OUR-XGD/AP型头部伽玛刀靶点位置精度测试分析

吴林军 陈海宁 黄梦娇 王雪琪

伽玛刀立体定向放射治疗根据半圆弧等距离聚焦原理，利用多束高能γ射线从不同方向汇聚于焦点，产生一个边缘剂量梯度大、中心强度高的剂量场，对置于焦点处的病灶实施一次性大剂量照射，使得病灶组织发生放射性坏死，达到治疗目的。同时，焦点周边剂量快速衰减，可以保证病灶周围的正常组织接受的剂量在安全范围内，避免不必要的放射性损伤和严重并发症[1]。由于伽玛刀立体定向放射治疗的特点，精确定位和准确走位则成为治疗成功与否的关键。

OUR-XGD/AP型伽玛刀是深圳奥沃医学研发的一款新型头部伽玛刀，配备自动摆位系统（APS），配合治疗床可进行三维运动，在治疗多靶点病例过程中自动切换靶点坐标。一旦进入自动治疗程序，每个靶点位置误差取决于电气系统控制下治疗床和APS的机械走位精度，缺少人为验证，因而对 APS系统连续机械走位精度提出了更高要求。厂家出具的精度验证报告只针对单靶点进行误差分析，不符合临床治疗中病例多靶点的情况。本文使用胶片法测试机械定位精度，并利用有机玻璃球模模拟伽玛刀实际治疗过程[2]，测试多靶点位置精度和稳定性，为临床治疗提供依据。

1 材料和方法

1.1 检测仪器和设备 焦点测量棒和固定支架，直径150 mm有机玻璃球模，立体定位框架，RTQA2胶片，Phantom 9900XL扫描仪，Photoshop 7.0。

1.2 检测项目和方法

1.2.1 机械定位精度 于2016年10月-11月间连续5周使用胶片法对机械定位精度进行水平面和垂直面两次测量。测量水平面机械定位精度时将焦点测量棒水平固定，将2 cm×2 cm大小的RTQA2型胶片置于焦点测量棒槽中，打孔标记，作为机械中心。焦点测量棒固定在APS定位支架上，由治疗床和APS系统运动送至剂量场焦点中心。使用4 mm准直器照射150 s后取出胶片进行处理。经扫描仪扫描和Photoshop 7.0处理[1]后得到方向和方向的等中心误差和。测量垂直面机械定位精度时将焦点测量棒垂直固定，其他操作相同。垂直面机械定位精度测量可以得到X方向和Y方向的等中心误差△X2和△Y。对△X1、△X2取较大值，利用公式计算总差值：

1.2.2 多靶点位置精度 使用标准人头球模模拟患者，测量治疗过程多靶点位置精度。首先测量多靶点在水平面（X方向和Z方向）的位置精度。将RTQA2型胶片剪成4 cm×4 cm大小。在胶片背面分散布置四颗金属粒（尺寸约为1 mm×1 mm），彼此相距约1.5 cm。将带有金属粒的胶片置于球模暗盒中，并插入球模。将球模装入立体定位框架，调整球模位置使得暗盒水平后用头钉固定。对球模进行2 mm层厚无间断CT扫描。胶片上植入的金属颗粒在CT图像上显影为圆形亮斑。利用TPS制定计划，在四个亮斑中心位置分别布置靶点，每个靶点选用4 mm准直器照射约140 s。照射结束后取出胶片，经扫描和图片处理得到水平面上四个计划靶点位置与实际照射野中心位置的平均误差△X1和△Z。测量多靶点在垂直面上（X方向和Y方向）的位置精度时，将暗盒位置调整为垂直方向再固定球模，在TPS计划阶段设置一个8 mm准直器，三个4 mm准直器，其余操作同上。得到垂直方向计划靶点位置与实际照射野中心位置的平均误差△X2和△Y，对两次测量△X1、△X2取较大值，计算综合误差。

2 检测结果

2.1 机械定位精度 机械精度定位片见图1。水平方向的焦斑为椭圆形，并带有四条尾影，垂直方向定位片上的剂量焦斑为圆形。X、Y和Z方向机械中心与剂量场焦点中心的坐标差值见表1。计算总差值△r=0.28 mm，达到国家标准[3]。

图1 水平方向定位片（a）和垂直方向定位片（b）

表1 机械定位精度误差（mm）

2.2 多靶点位置精度 多靶点位置精度检测胶片见图2。测得X、Y和Z方向计划靶点位置与实际照射野中心位置的误差见表2。为了评估实际治疗时的最大可能误差，计算综合误差时，使用较大的差值△X1。Z方向误差较大，是CT进行轴位断层扫面重建的必然结果[4]。计算综合误差△R=0.913 mm，小于1 mm。

图2 多靶点位置精度检测胶片：水平方向（a）和垂直方向（b）

表2 多靶点位置精度误差（mm）

3 讨 论

机械定位精度是伽玛刀立体定向放射治疗精度的基础。通过对连续5周检测结果进行分析，OUR-XGD/AP型伽玛刀的机械定位精度总误差在0.28 mm内，满足要求。由于机械定位精度受温度、湿度、重力等因素的影响，在伽玛刀长期使用过程中，要注意保持机房恒温恒湿，同时需要定期进行机械定位精度检测。若出现较大误差（＞0.5 mm），则应及时调整等中心坐标，避免治疗偏差。

模拟治疗的靶点位置精度反映了实际治疗过程中计划靶点位置与实际照射野中心的偏差，能够为评价治疗效果提供直接的依据。靶点位置误差是整个伽玛刀治疗过程中各个环节误差的综合，包括CT定位误差、图像处理误差、摆位误差、机械定位误差以及APS等机械运动的误差等，其中每一步的误差放大都会对靶点位置误差产生影响。检测多靶点位置误差可以对整个伽玛刀治疗系统的精度和APS系统连续走位下机械精度稳定性进行验证，为临床治疗提供依据。与厂家仅测试单一靶点位置精度不同，本文采用的多靶点位置精度测试方法更贴近真实的治疗过程。检测结果显示OUR-XGD/AP型伽玛刀多靶点综合误差小于1 mm，精度达到国家标准。本次检测利用CT扫描获得图像，来自于影像的定位误差较小。在临床实际治疗中，更多的是利用MRI图像进行定位，可以通过选择恰当的扫描序列和优化扫描参数，减小MRI定位的空间误差[5]。