CT模拟定位质控工作探讨

CT模拟定位质控工作探讨马蕾杰河南省肿瘤医院随着数字影像技术的发展和计算机技术的广泛应用，放射治疗技术也取得了长足的进步，越来越多的医院开始由传统的常规治疗方式转为开展三维适形调强的精确放射治疗。与常规治疗相比，三维精确治疗对于肿瘤的定位精度有着更高的要求。作为三维精确放疗体系的重要组成部分，CT模拟定位（CTsimulation）的准确度和精确度显得非常重要。在物理师的日常工作中，对于CT模拟定位的质量保证(QA)和质量控制(QC)必不可少。什么是CT模拟定位？CT模拟定位是患者以治疗体做CT扫描,CT图像传入图像工作站,通过三维数字重建感兴的图像显示方式,在工作站中进行虚拟透视和虚拟模拟的过程。CT模拟定位系统的构成一套完整的CT模拟定位系统包括：①一台带有平面床板的CT②一套专用的可进行病人体外标记的激光定位系统③一台基于三维重建影像进行放射治疗计划设计的专用工作站CT模拟定位过程描述1.首先根据激光灯投影将三个金点分别放置于患者固定体模的两侧和患者的皮肤表面，三个标记点指示的中心作为参考点，对患者治疗部位进行CT扫描。1条矢位线+2条冠位线可移动矢状位激光灯冠状位激光灯A冠状位激光灯BCT模拟定位过程描述2.经扫描后的CT断层图像传输给专用工作站或TPS，由工作站完成CT断层图像的三维重建，找到靶区中心的精确位置并计算出参考点与实际靶区中心在三维方向上的坐标偏移量。CT模拟定位过程描述3.专用工作站或TPS将三维坐标的偏移值传输给激光定位系统控制器，驱动激光灯移动到靶区中心点，医生根据激光灯的投影做病人体表标记，完成CT定位。CT控制台TPS电脑激光控制器上述为CT模拟定位的标准流程，在实际工作过程中，各家医院一般会基于自身实际情况情况来实现CT模拟定位。有的没有可移动的外置激光定位系统，而是利用CT自带的激光灯替代外置激光定位器来完成定位。有的没有基于三维重建影像进行放射治疗计划设计的专用工作站，而是直接将CT断层图像传输给三维治疗计划系统，由计划系统完成三维重建并计算三维坐标偏移量，然后根据偏移量手动移动扫描床至靶区中心。CT模拟机与放射科诊断CT在QA和QC方面的比较放疗用CT模拟机与普通诊断CT相比，在使用过程中其质量保证和质量控制的工作既有相同又有区别。CT模拟机与放射科诊断CT在QA和QC方面的比较相同点：①两者都需要定期检查图像的空间分辨率、密度分辨率、图像噪声和图像均匀性等参数，以保证良好的图像质量；②都需要检查KV值和mA值的准确性，误差值要小于5％。CT模拟机与放射科诊断CT在QA和QC方面的比较不同点：①CT模拟机由于要对靶区中心进行标记，对于CT自带的激光定位灯的准确度和精确度要求很高（±1mm），而放射科诊断CT要求相对低一些。CT模拟机与放射科诊断CT在QA和QC方面的比较②诊断CT只需能够分辨是否是正常组织，以便诊断，而CT模拟机由于治疗计划系统要基于其扫描的断层图像进行三维重建，勾画靶区并进行治疗计划设计，如果CT图像出现几何失真，就会导致肿瘤靶区及重要组织器官勾画错误，从而造成辐射剂量投射到错误的治疗区域，影响放疗效果。CT模拟机与放射科诊断CT在QA和QC方面的比较③在放疗体系中，由于TPS要把CT值转换为组织的相对电子密度值，以实现对照射部位不均匀组织密度的剂量校正，所以对CT模拟机的CT值的准确度要求很高；而放射科诊断CT虽然也要求定期检查CT值的准确性，但因无此关联，严格程度较CT模拟机低。CT模拟定位过程中的质量保证和质量控制可分为CT影像的质控和CT定位精度的质控两个大的方面。具体工作中，一般包括：①CT值的准确性检查②CT值—电子密度值转换曲线准确性检查③激光定位系统的准确度检查④CT模拟机治疗床水平度检查⑤CT扫描层厚的选择对于定位精度的影响一、CT值的准确性检查在进行放射治疗计划设计时，经常会遇到不均匀组织的剂量校正问题。在目前常用的放疗能量范围内（4MV~25MV），射线与物质的相互作用主要是康普顿效应。在入射能量相同的情况下，碰撞电子的康普顿效应总截面相同，射线在组织中的吸收和散射就主要决定于物质的电子密度。而CT扫描成像的基本原理也是基于人体内不同密度的组织对于X线的吸收差别来实现的。一、CT值的准确性检查所以，目前主流的TPS都是采用将CT值转换成物质的电子密度值，来实现不均匀组织的剂量校正。基于这种剂量校正的原理，CT值的准确性对于靶区剂量的准确度乃至最终的放疗效果都会产生很大的影响，必须定期予以校正。一、CT值的准确性检查CT值的大小主要决定于物质的组织密度和扫描时使用的X线的能量。为了尽量减少X线能量对于CT值的影响，在进行CT扫描时，相同部位建议采用统一的扫描条件，即相同的管电压、管电流和扫描层厚等，最好与建立CT值-电子密度值转换曲线时的扫描参数一致。一、CT值的准确性检查根据CT值的定义：某物质CT值=1000×（μ物质—μ水）/μ水。其中μ物质：某物质的线性衰减系数；μ水：水的线性衰减系数。由定义可知，水的CT值是基准，要经常进行检查，可每周进行一次。而对于其他组织比如空气、脂肪、肌肉、骨、高密度骨等的CT值检查，则可每季度进行一次。一、CT值的准确性检查检查时一般通过CT模拟机配套的水模体，或者通过购买带有多种组织替代材料的专用检测模体来实现。如果测量CT值与基准值偏差超出正常范围（水的CT值偏差＜5HU），则需通过调整CT相关参数来解决。二、CT值—电子密度值转换曲线准确性检查如果CT模拟机经过一次会影响X线能量的维修，比如更换X线球管，需要重新检测CT值，并在TPS内建立新的CT值-电子密度值转换曲线，确保靶区剂量的准确性。一般使用带有多种组织替代材料的专用检测模体来实现。二、CT值—电子密度值转换曲线准确性检查我院校准CT-电子密度曲线时使用的是CRIS公司生产的MODEL062专用检测模体。该模体包括肺、脂肪、水、肝脏、肌肉、乳腺、高密度骨等10种组织替代材料。CT值电子密度值-10000-7700.2-4810.5-660.96-210.9901.0101.01441.06491.072201.168261.53左图为我院于2011年4月份更换CT球管后重新扫描建立的CT-电子密度转换表三、激光定位系统的准确度检查CT模拟机的激光定位系统一般分为内外两套激光定位灯，CT自带的激光定位灯一般只是用于指示扫描层面，而外部激光定位灯则用于设置初始摆位标记和最终定位靶区中心。1条矢位线+2条冠位线可移动矢状位激光灯冠状位激光灯A冠状位激光灯B三、激光定位系统的准确度检查对于CT自带的激光定位灯，要定期（一般为一个月）对其进行检查。检查目标为：两侧水平激光灯定义冠状面，要在整个CT扫描孔径内都完全重合，且垂直于扫描平面；两侧竖直激光灯定义横断面，也要在整个CT扫描孔径内都完全重合，且平行于扫描平面；顶部矢向激光灯要垂直于扫描平面。三、激光定位系统的准确度检查一般使用专用QA模板对激光灯进行检查，确保激光灯定位的准确性。在日常快速检查中，可以对左右两侧和顶部均带有金点的模体进行1mm～3mm薄层扫描，三个金点都固定在激光灯交叉点。由于金点体积很小（一般直径为1mm），如果三个金点在同一扫描层面，而前后层面均没有金点的影像，则说明三个方向的激光灯准确度符合要求。三、激光定位系统的准确度检查对于外部激光灯，检测目标与CT自带激光灯相类似。要求两侧两个激光灯投射的冠状面和横断面分别垂直和平行于扫描平面，顶部矢状面激光灯垂直于扫描平面。在定位过程中，由于每个患者定位都要根据三维坐标偏移量移动外部激光灯至靶区中心位置，外激光灯偏移量的准确性就成为了CT质控的关键。四、CT模拟机治疗床水平度检查诊断CT的床面一般为弧形凹面，而用于CT模拟定位的扫描床面必须是平面形状，以与加速器床面保持一致。在进行CT定位时，首先要检查扫描床面是否水平。如果不水平，在固定体模和人体表面所定义的金点位置就不准确，导致最终靶区位置定位出现偏差。四、CT模拟机治疗床水平度检查通常使用水平仪检查CT床面的水平度。将水平仪长端放置于床面上，观察气泡是否在中心位置，如果不水平，则需调整CT床面，直至满足要求。五、CT扫描层厚的选择对于定位精度的影响在进行CT扫描时，不同的扫描层厚对于最终重建所得到的三维图像质量有很大的影响。扫描层厚越薄，获得的图像信息越多，最终的三维重建图像失真度越小，但是相应的会增加X线球管的负荷量，病人也会受到更多的辐射剂量。五、CT扫描层厚的选择对于定位精度的影响所以，选择扫描层厚的原则是：首先要满足靶区精确定位的需要，在此基础上，尽量减少X线球管的负荷量。一般认为选择3mm以下层厚扫描均可获得满意的重建图像质量和靶区定位精度。各家医院可根据自身情况做最优选择，我院目前采用的方案是：头颈部采用3mm层厚，胸腹部采用4mm层厚进行扫描。谢谢