CN113209496B - 基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，所述的方法包括步骤：S1，根据直线加速器的QA光射野一致性要求中的光野大小，计算出预设光野大小；S2，对于光射野一致性满足临床使用要求的直线加速器，使用免洗胶片测量预设光野大小时四边铅门对应的射野误差；S3，使用电离室矩阵MatriXX测量预设光野大小时四边铅门对应的射野误差，建立电离室矩阵MatriXX与免洗胶片误差间的关系；S4，使用电离室矩阵MatriXX进行光射野一致性的检测，在误差超过预设范围时使用免洗胶片验证并校准。本发明的方法，可用于医用直线加速器的质量保证。

Description

基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的 方法

技术领域

本发明涉及医用手段技术领域，尤其涉及一种基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法。

背景技术

医用直线加速器(Linear accelerator，Linac)等治疗机是实现精确治疗的关键。在放疗过程中，射野(Radiation Field)的位置代表着肿瘤需要照射的范围。故多项质量控制(Quality Control，QC)均需采集射野图像，如Linac的机械等中心精度、MLC到位精度、以及放疗设备的光野(Light field)与射野一致性。其中光野大小对应于实际射野的50％等剂量线的范围，两者的符合性应小于±2mm。治疗机在使用过程中，随着准直器位置、射线能量、束流强度等的改变，射野将会受到影响，从而使光射野一致性误差变大。考虑适形放疗的精确性要求很高，故每月需对光射野一致性进行质控检查。

光射野一致性的检查多用胶片进行。传统胶片需要使用药水在暗室环境中冲洗，其结果依赖于洗片机的稳定性、胶片保存条件、射线能量等，操作上的复杂使得这种方式逐渐趋于淘汰。辐射显色胶片(Radiochromic film，也叫免洗胶片)不再受常规胶片冲洗过程中诸多因素的影响，且能达到专业验证胶片相同的效果，故现今作为常用的医用直线加速器的光射野一致性校验的标准。蔡汉飞等使用辐射自显影胶片用于多叶准直器的校准，其满足校准后MLC的到位精度在±1mm之内的要求。然而，该类胶片价格十分昂贵，如

RTQA2胶片，一张10cm×10cm规格的为400元人民币。故很多医院无法普及使用，尤其是在MLC到位精度测量时，为了检测到各组叶片还要进行胶片的拼接，这就造成了极大的浪费。

计算机X线摄影(Computed Radiography，CR)作为替代普通X射线胶片成像的一种技术，可以把存储于IP板、Visi—X、EPID等上的X射线信号转化为电信号并进行数字处理，结果可靠且操作简便。CR系统强大的后处理功能还便于数字化管理，信息存储方便，而且IP板、Visi—X、EPID等感光范围宽、灵敏度高，在照射量低的情况下可获得清楚的图像，减少了对机器的损耗。

刘光波等研究了IP板在放疗质量控制中的应用价值，其结果显示，IP板与辐射自显影胶片关于医用直线加速器光射野一致性的测量结果无统计学差异，可满足放疗质量控制的要求；与辐射自显影胶片相比，经CR后处理软件处理的IP板图像影像对比度好，边缘锐利度好，图像清晰，价格低并且可以重复使用。另一方面CR系统也存在其不足之处，IP 板在读取存储信息前有轻微的消退现象，存储时间过久和曝光不足会导致噪声过大，建议及时读取信息，需定期对IP板进行擦洗处理，清除残留噪声。另外，基于加速器的质量控制，IP板在MV级射线下的寿命少有报道。周军等应用Visi—X对医用直线加速器光射野一致性进行校验，其得出的数据和胶片法之间的误差比较不大于0.5mm，认为Visi—X校验医用直线加速器的光射野一致性，具有准确、有效、操作简单、快捷直观的特点，能达到节约时间和节省人力的目的。随着EPID在放疗中的广泛使用，张春光等通过多次EPID 摄像.以iViewGT系统计算及分析光射野一致性误差。对相应的MLC叶片边缘定位参数进行调整，以慢感光X光胶片法进行拍照验证，得出的数据和剂量胶片法分析取得的光射野一致性的参数之间误差比较不太于0.7mm，而EPID具有数字化程度高和直观等优点。

IBA公司的MatriXX模体是一种二维电离室矩阵，配套OmniProI'mRt软件，是常见的调强计划验证工具之一。MatriXX由1020个通气的平行板电离室电离室排列成32×32 平面矩阵(四个顶角处无电离室)。电离室尺寸为直径4.5mm，高5mm，灵敏体积0.07cm，相邻电离室中心间距为7.62mm，电离室矩阵有效测量面积为24.4cm×24.4cm，有效测量点位于上表面下3mm。刘浩等使用MatriXX验证射野的研究发现，在射野边长从小到大逐渐增大的过程中，测量得到的射野边长与标称的射野边长(本文所述光野)之差(即射野边长增量)，在X方向和Y方向上都出现周期性变化—波峰波谷交替出现。这与MatriXX 中电离室的分布有关，当射野边缘位于电离室中心附近时，射野边长增量较小，当射野边缘位于两个电离室之间时，射野边长增量较大。

本提供了一种使用二维电离室矩阵MatriXX测量射野的方法，该方法能够消除系统误差，使其满足光射野一致性检验的要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法。

本发明提供的基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，其主要特点是，所述的方法包括步骤：

S1，根据直线加速器的QA光射野一致性要求中的光野大小，计算出预设光野大小；

S2，对于光射野一致性满足临床使用要求的直线加速器，使用免洗胶片测量预设光野大小时四边铅门对应的射野误差；

S3，使用电离室矩阵MatriXX测量第三光野大小时四边铅门对应的射野误差，建立电离室矩阵MatriXX与免洗胶片误差间的关系；

S4，使用电离室矩阵MatriXX进行光射野一致性的检测，在误差超过预设范围时使用免洗胶片验证并校准。

较佳地，医用直线加速器的光射野一致性首先使用免洗胶片等校验合格，其中，将所述的免洗胶片所测量的光射野一致性误差记为

较佳地，所述的步骤S3具体为：

S3.1，将机架机头置0，并将电离室矩阵MatriXX置床面，使电离室矩阵MatriXX上的中心“十”字与直线加速器叉丝重合、两侧相应标记线与激光横线重合；

S3.2，打开电离室矩阵MatriXX电源，设定预设光野大小，直线加速器出束，采集数据；

S3.3，读取电离室矩阵MatriXX图像中X1、X2、Y1和Y2在信号50％处的读数，计算光射野一致性误差，分别记为

S3.4，建立电离室矩阵MatriXX与免洗胶片误差间的关系，即，

与

与

与

与

间的对应关系。

较佳地，在步骤S4中，每次的测得值记为

则

分别为X1、X2、Y1和Y2四个铅门的位置误差，若位置误差超过±2mm，则使用免洗胶片验证并校准。

本发明的基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，可用于医用直线加速器的质量保证(Quliaty Assurement，QA)，解决了常规胶片检测工序复杂或者费用昂贵的问题。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明提供的基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，涉及放射治疗中的质量保证，在没有三维水箱、电子射野影像装置(electronic portalimaging device， EPID)、IP板、Visi—X等先进校验仪器的条件下，可以应用二维电离室矩阵MatriXX对医用直线加速器光射野一致性进行校验，替代传统的胶片检测手段。

常规胶片法校验需要大量的胶片，并且洗片需要耗费大量的时间，成本高，时间长；虽然免洗胶片可以免去冲洗时间，但成本更加昂贵。用二维电离室矩阵MatriXX校验光射野一致性，准确、有效，并且操作简单快捷直观，缩短了校验时间，节省成本，经济实用，是校验光射野一致性的一种比较方便快捷的方法。

本发明的使用电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，包括步骤：

S1，可以参考QA光射野一致性要求中的光野大小，计算出一个新的光野大小，使MatriXX电离室分布引起的误差降到最低(既光野边界经过电离室中心)，该光野大小为相邻电离室距离7.62mm的倍数，且尽可能接近QA光射野一致性要求中的光野大小，如10cm ×10cm对应的预设光野大小为从中心点往外数第七排电离室的位置，即9.9cm×9.9cm。

S2，对于光射野一致性满足临床使用要求的治疗机，使用免洗胶片测量一定光野大小时四边铅门对应的射野误差，将这个误差作为以后Matrixx检测时的参考，具体见S2、S3.1～ S3.4、S4。

S3，使用MatriXX测量一定光野大小时四边铅门对应的射野误差，建立MatriXX与免洗胶片误差间的关系。

S4，使用MatriXX进行光射野一致性的检测，在误差超过预设范围时使用免洗胶片验证。

在所述步骤S1中，当射野经过电离室中心附近(一般为1mm)时，MatriXX所测射野值最接近实际射野值，且对射野的变化最敏感。因此，优选地，以MatriXX中电离室的中心作为所测光射野大小。

在所述步骤S2中，医用直线加速器的光射野一致性，首先使用免洗胶片等校验合格，将胶片所测光射野一致性误差可记为

所述步骤S3具体为：连接MatriXX，打开MyQA分析软件，选择My Patient模式，采集本底。

S3.1，将机架机头置0，将MatriXX置床面，使MatriXX上的中心“十”字与加速器叉丝重合、两侧相应标记线与激光横线重合。

S3.2，打开MatriXX电源，设定特定大小的光野，其中在光野大小为7.62mm倍数时，光野与MatriXX的交线正好通过相应位置处电离室中心连线。加速器出束，使用MatriXX 配套软件OmniProI'mRt中MyQA程序的My Patient模式采集数据。

S3.3，读取MatriXX图像中X1、X2、Y1和Y2在信号50％处的读数，计算光射野一致性误差，分别记为

S3.4，建立MatriXX与免洗胶片误差间的关系，既

与

与

与

与

间的对应关系。

其中，在步骤S3.1中，MatriXX的平面位置代表着加速器的光野位置，故其水平摆放需要特别准确(而垂直方向不做严格要求)。

在所述步骤S3.1中，MatriXX的摆放准确性可以通过在MatriXX“十”字线上粘贴铅丝等来证明，即确保此铅丝与MatriXX采集图像上的X轴、Y轴重合。

在所述步骤S2中，胶片法需要在胶片上画光野线；而S3.1中MatriXX上有现成的“十”字线，摆放简便、读数准确。

在步骤S3.2中，加速器出束跳数以MatriXX能采集到可读取的信号为宜，此方法在照射量低的情况下(50MU)也可获得清楚的图像，减少了对机器的损耗。

在所述步骤S3中，光野大小的选择根据QA要求。在所述步骤S3中，MatriXX属于 CR技术的一种，将电信号直接进行数字化处理，与辐射自显影胶片相比，所得图像影像对比度好，边缘锐利度好，图像清晰。并且，信息存储方便，并可长期保存。

在所述步骤S4中，每次测得值记为

则

分别为X1、X2、Y1和Y2四个铅门的位置误差，若其超过±2mm，需使用免洗胶片验证。

在所述步骤S4中，由于MatriXX属于电离室矩阵，对于不在电离室探测范围的射野边界，MatriXX通过线性插值得到，故MatriXX可以作为加速器光射野一致性的简易检验方法，不能用于加速器光射野的校准。

本发明提供的方法，相比传统冲洗胶片，具有快速、简单的特点；相比免冲洗胶片，具有简便、经济、可重复使用的特点；相比胶片法，具有感光范围宽的特点，MatriXX的感光范围为24.4cm×24.4cm，一般胶片都为10.0cm×10.0cm。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (2)

1.一种基于电离室矩阵MatriXX检验直线加速器光射野一致性的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

S1，根据直线加速器的QA光射野一致性要求中的光野大小，计算出预设光野大小；

S2，对于光射野一致性满足临床使用要求的直线加速器，使用免洗胶片测量预设光野大小时四边铅门对应的射野误差；

S3，使用电离室矩阵MatriXX测量预设光野大小时四边铅门对应的射野误差，建立电离室矩阵MatriXX与免洗胶片误差间的关系；

S4，使用电离室矩阵MatriXX进行光射野一致性的检测，在误差超过预设范围时使用免洗胶片验证并校准；

所述的步骤S3具体为：

S3.1，将机架机头置0，并将电离室矩阵MatriXX置床面，使电离室矩阵MatriXX上的中心“十”字与直线加速器叉丝重合、两侧相应标记线与激光横线重合；

S3.2，打开电离室矩阵MatriXX电源，设定预设光野大小，直线加速器出束，采集数据；

S3.3，读取电离室矩阵MatriXX图像中X1、X2、Y1和Y2在信号50%处的读数，计算光射野一致性误差，分别记为∇X1_M、∇X2_M、∇Y1_M、∇Y2_M；

S3.4，建立电离室矩阵MatriXX与免洗胶片所测量的光射野一致性误差间的关系，即，∇X1_M与∇X1_F、∇X2_M与∇X2 _F、∇Y1 _M与∇Y1_F、∇Y2_M与∇Y2 _F间的对应关系；

在步骤S4中，每次的测得值记为∇X1`<sub>M</sub>、∇X2`_M、∇Y1`<sub>M</sub>、∇Y2` _M，则∇X1`<sub>M</sub>-∇X1<sub>M</sub>+∇X1<sub>F</sub>、∇X2`_M -∇X2_M+∇X2_F、∇Y1`<sub>M</sub> -∇Y1<sub>M</sub>+∇Y1<sub>F</sub>、∇Y2`_M -∇Y2_M+∇Y2_F分别为X1、X2、Y1和Y2四个铅门的位置误差，若位置误差超过±2mm，则使用免洗胶片验证并校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的直线加速器的光射野一致性首先使用免洗胶片进行校验合格，其中，将所述的免洗胶片所测量的光射野一致性误差记为∇X1_F、∇X2_F、∇Y1_F、∇Y2_F。