RIT胶片验证系统在直线加速器质控中的应用

刘 灏 尹群 韩杰

(1、安徽皖北煤电集团总医院 放射治疗室，安徽 宿州 234000 2、安徽医科大学附属宿州医院 放疗中心，安徽 宿州 234000 3、宿州市第一人民医院 放射治疗科，安徽 宿州 234000)

放射治疗是肿瘤三大治疗手段之一，其重要性日益突出，而医用直线加速器作为主力放疗设备，其剂量精确度、机械稳定性以及运行状态都关系着放疗的最终效果，因此，如何对医用直线加速器进行质量控制是临床物理师工作的一大重点。目前市场上放疗质控设备种类繁多，但大多集中于剂量校准方面，对其他性能参数的检测有着一定的短板。本文以我院使用的RIT 113放疗胶片剂量验证系统（下文简称RIT系统）为例，讨论分析该系统在医用直线加速器质控中的优势及相关注意事项。

1 RIT系统组成及原理

RIT系统主要由剂量测量软件、超大剂量胶片扫描仪以及放射治疗用自显影胶片组成[1]。该系统不仅适用于多种类型的胶片，并可读取DICOM图像。同时，还可以跟Monaco、Pinnacle、Eclipse等多种治疗计划系统相连，接收剂量图或注量数据，用于放疗计划的剂量验证。RIT系统通过读取扫描仪扫描的辐照后胶片的图像，通过光密度-剂量曲线（OD曲线），将图像上的光密度分布转换成剂量分布，从而实现了对医用直线加速器剂量学参数的测量。此外，通过分析剂量学参数差异，可进一步对机械性能参数进行质量控制。

2 RIT系统的使用

由于胶片无法记录辐照剂量，仅含有光密度信息，因此光密度-剂量曲线（OD曲线）的建立是顺利使用RIT系统的必要条件。将胶片裁剪成合适大小，共14片，分别命名为0-13号，其中0号胶片作为空白对照，1-13号胶片在固体水等效水下5cm处分 别 照 射50、100、140、180、250、320、400、450、500、550、600、650、700MU（MU可根据实际需要增大缩小，700MU可满足日常质控所需）。在治疗计划系统里分别按上述条件，在固体水的CT上新建计划，计算水下5cm处的剂量，作好记录。用扫描仪扫描上述14张胶片得到TIFF格式图片（如图1）。在剂量测量软件中打开扫描图像，选择红通道模式[2]，在perpendicular calibration选项下，移动红色方框选取感兴趣区域，观察系统读取的SD值。SD值越小，意味着该区域光密度值越稳定，生成的OD曲线越精准。选择好合适的感兴趣区后，在右侧表格中填入当前辐照条件下，治疗计划系统所计算的剂量。按照上述步骤，依次选取其余胶片中的感兴趣区，填入对应的剂量，即可得到一条OD曲线（如图2）。将该曲线保存成剂量校准文件即可在后续测量中直接读取。

图1 辐照后扫描照片

图2 光密度-剂量曲线

3 RIT系统在医用直线加速器质控中的应用

3.1 辐射野与光野一致性检测

辐射野与光野一致性[3]是衡量辐射野与光野边界偏离程度的指标。由于辐射野无法肉眼观察，在临床上，默认光野指示范围即为辐射野照射范围，因此，一旦二者偏离过大，必然会造成放疗事故。由于在日常工作中，常规手段仅能检查光野指示的准确性以及辐射野的大小，无法对每条射野边界的一致性进行精确检测，而胶片在辐射野与光野一致性检测方面具有得天独厚的优势。一方面因为胶片可以把光野标记和辐射野记录于一身，另一方面胶片具有极高的空间分辨率、极高的适应性以及极简的操作方法。

在测量时，将胶片置于等中心高度，下方留有足够的背向散射模体（一般3-5cm固体水即可），在胶片上用细针扎一与光野中心重合的小孔，用于追踪光野位置。胶片上方放置足够的剂量建成模体（一般为5cm固体水，可根据实际情况增减）。在医用直线加速器辐射一定的剂量后，取出胶片并扫描。

在剂量测量软件中，打开扫描的图像，并在calibrate to位置选择之前保存的剂量校准文件，将光密度图像转换为剂量分布图。在machine QA的radiation/light field coincidence项目下，将剂量分布图上的红色方框移至之前扎的小孔的位置（如图3），在辐射野参数中输入辐照时的辐射野尺寸后，直接点击分析图像命令，即可得到详细的辐射野与光野的数据报告（如图4）。该方法操作简便，无需人工分析辐射野的等剂量曲线，极大地节省了临床物理师的精力与时间。

图3 辐照后剂量分布

图4 自动分析结果

3.2 旋转中心检测

医用直线加速器有3个旋转轴，分别为机架旋转轴、准直器旋转轴和治疗床旋转轴。目前常用检测方法为在等中心处放置一张坐标纸，分别旋转机架、准直器及治疗床，观察光野内十字标记中心在旋转过程中的最大偏离。最大偏离在2mm内可认定为状态合格[4]。但该方法虽然简便，但由于临床物理师的个体差异，依靠肉眼观察的测量结果存在着较大差异，且由于坐标纸精度为1mm，射野十字线较粗，该项目仅能定性的判断是否合格，无法对偏移进行定量评价。RIT系统可对星形野的特征进行分析，求出星形野的最大内切圆半径，真正实现了对旋转中心偏移的定量检测。星形野是医用直线加速器多次辐照胶片形成的射野形状。下面以准直器星形野设计来讨论，机架和治疗床的星形野原理类似，区别仅在于胶片的摆放方法。

在医用直线加速器上设计一个一边仅为0.5 cm～1cm（根据机器性能参数来决定，该边越小，检测结果越精确），另一边20～40cm的窄条形射野，分别在准直器0°、30°、60°、90°、120°、150°辐照一定的剂量后，得到如图5所示的星形野。在剂量测量软件中打开扫描后的图片，匹配剂量校准文件后，在machine QA的star shot analysis模式下，选择ROI工具，将射野全部包含在ROI区域内，正确输入number of legs参数，点击分析命令后，软件根据图像中的剂量信息自动定位搁敷设轴的位置，计算各辐射轴相交所形成的最大内切圆（如图6）。

图5 星形野

图6 星形野分析结果

4 结论

本文简略介绍了RIT 113放疗胶片剂量验证系统在医用直线加速器质控中的两个应用。这两个应用均是目前尚无法通过电离室直接检测的项目，具有非常实用的临床应用价值。此外RIT系统还具有测量绝对剂量，辐射野平坦度、对称性，MLC到位精度，放射治疗计划剂量验证等多种功能，但由于这些参数目前可以通过电离室及半导体矩阵等多种设备直接检测出结果，故在此方面RIT优势并不明显，本文不再详细介绍。

虽然RIT功能全面，但在使用中仍有一些需要特别注意的地方。（1）应严格按照胶片的储藏要求存放，将胶片分置，避光保存[5]，避免相互之间的黏连[6]。（2）由于胶片不同批次之间存在一定的差异，为了保证测量结果的准确性，不同批次的胶片应建立不同的剂量校准文件。（3）在辐照胶片时，应留有足够的剂量建成模体和背向散射模体，以保证胶片采集数据尽可能精确。（4）辐照剂量理论上来说无具体要求，但根据实际使用经验，建议出束300MU以上，这是因为剂量不足时，与周围未辐照区域光密度变化不明显，对分析结果影响较大。同时，应当注意辐照剂量不能超过OD曲线的最大校准剂量，否则校准后的胶片剂量超探测限，导致分析出的结果错误。遇到该情况，可重新执行校准流程，增大辐照MU，提高探测限；也可减小辐照剂量重新测量相关参数。（5）胶片辐照后，不宜立即扫描分析，建议辐照24小时后进行数据读出[2,6]。

随着科学技术的发展，放射治疗质控检测装备向着智能化，多样化发展，各种电离室、半导体剂量计玲琅满目，测量结果直读极大地节省了时间，但胶片剂量验证系统仍然占据着一席之地，有着其他质控设备所没有的优势。主要体现在：（1）胶片非常薄，不会扰动射束，测量结果更准确；（2）胶片具有较高的空间分辨率[5]、很弱的能量依赖性以及较高的水等效性[2]。RIT系统充分利用胶片这些优势，通过自动化的分析方式，快速计算出结果，为临床物理师提供了极大的便利，同时，也可作为其他电离室、二维矩阵等设备的补充，共同检测医用直线加速器的各方面性能参数，使其更好地服务于临床。