电子射野影像系统临床应用的研究进展

电子射野影像系统（EPID）越来越多的被应用、对摆位误差的研究是电子射野影像系统的最初设计目的，利用其进行摆位误差的校正有在线和离线两种形式？随着对电子射野影像系统的剂量学特性的不断了解，用它进行剂量学验证也开始从实验室研究走向临床应用。电子射野影像系统在放疗元件的质量保证中也起到重要的作用，近年来在这方面的研究主要是埘多叶光阑质量保证：本文就电子射野影像系统的临床应用做一简要的概述。     

利用电子射野影像系统快速调整立体定向放疗系统等中心精度

[目的]使用电子射野影像系统（EPID）检测立体定向治疗（SRT）系统的等中心精度，探讨利用图像处理和计算机编程方法对系统等中心进行快速和准确校准的方法。[方法]利用电子射野影像系统和SRT准直器，对专用的等中心检验小金球分别在不同机架角度和床位组合拍摄电子射野照片．并存相同位置拍摄只使用立体定向治疗系统准直器而没有放置金球的射野图像。以基于Matlab的软件处理并计算各组图像得到加速器等中心与SRT准直器图像的几何中心偏差；根据测量结果调整在各组位置条件时的SRT准直器安装位置使系统等中心精度满足临床使用要求。[结果]调整后的的SRT准直器中心轴在各个机架角和床位的平均偏差为0．53±0．18mm。[结论]使用EPID数字射野图像和基于Matlab的图像处理软件可以快速、有效、定量地对SRT等中心精度进行调整。     

利用非晶硅电子射野影像系统对多叶准直器叶片到位精度作质量控制

背景与目的：加速器的多叶准直器叶片到位精度误差会对调强放射治疗产生剂量分布偏差。剂量偏差将导致治疗失败或者是严重的器官损伤。本研究将通过简单的方法实现多叶准直器叶片到位精度的质量控制和质量保证。方法：使用医科达加速器和医科达iViewGT非晶硅平板电子射野影像系统（electronic portal imaging devices,EPIDs）,使用8MV光子线,获得计划系统设计好的射野图形．利用软件测量叶片的实际到位坐标,同DicomRT文件中的坐标作比较,获得他们之间的误差,根据误差的方向和大小调整叶片的到位精度。结果：可以控制叶片的到位精度在1mm之内。结论：利用EPIDs做叶片到位精度的质量控制,方法简单快速可靠。     

非晶硅平板探测器电子射野影像装置的剂量学特性研究

电子射野影像装置最初作为成像系统实现患者治疗时的精确摆位控制,是精确放疗的重要组成部分。电子射野影像装置按发展阶段分为荧光屏摄像机\[1 2\]、扫描矩阵电离室\[3 4\]和非晶硅平板探测器\[5 7\]。调强放疗的剂量验证必不可少,胶片作为最初验证设备因使用不便等原因已逐渐被数字矩阵设备(MapCHECK、PTW等)所代替。本研究采用非一体化非晶硅平板探测器电子射野影像装置来研究其在剂量学方面的相关特性     

非晶硅平板电子射野影像用于放射治疗剂量学质量控制检验的应用

背景与目的:非晶硅平板型电子射野影像系统(amorphous silicon electronic portal imaging device,a-Si EPID)具有良好的剂量学品质,作为一种快速的二维剂量测量系统,在常规质量控制、调强照射野验证及实时患者剂量监测等方面具有广阔的应用前景.为将非晶硅平板电子射野影像用于放射治疗的剂量学检验,本研究针对其射野影像建立了修正模型,并应用于加速器照射野的常规质量保证工作.方法:对a-Si EPID常用的图像刻度模式进行剂量刻度改进以用于照射剂量测量:通过一种由若干个小野组合形成"泛野"的方式来克服传统的泛野获取方式的缺陷,从而较准确地修正a-Si EPID各像素单元之间的灵敏度差异;并建立离轴剂量的响应曲线和修正数学模型.以修正后的a-Si EPID射野影像测量照射野的剂量分布并与三维水箱中电离室扫描的结果进行比较验证.结果:经所建立的模型进行剂量刻度和修正后,高剂量区,a-Si EPID与电离室测量结果偏差＜2%,在半影区,a-Si EPID测量的剂量分布曲线比电离室测量结果略为陡峭.结论:非晶硅平板型电子射野影像(a-Si EPID)系统具有良好的物理剂量学品质,可以用作照射野常规质控检验和调强放射治疗射野剂量能量分布的快速工具.     

EPID辅助头颈肩热塑膜在喉癌调强放疗中的摆位误差

[目的]探讨电子射野影像装置（EPID）辅助下头颈肩热塑膜在喉癌调强放疗（IMRT）中的摆位误差。[方法]选取喉癌患者40例,使用头颈肩热塑膜加以固定,在放射治疗过程中每周摄取电子射野影像片（EPI）1次,正侧位片各1张。在直线加速器的电子射野影像系统下将电子射野影像片与数字重建射线影像（DRR）进行匹配,测得在X轴（左右方向）、Y轴（头脚方向）和Z轴（前后方向）的摆位误差并加以记录。[结果]选取的40例患者在各个方向上的总体摆位误差分别为X轴左右方向（0.45±0.36）mm,Y轴头脚方向（0.56±0.47）mm,Z轴前后方向（0.40±0.33）mm,各周差异相比没有统计学意义（P〉0.05）。[结论]头颈肩热塑膜应用于喉癌调强放射治疗,体位移动少,重复性及固定性好,准确度高,在EPID的辅助下可以纠正摆位误差,提高摆位精确度。     

关于电子荧光类射野影像系统作为出射剂量仪使用的研究

目的研究利用射野影像系统进行出射剂量测量的可能性。以便能进一步把该类系统发展为剂量仪系统。材料与方法使用荧光型电子射野影像系统，探头由金属板—荧光屏和Ｐｌｕｍｂｉｃｏｎ照像机组成。通过与电离室及射野证实片所测结果的比较，建立一套与像素位置对应的灰度校正矩阵。并在多种射野面积和体模厚度下验证，所用射线为６ＭＶ－Ｘ线。结果通过对该系统的各种性能测试，如灰度的稳定性、探头的均匀性、剂量响应曲线、灰度的射野依赖性及对体模厚度的依赖性，发现短期稳定性好于１％，有较明显的灰度饱和性，但需作灰度饱和校正。作为相对剂量仪使用时，只要建立一个探头非均匀性校正矩阵，就能与证实片的剂量结果保持一致，误差小于±５％。结论研究证明，电子射野影像系统完全可以成为一套剂量仪系统。在对靶区的位置进行实时监测的同时，还能通过对影像灰度的计算，得出出射野的剂量分布     

3种方法验证多叶光栅到位精度的比较

目的找到一种方便、快捷且准确的检测MLC到位精度的方法。方法对同一台加速器上多叶准直器(MLC)的到位精度,分别采用剂量胶片、平面探测器阵列及电子射野影像系统(EPID)等3种方法进行测量并对其结果进行比较。结果使用3种检测手段对同一台加速器的测量结果差异均小于1mm。结论 3种工具都可以对同一台加速器的MLC进行QA检测,所得结果基本一致。EPID测量法简化了操作流程,节省测量时间,适合在临床上广泛开展。     

3种方法验证多叶光栅到位精度的比较

目的找到一种方便、快捷且准确的检测MLC到位精度的方法。方法对同一台加速器上多叶准直器（MLC）的到位精度,分别采用剂量胶片、平面探测器阵列及电子射野影像系统（EPID）等3种方法进行测量并对其结果进行比较。结果使用3种检测手段对同一台加速器的测量结果差异均小于1mm。结论3种工具都可以对同一台加速器的MLC进行QA检测,所得结果基本一致。EPID测量法简化了操作流程,节省测量时间,适合在临床上广泛开展。     

医科达电子射野影像系统故障分析与排除

2005年引进医科达电子射野影像系统iViewGT至今只出现1次故障,现将分析与解决方法介绍如下,供同行参考。     

射野影像重建模体内剂量分布的研究

目的建立一种反向投影算法（模型）,由射野影像和患者的CT图像,计算体内的三维剂量分布,进行剂量验证.方法该模型计算体内剂量分布步骤如下：（a）使用电子射野影像系统获取射野影像,将射野影像转换为射出剂量;（b）从射出剂量分布重建入射原射线注量分布;（c）由患者的三维信息（CT图像）,计算得到体内的原射线剂量分布;（d）体内散射核叠加,求出体内散射线剂量分布,与原射线剂量相加,即得到体内的剂量分布.使用C语言编程实现算法.通过设置规则、不规则及调强射野,对均匀和不均匀、规则和不规则5种模体进行剂量验证实验,并将计算结果与测量结果进行比较.结果所有实验在射野内、剂量梯度小的区域计算的剂量和测量的剂量的偏差＜5%.在射野边界附近低密度肺组织内的计算剂量和测量的剂量的偏差＞5%.结论所建立的反向投影模型用于剂量验证,其准确性可满足临床要求.但模型还需进一步完善,以准确计算电子失平衡区的剂量.     

前列腺癌IMRT的质量保证现状及进展

适形调强放射治疗（IMRT）是“精确定位、精确计划、精确治疗”的体现，要求在整个治疗过程做到严格的质量保证，对患者选择、定位和治疗的摆位、照射剂量的验证均提出了更高的要求，包括电子射野影像系统、兆伏级锥形束CT、超声等仪器在质量保证过程中的准确应用，并对相对剂量和绝对剂量验证中各种方法有严格的选择。     

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PortalVisionTMMK2型电子射野影像装置的Varian 6 0 0C/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。最后 ,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     

应用EPID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%,最大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。     

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PortalVisionTM 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。最后,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。     

EPID对鼻咽癌IMRT随机摆位误差的监测

目的研究电子射野影像装置在鼻咽癌调强放射治疗(IMRT)过程中进行随机摆位误差监测的可行性。方法2006年3月～2007年12月随机抽取鼻咽癌IMRT患者96例,应用EPID在放疗过程中每周拍摄正侧位一次,共拍摄1016张。放疗前先采集CT定位后治疗计划系统中的数字重建射野图像片为参考图像,与治疗过程中实时采集的验证图像配准,测量随机摆位误差。结果在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是(1.34±1.30)mm,(1.35±1.38)mm,(1.44±1.20)mm。结论EPID的应用可以及时发现放疗随机摆位误差,针对性提高技术员摆位的准确性,是质量控制和质量保证的有力工具。     

加速器机载影像系统图像质量量化评价及质量保证阈值设定研究

目的 探讨加速器机载影像(OBI)系统图像质量量化分析方法和图像质量保证警告与行动阈值设定。方法 利用瓦里安EDGE加速器机载影像系统,半扇、全扇模式扫描Catphan604模体,基于Python编程语言自主实现软件分析图像CT值线性、几何线性、层厚、空间分辨率、均匀性和低对比度分辨率。将16个月内16次扫描图像指标定量分析结果归一平均值,计算标准偏差(σ),进行运行图分析,建立图像质量参数的警告与行动阈值。结果 自主编程软件可量化分析半扇、全扇扫描模式OBI系统各项图像指标,低对比度分辨率半扇优于全扇扫描,空间分辨率全扇优于半扇。归一化图像质量参数以1个σ设为警告阈值,2个σ设为行动阈值,且半扇容差水平均小于全扇。结论 自主开发软件可实现图像质量量化评价,建立了影像系统质量保证警告和行动容差,为图像引导放疗规范下图像质量保证提供指导。     

加速器机载影像系统图像质量量化评价及质量保证阈值设定研究

目的 探讨加速器机载影像(OBI)系统图像质量量化分析方法和图像质量保证警告与行动阈值设定。方法 利用瓦里安EDGE加速器机载影像系统,半扇、全扇模式扫描Catphan604模体,基于Python编程语言自主实现软件分析图像CT值线性、几何线性、层厚、空间分辨率、均匀性和低对比度分辨率。将16个月内16次扫描图像指标定量分析结果归一平均值,计算标准偏差(σ),进行运行图分析,建立图像质量参数的警告与行动阈值。结果 自主编程软件可量化分析半扇、全扇扫描模式OBI系统各项图像指标,低对比度分辨率半扇优于全扇扫描,空间分辨率全扇优于半扇。归一化图像质量参数以1个σ设为警告阈值,2个σ设为行动阈值,且半扇容差水平均小于全扇。结论 自主开发软件可实现图像质量量化评价,建立了影像系统质量保证警告和行动容差,为图像引导放疗规范下图像质量保证提供指导。     

基于图像结构转换和demons配准的无标记BEV肿瘤跟踪算法

目的提出可应用于图像质量差、多叶准直器(MLC)遮挡和非刚性变形的兆伏级图像的无标记射束方向观(BEV)肿瘤放疗跟踪算法。方法采用窗口模板匹配、图像结构转换和demons非刚性配准方法, 解决兆伏级图像中的配准问题。在模体中生成质量保证(QA)计划并在加速器上手动设置治疗偏移后执行, 收集治疗过程中的682幅电子射野影像装置(EPID)图像作为固定图像;同时采集计划系统中对应射野角度的数字重建影像(DRR)图作为浮动图像, 验证算法的准确性。此外收集21例肺部肿瘤治疗患者的共533对图像进行肿瘤跟踪研究, 提供治疗过程中肿瘤位置变化定量结果。图像相似度用于跟踪结果的第三方验证。结果算法可应对不同程度(10%～80%)的图像缺失, 模体验证中86.8%的跟踪误差在3 mm以下, 80%在2 mm以下。配准前后归一化互信息(NMI)变化为(1.182±0.026)～(1.202±0.027)(P<0.005), 豪斯多夫距离(HD)变化为(57.767±6.474)～(56.664±6.733)(P<0.005)。病例结果以平移为主(-6.0～6.2 mm), 但非刚性形变仍存...     

130例放疗病人摆位误差分析

目的:利用MV级电子射野影像系统（EPID）对130例放疗病人摆位误差进行分析。方法:选取头颈部肿瘤放疗患者30例,胸部肿瘤放疗患者50例,盆腔肿瘤放疗患者50例,使用6MV X线通过EPID获得0°和 90°两射野的实时位置验证片,并与计划系统产生的数字化重建影像的验证片进行对照,计算并分析所测定的摆位误差。结果:3%的头颈部患者摆位误差超过3mm,20%的胸部患者摆位误差超过5mm,10%的盆腔患者摆位误差超过5mm,对这些超过误差范围的患者重新调整位置,达到治疗要求。各部位在X轴（左右方向）、Y轴(头脚方向)、Z轴（前后方向）三个方向的平均摆位误差分别为头颈部1.59mm、1.38mm、1.42mm,胸部2.40mm、2.52mm、2.01mm,盆腔2.11mm、2.35mm、1.98mm。结论:利用EPID可以有效检测放射治疗中的摆位误差,提高摆位的准确性和重复性,是放射治疗质量保证的重要手段。