SRS 200 X-刀系统的质量保证与控制
作者：王学涛 常宏 谢力
单位：山东医科大学附属医院 (250012)
关键词：
中国医疗器械杂志990212 Quality Assurance and Control in SRS 200X-knife
目前，X(γ)-刀治疗技术广泛应用于颅内小病变治疗，其原理是小野集束，大剂量单(分)次照射颅内病变区，形成小范围内高剂量区，而外周剂量很快下降，半影区(90%-10%)宽度大约10mm[1]。靶区剂量大，边缘剂量剃度大是X-刀剂量分布的特点，因此，做好X-刀系统的质量保证与控制工作，保证靶点的治疗精度与剂量的准确，成为X-刀治疗的最重要的因素。
我院SRS 200X-刀系统主要包括三部分：立体定向定位系统、Radionics X-刀治疗计划系统和Philips床头适配器(Floorstand)。对于X-刀系统的质量保证与控制，我们主要作了两方面的工作：(1) 利用Radionics公司提供的标准头模确定CT定位和计划系统的偏差；(2) 利用三维坐标校准系统确定Philips床头适配器的偏差。
, http://www.100md.com
1. 方法与材料
采用Philips SR 7000螺旋CT进行定位，用Philips SL 75-5直线加速器进行病人治疗，每次做X-刀治疗前，都用胶片法验证Philips床头适配器等中心精度。
1.1 将Radionics头模与基础环连接在一起，固定于CT床上，把定位框架安装在基础环上；
1.2 CT机架角0°，FOV值320mm,层厚3mm,自下而上连续扫描；扫描过程中，FOV值、放大率因子、象素点大小在整个过程中保持不变，扫描层数小于64；
1.3 在CT机上记录定位框架基准点的坐标以及各个模拟靶点的坐标；
1.4 用磁带机将CT图象输入治疗计划系统，确定各个模拟靶点的坐标，将在CT机上记录的坐标输入SCSI单板机，计算各个模拟靶点的坐标，并将两个坐标结果进行比较；
, 百拇医药
1.5 在等中心校准器(PhantomBase)上小心地安装好等中心指针，仔细移动三个方向的游标卡尺，使两个等中心指针尖端的缝隙刚好通过一张薄纸；
1.6 取下水平方向的等中心指针，换上2.4mm直径的球形指针(钢球为模拟靶点)，将球形指针安装在Philips床头适配器上，同时，在床头适配器上仔细校对模拟靶点的处方三维坐标；
1.7 在加速器机头上安装24mm直径的限光筒，把胶片夹装到准直器安放座上，将封装好的X光胶片放在胶片夹内夹紧，以9个不同机架角、床转角组合方向曝光，钢球将在曝光圈的中心留下一个光斑，然后进行读数，测量误差；如果光斑都在圆形曝光圈的中心，则证明无论加速器机头和治疗床的位置如何，所有射束都通过等中心点，如果误差大于1mm,就要重新调节。见图1.
图1 加速器及X-刀准直器验证示意图
, 百拇医药
在完成X-系统等中心的验证后，取下24mm限光筒，换上治疗用的限光筒，加速器准备完毕，可投入使用。
2. 结果与讨论
表1 Radionics标准头模测量结果
标准值(mm)
X-刀计算值(mm)
偏差(mm)
AP
LAT
VERT
AP
LAT
, 百拇医药
VERT
AP
LAT
VERT
圆柱体
0
0
30.0
-0.7
0.3
30.8
-0.7
0.3
, http://www.100md.com
0.8
正方体
20.0
-17.0
40.0
18.9
-17.6
42.2
-1.1
-0.6
2.2
圆锥体
-35.0
, http://www.100md.com
-20.0
40.0
-35.3
-20.3
42.4
-0.3
-0.3
2.4
球体
25.0
20.0
32.7
24.8
, 百拇医药
19.7
33.4
-0.2
-0.3
0.7
平均偏差
0.6
0.4
1.5
表2 Philips床头适配器的等中心误差 靶点编号
圆柱体
正方体
圆锥体
, http://www.100md.com
球体
平均
等中心误差
0.35
0.39
0.40
0.30
0.35±0.15
表3 文献报道结果一览表
定位误差(mm)
摆位误差(mm)
总的误差(mm)
, http://www.100md.com Lutz, et al.
1.28±0.71*
0.48±0.16
1.33±0.64
Yeung D, et al.
0.91±0.30**
0.73±0.23
1.20±0.50
Yeung D, et al.
1.58±0.50***
0.73±0.23
, 百拇医药
2.00±0.60
戴建荣，胡逸民
1.40±0.30****
1.72±0.60
*512×512 matrix,2mm slice **512×512matrix,2mm slice
***256×256matrix,4mm slice ****512×512matrix,3mm slice
从表1可以得出，在CT定位和计划系统阶段，模拟靶点的总误差为：
, 百拇医药
考虑表2的结果，可得出治疗过程总的误差：
总的治疗误差是定位误差和摆位误差的累积效果，从上述结果可以看出，模拟靶点总的治疗误差主要来源于定位阶段，摆位阶段贡献较小，我们的结果与表3.结果相符。
在CT扫描阶段，象素点大小、扫描层厚度、扫描层面与基础环平行程度都会影响定位精度，象素点大小主要影响X、Y方向坐标的精确度，扫描层厚度主要影响Z方向坐标的精确度。我院SR7000CT做X-刀扫描时为512×512象素，FOV值为320mm，CT床的步进精度为±0.5mm；因此，理论计算可以得出CT扫描的定位误差：
=1.02mm±0.5mm
, 百拇医药
CT图象输入治疗计划系统后，进行三维图象的重建，重建模型对靶点坐标的精确度有很大影响，特别是影响Z方向坐标的精确度，据文献报道，Z方向坐标的最大误差约为层厚的二分之一(2)，这个误差可以认为主要是由计划系统的重建模型引起的，表1的结果与文献报道的结果一致；因此，计划系统良好的图象重建模型能使靶点的总误差进一步减小。
3. 结论
我院自从1996年7月开展第一例X-刀手术以来，至今已做了100多例。每次治疗前都用加速器机架角和床转角的9个不同的组合方位对胶片曝光来验证床头适配器的精度，结果显示摆位误差大约在0.4mm左右。
由以上讨论可以看出，影响SRS 200X-刀靶点精确度的主要因素有：CT图象分辨率、CT床步进精度、治疗计划系统图象重建模型和床头适配器(Floorstand)等中心的精度；在CT图象包括定位基准点的情况下，FOV值越小，X、Y方向坐标的精确度越高；在摆位阶段，精确度主要取决于个人校准坐标的偶然误差和床头适配器(Floorstand)本身的等中心精度；我院SRS200X-刀系统采用Philips直接接地式床头适配器，等中心精度很高，从而使靶点总的精确度有了较大提高。
, http://www.100md.com
对于实际患者，影响因素还有靶区定义的不确定性。对于AVM病人，采用正侧位血管造影片对靶区进行定位，由于正侧位投影不易确定实际病变的空间形状和中心位置[3]，因此，总的治疗误差较大，文献报道约为5mm[2]。
参 考 文 献
1 Podgorsak EB et al.Radiosurgery with high photon beams:a comparison among techiques. Int. J. Radiat Oncol Biol Phys. 1989;16:857.
2 戴建荣.胡逸民.X线立体定向治疗靶点位置精确度分析.中华放射肿瘤学杂志.1996；5:107.
3 Bova FJ.Fridman WA. Stereotactic angiography:an inadequate database for radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biolphys. 1991;20:891.
(1998年6月22日收稿), 百拇医药
单位：山东医科大学附属医院 (250012)
关键词：
中国医疗器械杂志990212 Quality Assurance and Control in SRS 200X-knife
目前，X(γ)-刀治疗技术广泛应用于颅内小病变治疗，其原理是小野集束，大剂量单(分)次照射颅内病变区，形成小范围内高剂量区，而外周剂量很快下降，半影区(90%-10%)宽度大约10mm[1]。靶区剂量大，边缘剂量剃度大是X-刀剂量分布的特点，因此，做好X-刀系统的质量保证与控制工作，保证靶点的治疗精度与剂量的准确，成为X-刀治疗的最重要的因素。
我院SRS 200X-刀系统主要包括三部分：立体定向定位系统、Radionics X-刀治疗计划系统和Philips床头适配器(Floorstand)。对于X-刀系统的质量保证与控制，我们主要作了两方面的工作：(1) 利用Radionics公司提供的标准头模确定CT定位和计划系统的偏差；(2) 利用三维坐标校准系统确定Philips床头适配器的偏差。
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1. 方法与材料
采用Philips SR 7000螺旋CT进行定位，用Philips SL 75-5直线加速器进行病人治疗，每次做X-刀治疗前，都用胶片法验证Philips床头适配器等中心精度。
1.1 将Radionics头模与基础环连接在一起，固定于CT床上，把定位框架安装在基础环上；
1.2 CT机架角0°，FOV值320mm,层厚3mm,自下而上连续扫描；扫描过程中，FOV值、放大率因子、象素点大小在整个过程中保持不变，扫描层数小于64；
1.3 在CT机上记录定位框架基准点的坐标以及各个模拟靶点的坐标；
1.4 用磁带机将CT图象输入治疗计划系统，确定各个模拟靶点的坐标，将在CT机上记录的坐标输入SCSI单板机，计算各个模拟靶点的坐标，并将两个坐标结果进行比较；
, 百拇医药
1.5 在等中心校准器(PhantomBase)上小心地安装好等中心指针，仔细移动三个方向的游标卡尺，使两个等中心指针尖端的缝隙刚好通过一张薄纸；
1.6 取下水平方向的等中心指针，换上2.4mm直径的球形指针(钢球为模拟靶点)，将球形指针安装在Philips床头适配器上，同时，在床头适配器上仔细校对模拟靶点的处方三维坐标；
1.7 在加速器机头上安装24mm直径的限光筒，把胶片夹装到准直器安放座上，将封装好的X光胶片放在胶片夹内夹紧，以9个不同机架角、床转角组合方向曝光，钢球将在曝光圈的中心留下一个光斑，然后进行读数，测量误差；如果光斑都在圆形曝光圈的中心，则证明无论加速器机头和治疗床的位置如何，所有射束都通过等中心点，如果误差大于1mm,就要重新调节。见图1.
图1 加速器及X-刀准直器验证示意图
, 百拇医药
在完成X-系统等中心的验证后，取下24mm限光筒，换上治疗用的限光筒，加速器准备完毕，可投入使用。
2. 结果与讨论
表1 Radionics标准头模测量结果
标准值(mm)
X-刀计算值(mm)
偏差(mm)
AP
LAT
VERT
AP
LAT
, 百拇医药
VERT
AP
LAT
VERT
圆柱体
0
0
30.0
-0.7
0.3
30.8
-0.7
0.3
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0.8
正方体
20.0
-17.0
40.0
18.9
-17.6
42.2
-1.1
-0.6
2.2
圆锥体
-35.0
, http://www.100md.com
-20.0
40.0
-35.3
-20.3
42.4
-0.3
-0.3
2.4
球体
25.0
20.0
32.7
24.8
, 百拇医药
19.7
33.4
-0.2
-0.3
0.7
平均偏差
0.6
0.4
1.5
表2 Philips床头适配器的等中心误差 靶点编号
圆柱体
正方体
圆锥体
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球体
平均
等中心误差
0.35
0.39
0.40
0.30
0.35±0.15
表3 文献报道结果一览表
定位误差(mm)
摆位误差(mm)
总的误差(mm)
, http://www.100md.com Lutz, et al.
1.28±0.71*
0.48±0.16
1.33±0.64
Yeung D, et al.
0.91±0.30**
0.73±0.23
1.20±0.50
Yeung D, et al.
1.58±0.50***
0.73±0.23
, 百拇医药
2.00±0.60
戴建荣，胡逸民
1.40±0.30****
1.72±0.60
*512×512 matrix,2mm slice **512×512matrix,2mm slice
***256×256matrix,4mm slice ****512×512matrix,3mm slice
从表1可以得出，在CT定位和计划系统阶段，模拟靶点的总误差为：
, 百拇医药
考虑表2的结果，可得出治疗过程总的误差：
总的治疗误差是定位误差和摆位误差的累积效果，从上述结果可以看出，模拟靶点总的治疗误差主要来源于定位阶段，摆位阶段贡献较小，我们的结果与表3.结果相符。
在CT扫描阶段，象素点大小、扫描层厚度、扫描层面与基础环平行程度都会影响定位精度，象素点大小主要影响X、Y方向坐标的精确度，扫描层厚度主要影响Z方向坐标的精确度。我院SR7000CT做X-刀扫描时为512×512象素，FOV值为320mm，CT床的步进精度为±0.5mm；因此，理论计算可以得出CT扫描的定位误差：
=1.02mm±0.5mm
, 百拇医药
CT图象输入治疗计划系统后，进行三维图象的重建，重建模型对靶点坐标的精确度有很大影响，特别是影响Z方向坐标的精确度，据文献报道，Z方向坐标的最大误差约为层厚的二分之一(2)，这个误差可以认为主要是由计划系统的重建模型引起的，表1的结果与文献报道的结果一致；因此，计划系统良好的图象重建模型能使靶点的总误差进一步减小。
3. 结论
我院自从1996年7月开展第一例X-刀手术以来，至今已做了100多例。每次治疗前都用加速器机架角和床转角的9个不同的组合方位对胶片曝光来验证床头适配器的精度，结果显示摆位误差大约在0.4mm左右。
由以上讨论可以看出，影响SRS 200X-刀靶点精确度的主要因素有：CT图象分辨率、CT床步进精度、治疗计划系统图象重建模型和床头适配器(Floorstand)等中心的精度；在CT图象包括定位基准点的情况下，FOV值越小，X、Y方向坐标的精确度越高；在摆位阶段，精确度主要取决于个人校准坐标的偶然误差和床头适配器(Floorstand)本身的等中心精度；我院SRS200X-刀系统采用Philips直接接地式床头适配器，等中心精度很高，从而使靶点总的精确度有了较大提高。
, http://www.100md.com
对于实际患者，影响因素还有靶区定义的不确定性。对于AVM病人，采用正侧位血管造影片对靶区进行定位，由于正侧位投影不易确定实际病变的空间形状和中心位置[3]，因此，总的治疗误差较大，文献报道约为5mm[2]。
参 考 文 献
1 Podgorsak EB et al.Radiosurgery with high photon beams:a comparison among techiques. Int. J. Radiat Oncol Biol Phys. 1989;16:857.
2 戴建荣.胡逸民.X线立体定向治疗靶点位置精确度分析.中华放射肿瘤学杂志.1996；5:107.
3 Bova FJ.Fridman WA. Stereotactic angiography:an inadequate database for radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biolphys. 1991;20:891.
(1998年6月22日收稿), 百拇医药