及-0.05°，旋转位置偏移最大值为0.3 mm。

图1 六维放射治疗床各参数的检测值

3 讨论

六维放射治疗床在线修正摆位是患者接受治疗前的最后环节，各参数的精度和可重复性将直接影响治疗计划的执行精度。实践表明，运动磨损、重力及故障维修等因素可直接影响治疗床的治疗精度，如治疗床等中心、旋转或移动等机械参数的微小偏差会导致精准治疗的实施出现较大的不确定性，因此，对治疗床进行日常质量保证检测以保证SRS 及SBRT 等精准放射治疗技术的顺利实施非常必要。

SRS 及SBRT 等精准放射治疗技术的治疗特点是单次剂量及剂量梯度变化均较大，对治疗误差较敏感，可能导致治疗失败等后果[5]，尤其是当危及器官与肿瘤的高剂量区毗邻时，任何原因引起的偏差都可能引起严重的并发症。Lee 等[6]研究了在肺部肿瘤SBRT 中Roll 旋转角度对剂量的影响，结果显示，Roll 旋转误差1°的偏差即会引起较明显的剂量变化，且平移等线性运动无法校准因Roll 等角度造成的误差。Wang 等[7]研究了在脊髓肿瘤SBRT 中治疗床平移和旋转误差对剂量分布的影响，结果显示，治疗床2 mm 的摆位误差会造成靶区剂量出现5%的欠量，危及器官热点增加25%的剂量，而2°的旋转误差对具有多个靶区的计划剂量影响较大，需要引起重视。本研究结果显示，六维放射治疗床的Pitch、Roll 及公转的最大偏移角度均低于0.05°，长期稳定性良好，该结果同时支持基于六维放射治疗床图像引导下的无框架脑立体定向放射治疗剂量精度要求[8]。另有研究表明，在立体定向放射治疗中，与三维放射治疗床校正比较，利用六维放射治疗床的在线校正可以提高治疗计划的适形指数和靶区剂量[9]。六维放射治疗床实现了6个维度上的误差校正，可进一步提高治疗的精度和重复性。

本研究中的MPC 检测方法仅需几分钟即可完成床运动等机械参数的精度检测，适合每日治疗前或在实施SRS 及SBRT 等技术前进行检测；如果检测数据波动较大，则表明六维放射治疗床可能需要润滑、除尘或存在故障隐患，需要及时分析处理，必要时重新校准或更换不稳定部件；对于检测不通过的情况，需认真分析原因并及时处理，待重新检测，指标正常后才可进行治疗。

综上所述，六维放射治疗床各参数具有较高的精度，且运行稳定性良好，可满足精准放射治疗的临床需求。

［参考文献］

［1］ 张中柱.中国肿瘤放疗设备的进步——中国医用加速器发展三十年纪[J].中国医学装备，2009，6（2）：1-8.

［2］ 张再丰，赵贵详，罗颖.放射医疗设备的应用安全与质量控制要求[J].中国医疗设备，2010，25（11）：103-104.

［3］ 穆小苏，皇甫德俊，曹延志.放射诊疗设备性能检测的现状评价分析[J].中国医学装备，2013，10（9）：30-32.

［4］ 史国栋，狄小云，单国平.六维床等中心校准以及故障分析[J].医疗卫生装备， 2013，34（10）：146，148.

［5］ 雷伟杰. 肺癌放射治疗中危及器官保护关键问题研究[D].合肥: 中国科学技术大学，2017.

［6］ Lee J, Kim JI, Ye SJ, et al. Dosimetric effects of roll rotational setup errors on lung stereotactic ablative radiotherapy using volumetric modulated arc therapy[J]. Br J Radiol, 2015, 88(1055): 20140862.

［7］ Wang H, Shiu A, Wang C, et al. Dosimetric Effect of Translational and Rotational Errors for Patients Undergoing Image-Guided Stereotactic Body Radiotherapy for Spinal Metastases[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008, 71(4): 1261-1271.

［8］ Sarkar B, Ray J, Ganesh T, et al. Methodology to reduce 6D patient positional shifts into a 3D linear shift and its verification in frameless stereotactic radiotherapy[J]. Phys Med Biol, 2018, 63(7): 075004.

［9］ Boman E, Kapanen M, Laaksomaa M, et al. Treatment accuracy without rotational setup corrections in intracranial SRT [J]. J Appl Clin Med Phys, 2016, 17(4): 86-94.