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;TE: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设定的中心最大偏差为0.45 mm。TD测试显示MLC位置实测值与TPS设定值差别最大为0.69 mm。TE结果显示各狭缝相互间差别最大为0.42 mm。临床病例以3%/3 mm标准评价时γ通过率最低为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。     

基于3D半导体探测器ArcCHECK评估VMAT技术的医用加速器质量控制

目的:旨在优化肿瘤放射治疗的临床效果,通过利用ArcCHECK半导体探测器评估医用加速器中的VMAT技术质量控制。方法:使用ArcCHECK圆柱形半导体辐射探测器三维阵列,使用特定剂量照射方式,根据测量结果计算加速器运行中机架等中心偏差、MLC到位偏差、光束平坦度对称性,将剂量偏差与机械性能实现强关联,将实验结果与常规日检及月检结果进行12个月长期监测与比对,并且测试其对辐射光束的敏感性,提高加速器辐射监测效率与准确性。结果:机架等中心偏差为0.292 mm±0.016 mm,机架平均速度为3度/秒,平均最大速度偏差约为0.1度/秒;MLC平均最大偏差为0.392 mm±0.049 mm;射束旋转平坦度平均为105.55%±0.13%,X轴对称性与Y轴对称性分别为101.02%±0.21%和101.11%±0.21%; 12个月持续测量结果与独立核验结果趋势相一致。结论:ArcC HECK利用弧形半导体探测器阵列的优势,为VMAT质量控制提供整体测量方法,可作为医用加速器辐射检测与质量控制的手段。     

加速器运行误差对盆腔肿瘤容积旋转调强放疗计划剂量验证的影响

目的 研究加速器机架旋转角度、机器跳数(MU)、准直器到位和多叶准直器(MLC)叶片到位等误差对容积旋转调强放疗(VMAT)计划剂量验证γ通过率的影响。方法 选取已行VMAT的直肠癌和宫颈癌各10例,分别引入加速器各参数运行误差。通过比较引入误差计划与临床计划的剂量验证γ通过率,分析各参数误差对γ通过率的影响及其敏感性。结果 评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时,引入机架旋转误差、机器跳数误差和准直器到位误差后的直肠癌和宫颈癌计划相比临床计划的剂量验证γ通过率变化均<7.0%,引入两侧MLC叶片反向、相向、同向运动误差后,每毫米误差导致绝对剂量验证γ通过率变化分别<19.13%、18.53%、0.19%,19.87%、20.01%、0.42%和23.11%、23.45%、0.65%。结论 执行VMAT计划时,相比机架旋转角度误差、机器跳数误差、准直器到位误差和MLC叶片同向偏移误差,MLC叶片反向或相向运动误差对绝对剂量验证γ通过率的影响更加明显,评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时绝对剂量验证γ通过率受加速器各参数误差影响依次递增。执行特定患者剂量验证时,应适当使用评价指标并以绝对剂量验证γ通过率为评估计算和测量剂量分布一致性的参考指标。     

电子射野影像装置在容积调强旋转放疗多叶准直器到位精度质控中的应用

目的 研究利用电子射野影像装置（electronic portal imaging device,EPID）检测容积调强旋转放疗（volumetric-modulated arc therapy,VMAT）执行过程中多叶准直器（multileaf collimator,MLC）到位精度的方法。方法 随机选取了8例鼻咽癌患者的放疗计划进行分析,通过二维电离室矩阵进行剂量学验证,得到剂量验证通过率。借助Heimann Imaging Software拍摄软件和医科达Synergy直线加速器机载EPID,获取VMAT计划执行过程中MLC的到位信息,通过梯度检测算法获取MLC实际位置,并与VMAT计划中规定的MLC位置进行比较,得到MLC的位置误差,计算计划通过率。结果 8例鼻咽癌患者的放疗计划在评价标准为3%/3 mm时,剂量验证通过率是（94.8±2.1）%;当叶片到位误差允许值为1 mm时,叶片验证的通过率是（91.1±4.0）%。结论 8例VMAT计划全部通过了剂量验证,但仍存在不同程度的叶片到位误差,因此只对VMAT计划进行剂量验证是不够的,对VMAT计划剂量的验证需要对MLC进行专门的质量控制。通过EPID进行MLC到位精度的检测能够提供更详细、更深入的质控信息,为VMAT技术的开展提供更多的保障。     

VMAT患者剂量验证方法的评价分析

目的 比较分析VMAT不同剂量验证方法的γ通过率是否存在差异性。 方法 用Octavius 4D系统对 12例癌症患者不同解剖部位VMAT计划分别进行旋转照射3D剂量分布和2D剂量分布及机架归零2D剂量分布剂量验证,以3%/3 mm和2%/2 mm标准分析γ通过率,并行配对t检验或Wilcoxon符号秩检验。将不同照射方式的2D剂量分布比较分析得到3%/3 mm和2%/2 mm标准的γ通过率。 结果 旋转照射3D剂量分布、2D剂量分布、机架归零2D剂量分布平均γ通过率分别为3%/3 mm时96.03%、96.98%、98.90%(P=0.227、0.000、0.003),2%/2 mm时分别为82.08%、84.04%、90.90%(P=0.379、0.000、0.000)。不同照射方式2D剂量分布比较分析得到平均γ通过率分别为 98.99(3%/3 mm)和93.68%(2%/2 mm)。 结论 VMAT计划在旋转照射条件下对3D剂量分布进行验证,验证结果才能更真实的反映实际照射情况,更具有参考性。     

基于轨迹日志的TrueBeam加速器多叶准直器性能测试研究

目的 寻找利用加速器轨迹日志评估多叶准直器(MLC)性能的解决方案并对TrueBeam加速器MLC评估。方法 所有测量在不同机架/小机头组合下各测5次。用动、静态MLC构造宽度1 mm的狭缝,评估加速器小野到位精度控制能力。由MLC重复运动评估其重复性。由MLC构造宽度1 cm的狭缝以不同速度由-7 cm匀速滑至7 cm处停止或立马匀速滑回,评估其匀速、变方向运动。由交叉运动评估其在复杂计划中的表现。结果 动静态狭缝野MLC到位准确度高。重复性得机架0°、非0°时MLC误差频谱分布一致,绝对值差0.0011 mm。机架0°、MLC速度由5 mm/s增至25 mm/s时,其均方误差(RMSE)由0.0150 mm增至0.0598 mm。机架非0°时,RMSE变化趋势一致,但绝对值稍大。MLC变方向运动引起的“超速”较其由静止启动时明显性低,速度在交叉前后无明显变化,速度在设定速度附近上下波动,且与机架角度无关。结论 利用轨迹日志评估加速器MLC性能的方法,能对TrueBeam加速器MLC进行详细评估,可用于MLC快速质控。     

半导体矩阵在HT加速器同步性测试中应用

目的 探讨如何使用ArcCHECK完成HT同步性测试。方法 根据AAPM 148号报告测试HT同步性参数,即机架角度一致性、治疗床匀速运动、治疗床运动和机架旋转同步性。(1)机架角度一致性:将ArcCHECK通过虚拟等中心摆位,使其长轴垂直于旋转平面;照射序列使用25 mm的铅门宽度, 螺距为0.1的40圈旋转照射;叶片控制正弦图设置中央两片叶片(第32、33片)于机架投射角度为0°、120°和240°时打开。(2)治疗床匀速运动:将ArcCHECK固定于治疗床上,长轴沿床运动方向摆位;编辑照射序列,使用临床常用的床运动速度(0.3~0.5 mm/s)运动200 mm,机架角度固定于0°、铅门宽度10 mm、叶片全部打开进行照射。(3)治疗床运动和机架旋转同步性:使用10 mm铅门宽度、螺距为1的13圈旋转照射;叶片控制正弦图第2、7、12圈照射时,叶片于半周全开,其他时刻均为关闭状态。最初采集数据后作为基线,后续测量与其进行比较,采用点对点剂量差别分析方法,1%标准评价差异水平。结果 机架角度一致性可以检测治疗开始时刻机架初始角度准确性及每圈旋转同一角度重复投照能力。ArcCHECK软件界面内将获得6条平行的直性高剂量区域。床匀速测试中软件内高剂量区域内,长轴方向相对剂量变化<2%。治疗床运动和机架旋转同步性测量结果在软件界面中获得间距相等的3条平行高剂量区域。第2、7、12圈照射时28次同步性测试通过率分别为93.2%±1.5%、93.7%±1.1%、93.5%±1.3%。结论 ArcCHECK1次摆位即可完成所有测试,与使用胶片相比降低工作量的同时节约成本,可作为除胶片外HT同步性测试的另一选择。     

VMAT加速器日常运行分析及过程质量控制

目的 利用医科达加速器日志文件监测VMAT中加速器日常运行精度,并通过SPC技术实现加速器PQC。方法 提取加速器上每日治疗的日志文件,自动分析加速器执行VMAT弧形野的各参数精度并生成评估报告。分析加速器运行的稳定性和不同病种治疗精度的差异性。通过SPC技术,基于Johnson转换计算各参数的控制限,并绘制控制图实现加速器PQC。结果 连续16 d中VMAT患者76例(主要包括鼻咽癌、宫颈癌、直肠癌、喉癌),共执行VMAT弧形射野2446个。加速器机架角、y和x钨门、MCL叶片到位和剂量输出的平均误差分别为0.49°、0.09 mm和0.38 mm、0.31 mm和0.05 MU。病种差异引起剂量输出和机架角误差的变异系数分别为8.10%和4.54%。由SPC技术分析,加速器各参数均处于受控状态,但存在误差大于上控制限的异常点,各参数中机架角处于失控状态的比率(0.45%)最高。结论 利用加速器日志文件能监测加速器运行精度,通过SPC技术绘制控制图,能实现VMAT中加速器日常运行的PQC,是一种经济、有效的日常QA方法。     

不同三维探测器对鼻咽癌VMAT计划MLC位置误差探测灵敏度的研究

目的 研究鼻咽癌容积旋转调强(VMAT)计划剂量验证中,Delta⁴和ArcCHECK两种三维探测器对多叶准直器(MLC)叶片位置误差检测的灵敏度。方法 选取10例鼻咽癌VMAT计划,对原始文件中每个MLC子野的叶片分别引入0.5~4.0 mm的位置误差,使子野整体扩大、缩小或偏向一侧平移,模拟VMAT治疗中MLC可能出现的位置误差。分别用Delta⁴和ArcCHECK进行验证测量,比较计划系统计算值与测量结果的γ通过率并行配对t检验。结果 当评价标准取3 mm/3%时,两种探测器所有患者的原计划验证绝对剂量γ通过率均>95%,Delta⁴和ArcCHECK可以检测出的MLC外扩、内收以及平移误差分别是1.5、1.0、2.0 mm和3.0、1.0、3.0 mm;而取2 mm/2%评价标准时,患者原计划验证绝对剂量γ通过率有较大幅度下降,此时Delta⁴和ArcCHECK能检出的MLC外扩、内收和平移误差分别是1.0、1.0、2.0 mm和1.5、0.5、2.0 mm。结论 Delta⁴和ArcCHECK鼻咽癌VMAT计划的剂量验证可以检测出不同类型和大小的MLC位置误差,但两者的检测灵敏性略有差异,而对<1.0 mm微小误差的检测都不够敏感,日常工作中仍需加强MLC的质量保证。     

颈段和胸上段食管癌静态IMRT与IMAT计划对比研究

随着计算机和加速器功能的提升,VMAT应用于临床已成为现实。该技术加速器在旋转照射过程中机架转速和剂量率可变,需要强大的硬件控制系统和软件算法的支持,因而只能在新型高配加速器上实现,昂贵的价格限制了国内大部分医院开展实施。IMAT可在能实现动态调强的常规加速器上实施,在照射过程中机架匀速旋转,剂量率恒定不变,与静态IMRT相比具有提高受照射正常组织分散度和节省治疗时间等优点^[1]。笔者在瓦里安 Clinical 23IX加速器上对同一患者设计IMRT与IMAT治疗计划,分析它们的特点和实际应用中的问题。     

Impact of accelerator operating errors on γ passing rate during dose verification of volumetric modulated arc therapy for pelvic tumors

Objective To investigate the impacts of gantry rotation angle errors, monitor unit (MU) errors, collimator and multi-leaf collimator (MLC) position errors upon the γ passing rate of dose verification in volumetric modulated arc therapy (VMAT). Methods Ten patients with rectal cancer and 10 patients with uterine tumors were selected. The operating errors of accelerator parameters were introduced during the VMAT execution. By comparing the γ passing rates during dose verification between the simulating and original plans, the impact and sensitivity of the operating errors of each accelerator parameter on γ passing rate were analyzed. Results When the γ criteria were set as 3%/3mm, 3%/2mm and 2%/2mm, the γ passing rate decreasing gradient was less than 7.0% after the introduction of gantry rotation angle, MU and collimator position errors, respectively. However, after the reverse, opposite, and co-directional motion errors of the MLC blades on both sides were introduced,the γ passing rate decreasing was less than 19.13 %, 18.53%, 0.19 %; 19.87%, 20.01%, 0.42 % and 23.11%, 23.45%,0.65 % for absolute dose verification, respectively. Conclusion During VMAT, the reverse and opposite motion errors of MLC blades exert more significant effect on the γ passing rate compared with the gantry rotation angle errors, MU errors, collimator position errors and co-directional motion errors of the MLC blades. When the γ criteria of 3%/3mm, 3%/2mm and 2%/2mm are adopted, the impact of accelerator operating errors upon the γ passing rate is strengthened in sequence. Therefore, when performing dose verification for a specific patient, appropriate γ criteria should be chosen and absolute dose verification should be taken as the reference index to evaluate the consistency between the calculated and measured dose distribution.     

直线加速器日志文件对容积调强三维剂量验证研究

目的：采用直线加速器日志文件进行容积调强三维剂量验证的研究,分析射野参数误差对临床剂量的影响。方法：对佛山市第一人民医院2013-01—2013-12收治的10例直肠癌患者设计容积调强计划。利用自编程序从日志文件中读取实际治疗时的机架角度、多叶准直器（multileaf collimator,MLC）叶片位置以及机器跳数（monitorunit,MU）,比较射野参数的误差。使用实际射野参数替代原治疗计划的射野参数,在cT图像上重新进行三维剂量重建。比较重建计划与治疗计划,分析射野参数误差对靶区和危及器官三维剂量分布的影响。结果：实际治疗与治疗计划的机架角偏差〈1。,最大机器跳数的偏差〈0．2MU,叶片位置最大误差〈2mm,大部分误差为0．05～1mm。叶片位置误差对计划靶区（planning target volume,PTV）处方剂量所包含的靶区（V100）影响较大,差异有统计学意义,P=0．006;机架角偏差和机器跳数偏差对PTV（V1。）影响较小,差异无统计学意义,P〉0．05;各个射野参数对小肠V40（40Gy剂量所包含的体积）、膀胱V40和股骨头V30（30Gy剂量所包含的体积）的影响较小,差异无统计学意义,P〉0．05。结论：利用加速器日志文件可以进行容积调强三维剂量验证方面的研究,叶片位置误差对计划靶区的剂量影响较大,机架角和机器跳数误差对计划靶区剂量的影响较小,各个射野参数对危及器官剂量的影响不大。     

鼻咽癌IMRT和VMAT计划对机器跳数和MLC误差剂量学敏感度对比研究

目的 模拟机器跳数(MU)和多叶准直器(MLC)叶片位置在计划执行时可能产生的系统误差,检测并分析鼻咽癌静态IMRT和VMAT计划对上述误差的剂量学敏感度。方法 选取5例已行IMRT的鼻咽癌计划,在相同物理参数的基础上重新制定VMAT计划,修改两组计划的MU,引入1.25%、2.50%、5.00%系统误差;同时修改计划的MLC原始文件,引入0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mm系统误差,模拟治疗计划执行过程中可能出现的叶片不到位情况。其中MLC系统误差的运动方式为两侧MLC叶片朝同个方向运动和两侧MLC叶片朝相反方向运动(射野外扩或内收)。采用线性回归分析法计算并比较IMRT和VMAT计划相对于MU和MLC系统误差的剂量学敏感度差异。结果 随着MU系统误差增加,IMRT和VMAT计划的靶区和OAR受量呈线性增加,且满足R²=0.992~1(P<0.05);对于MLC的误差,IMRT和VMAT计划的靶区和OAR相应剂量学参数的偏移误差引起的敏感度最小,分别为-0.26%/mm和-0.65%/mm;其次是外扩误差4.87%/mm和8.68%/mm,最大的是内收误差-6.04%/mm和-9.88%/mm。此外,3种类型误差中VMAT计划由误差引起的剂量学敏感度大于IMRT计划。结论 MU和MLC的系统误差对鼻咽癌IMRT计划的剂量分布有显著影响,尤其是VMAT计划。做好加速器MLC的日常QA工作对更好、更精确地实施放疗计划有着重要的意义。     

摆位误差对VMAT计划剂量学验证的影响

目的 探讨鼻咽癌患者及宫颈癌患者VMAT中摆位误差对剂量学验证的影响。方法分别为10例鼻咽癌、宫颈癌患者设计VMAT计划,并将计划移植到Delta4模体中进行计算,在瓦里安iX加速器上实施照射,通过移动治疗床模拟左、右、头、脚、腹、背方向上3、5、7 mm摆位误差,从而验证摆位误差对剂量验证通过率的影响。结果 γ分析结果显示鼻咽癌患者摆位误差>3 mm时,3%/3 mm标准下的通过率均<90%,摆位误差达到5 mm时,头方向低至(64.7±8.2)%;宫颈癌患者摆位误差>5 mm时3%/3 mm标准下的通过率均<90%,摆位误差达到7 mm时,头方向低至(63.3±3.6)%。结论 摆位误差对鼻咽癌患者和宫颈癌患者的VMAT计划的剂量学验证有较大影响,误差越大通过率越低,尤其是头方向误差对剂量分布影响更为显著。     

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。