基于EPID的长靶区计划验证测量方法研究

目的探讨电子射野影像装置(EPID)板移动之后的数据结果是否存在误差;若存在误差,则进一步探索产生误差的方法,并且探究提出的长靶区计划验证测量方法是否可行。方法选择2021年9月至2022年11月在苏州大学附属第四医院放疗科接受放射治疗(简称放疗)的患者20例,其中男性7例,女性13例;年龄39~79岁,平均年龄57岁;直肠癌11例,宫颈癌9例;冠状位靶区长度17.96~31.86 cm,冠状位靶区平均长度为22.6 cm;靶区体积898.8~2139.2 cm^(3),平均靶区体积1299.5 cm^(3);11例采用容积旋转调强放疗计划,9例采用调强放疗计划;均使用6 MV射线,600 MU/min剂量率;均采用各向异性分析算法和射野剂量(PD)影像预测算法分别计算体剂量和预测图像。设计并开展移动EPID板位置的开放野试验与归零、不归零准直器角度的准直器试验,同步应用MatriXX对计划进行验证,以作为标准验证归零准直器角度对计划通过率的影响,对数据及计划Gamma通过率进行分析。结果研究结果表明,EPID板移位后数据存在较大误差,其修正过程与预测的Profile并不完全一致,但是在曲线趋势上具有一定程度的相似性,并且在关键数据曲线交点上具有高度一致性。针对准直器归零与不归零,执行PD计划验证时二者Gamma通过率具有强相关性(Corr=0.994,P<0.05),差异无统计学意义(t=-1.63,P=0.119)。同时,Bland-Altman一致性分析结果表明无论准直器是否归零,PD计划验证与MatriXX计划验证的计划通过率均具有良好的一致性。结论长靶区计划应用EPID执行计划验证测量时应确保EPID板处于校准零位,若执行计划验证时EPID板移动,得到的结果存在较大误差。在确定执行该计划验证并不会辐照损坏EPID的电路板时,可固定EPID板位置;存在辐照损坏EPID的电路板风险时,可归零准直器角度以执行PD计划验证,所得到的计划通过率可以近似替代不归零准直器角度得到的计划通过率结果。

电子射野影像系统(EPID)在头颈部肿瘤放射治疗中的摆位误差分析及质量控制

目的:通过电子射野影像系统(Electron PortalImaging Device,EPID)测定和分析三维适形及调强放疗中的摆位误差,并依此计算CTV外扩PTV边界的大小,定期分析误差原因,不断提高科室的质量控制水平。方法:对2007年10月份开始连续四个月月份各12、11、17、16例头颈部肿实行适形或调强放疗的肿瘤患者进行摆位误差测定,体位固定采用头颈肩膜固定,每例患者每周一次于治疗前在加速器上拍摄正、侧位等中心验证片各一张,与治疗计划系统中的DRR(Digital Reconstructed Radiograph)片比较,计算出摆位误差。CTV到PTV外扩边界的大小由公式2.0Σ+0.7σ计算得出,其中Σ为系统误差,σ为随机误差,于每月底计算本月度的CTV到PTV外扩边界数值,分析误差原因,并提出具体质控措施。结果:由公式得出我科头颈部肿瘤外扩PTV的理论边界前1、2、3月份数值呈不断下降,自4月份开始,数值呈稳定状态。结论:通过对摆位误差的分析为我科外扩CTV边界提供了理论依据,确定了CTV到PTV外扩边界的大小,通过不断的改进,使边界外扩数值不断减少,减少患者照射区域,提高治疗水平。

基于电子射野影像系统的光栅位置和剂量验证研究

目的 使用基于电子射野影像系统(electronic portal imaging device,EPID)的质控系统,在Primus和VenusX加速器上实现光栅位置及剂量验证。方法 通过灰度值最大梯度方法计算光栅位置,评估偏差。使用剂量标定和剂量计算相结合的算法对EPID采集的图像进行剂量重建,将EPID和MapCheck/PTW得到的数据,分别与计划系统剂量进行γ通过率分析。结果 VenusX加速器光栅误差小于1 mm,Primus重新标定后误差明显减小。重建的剂量,在3%/3 mm,阈值10%和2%/2 mm,阈值10%的2种标准下,Primus加速器γ平均通过率分别为98.86%和91.39%;VenusX加速器γ平均通过率分别为98.49%和91.11%。结论 基于EPID的质控系统,可提高加速器质控效率,减轻物理师工作负担。

应用CBCT、EPID研究鼻咽癌2种体位固定方式摆位误差的比较分析

背景与目的:随着放疗技术和设备的不断发展,鼻咽癌放射治疗已经进入了精确放疗时代,摆位误差成为影响放疗效果的非常重要的因素。本研究在千伏级锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)与兆伏级电子射野影像系统(electronic portal imaging device,EPID)2种影像模式引导下治疗鼻咽癌,在头枕+头颈肩面膜、真空气垫+头颈肩面膜固定2种方式下的摆位误差分析比较。方法:随机选取40例鼻咽癌患者分成2组(头枕+头颈肩面膜组,真空气垫+头颈肩面膜固定组),每组组内再分成CBCT扫描组和EPID验证组。将CBCT扫描图像与计划CT图像进行自动骨性配准、将EPID拍摄的正侧位片采用突出性骨性标志进行手动配准,分别得出x、y、z共3个线性方向上的摆位误差值,对获得的2组数据进行组内组间两两比较,采用t检验比较数据差异有无统计学意义。结果:头枕+头颈肩面膜组摆位后行CBCT扫描,在x、y、z方向上进行配准所得的平均误差分别为:x方向(0.67±2.01)mm、y方向(0.51±1.71)mm、z方向(0.57±2.04)mm;拍摄EPID验证片配准所得误差均值:x方向(0.69±2.19)mm、y方向(0.54±2.03)mm、z方向(0.61±2.11)mm。真空气垫+头颈肩面膜固定组摆位后行CBCT扫描,在x、y、z方向上进行配准所得的平均误差分别为:x方向(0.42±1.81)mm、y方向(0.33±1.55)mm、z方向(0.50±1.75)mm;拍摄EPID验证片配准误差均值:x方向(0.44±1.87)mm、y方向(0.43±1.70)mm、z方向(0.54±1.77)mm。采用头枕+头颈肩面膜组、真空气垫+头颈肩面膜固定组的误差数据差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:2种不同的影像模式(CBCT与EPID)进行摆位误差的比对未见明显统计学差异,2种固定方式下头颈部真空气垫+头颈肩面膜固定的患者体位重复性更好。

Varian EPID和PTW Detector 729在容积旋转调强剂量验证中的比较分析

对Varian EPID和PTW Detector 729在容积旋转调强剂量验证中的结果进行比较,分析两种方法的通过率是否存在差异。选取30例不同部位的Rapid Arc计划分别生成两种验证计划,一种为瓦里安Rapid Arc系统自带的EPID验证计划,另一种为PTW电离室矩阵的验证计划,以3 mm和3%标准进行?通过率分析。两种方法 7组验证结果的?通过率(靶区内、有效探测面积内及靶区外扩5 mm、10 mm、20 mm、30 mm、50mm)行单因素F检验分析。结果发现靶区外扩30 mm区域内的γ通过率无统计学差异(F=0.395,p>0.05),其余6组结果均有统计学差异(p<0.05)。两种剂量验证方式各有利弊,对其结论进行比较分析可更全面保障调强放疗计划验证的准确性。

EPID对鼻咽癌IMRT随机摆位误差的监测

目的研究电子射野影像装置在鼻咽癌调强放射治疗(IMRT)过程中进行随机摆位误差监测的可行性。方法2006年3月～2007年12月随机抽取鼻咽癌IMRT患者96例,应用EPID在放疗过程中每周拍摄正侧位一次,共拍摄1016张。放疗前先采集CT定位后治疗计划系统中的数字重建射野图像片为参考图像,与治疗过程中实时采集的验证图像配准,测量随机摆位误差。结果在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是(1.34±1.30)mm,(1.35±1.38)mm,(1.44±1.20)mm。结论EPID的应用可以及时发现放疗随机摆位误差,针对性提高技术员摆位的准确性,是质量控制和质量保证的有力工具。

技术员独立应用EPID对盆腔摆位误差监测的可行性

背景与目的:电子实时定位检验成像系统(EPID)是目前应用较多的用于分析放疗质控的工具。本研究比较技术员和医师应用EPID对摆位误差图像分析的差异,探讨技术员独立应用EPID进行摆位误差监测的可行性。方法:2005年5月—2005年8月,接受盆腔放疗12例患者。应用EPID拍摄每天前/后野,两侧野,共得到244组图像,数据由医师和技术员分别分析得到。结果:244组图像分析结果,医师和技术员在左右、前后和头脚3个方向数据分析的差异平均值分别为:(1.0±0.9)mm,(1.0±0.9)mm和(0.8±0.8)mm。两者间差异无显著性。结论:技术员可以应用EPID独立完成对盆腔摆位图像分析,进行误差的监测,为进一步进行自适应性放疗的开展积累经验。

基于EPID的容积旋转调强放疗绝对剂量验证探讨

目的:探讨电子射野影像装置(electronic portal imaging device,EPID)用于容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)绝对剂量验证的可行性与在临床应用中的意义。方法 :随机选取100例患者的VMAT治疗计划,用Eclipse软件导出EPID计划和水模体验证计划等中心平面的通量图。在2幅通量图中对应位置处,各随机选取30个待测量绝对剂量点(靶区内6个,靶区外扩5、10、20、30、50 mm的区域内和有效探测范围内各4个点),按照选取位置的不同将这些剂量点分成7组,每个点均测量EPID和指形电离室实测值,用单因素F检验比较2种方法7组数据的计划值与实测值准确率的差异。结果 :7组剂量点的绝对剂量验证结果准确率基本均在98%以上,2种方法测量的7组数据的准确率均无统计学差异(F=0.032-3.189,P>0.05)。结论:EPID具有在线实时剂量验证的潜力和明显优势,能够大大提高多点绝对剂量验证的效率,可以用于VMAT治疗绝对剂量的验证。

放疗射野影像验证中EPID不同摄影剂量的影像效果评价

目的评价电子射野影像装置(EPID)不同摄影剂量在放疗射野影像验证中的影像效果。方法将98颗直径为6mm的塑料小球作为信号源置于仿人体头颅模型上,以6MV的能量分别在2、3、4、5、6、10、50、100、200MU的剂量下由EPID系统获取影像,由3位放射学医师用5等级差别法独立观察图像,用Rockit软件对观察结果进行ROC曲线分析。结果2、3、4、5、6、10、50、100、200MU之Az值结果分别为0.5810、0.7673、0.8261、0.8978、0.9384、0.9431、0.9106、0.9353、0.9248,以摄影剂量为6MU的Az值为参照,将另外几组摄影剂量的Az值与之行两两比较,结果表明6MU与2、3、4MU之Az值差异均有极显著性意义(均P<0.01),与5、10、50、100、200MU之Az值差异均无显著性意义(均P>0.05)。结论EPID用于放疗射野影像验证的摄影剂量以5～10MU为宜。

基于EPID宫颈癌IMRT验证的不同Gamma通过率参数影响分析

目的:使用Varian非晶硅电子射野影像系统(EPID)对80例宫颈癌术后患者的放疗计划进行Gamma通过率验证,分析不同机架角度、两台同型号加速器间Gamma通过率的差异;探讨3种参数设置对Gamma通过率的影响,为计划验证提供理论依据。方法:对每一患者制定7野均分治疗计划并创建验证计划,在两台相同型号的Varian Unique(1、2)加速器上进行验证并获取验证图像;通过Portal Dosimetry(PD)软件获得不同参数设置(标准剂量差异与距离符合度)下的Gamma通过率,对其进行统计学分析。结果:参数设置分别为PD_Global/PD_Local 1%/1 mm、2%/2 mm、3%/3 mm,剂量阈值10%。(1)当参数为PD_Global(2%/2 mm、1%/1 mm)时,Gan=0°的Gamma通过率优于其他角度;Gan=104°、256°的Gamma通过率低于其他角度(P<0.05)。参数为PD_Local(3%/3 mm、2%/2 mm、1%/1 mm)时,Gan=0°的Gamma通过率低于其他角度(P<0.05)。(2)参数为PD_Global 1%/1 mm、PD_Local 1%/1 mm时,Unique-2的Gamma通过率高于Unique-1(P<0.05)。结论:严格的参数设置能够体现机架角度、加速器性能等对Gamma通过率的影响;针对不同部位的肿瘤需要加入相关的分析条件。为提高放疗的精确性,物理师需要增加对射野影像装置、机架角位移、多叶准直器到位精度等设备参数的检测频率,并通过大量数据的累积与临床相结合,制定更严格的Gamma通过率参数与限值。

EPID在头颈部肿瘤放疗摆位中的应用

目的确定电子射野影像系统(EPID)对头颈部放疗患者位置误差的修正效果。方法应用EPID对40例头颈部放疗患者的摆位误差进行测定分析。初次治疗前和以后每两周通过兆伏级EPID对患者治疗位置采集正交位射野验证影像,并与治疗计划中通过定位CT生成的数字重建射野(DRR)影像进行比对,医生认可比对结果后,记录下各方向摆位误差值。结果患者在x轴、y轴、z轴(x轴、y轴、z轴分别表示患者左右、前后和头脚方向)上的误差(系统误差±随机误差)分别为(0.7±1.33)mm,(0.28±1.74)mm,(0.13±1.29)mm;EPID验证结果和k VCBCT验证结果在y轴、z轴方向无显著差异(P=0.859),在x轴方向有显著差异(P=0.000)。结论在头颈部放疗时,EPID系统可以修正患者的位置误差。

应用EPID分析颈、胸上段食管癌适形调强放疗的摆位误差

目的：用电子射野影像验证系统（EPID）测量分析颈、胸上段食管癌适形调强放疗的摆位误差，以制定合适的适形调强放疗计划。方法25例行适形调强放射治疗的颈、胸上段食管癌患者，制作头颈肩热塑膜，通过应用EPID比较计划射野参考图像（DRR）和实际射野验证图像（EPI）相关骨性标记的位置偏移，计算出三维方向的摆位误差，并由公式MPTV=2.5Σ＋0.7σ分别计算出不考虑与考虑靶区内扩边的具体MPTV值。结果25例患者在X、Y、Z轴上的摆位系统误差标准差（Σ）分别为0.85mm、1.37mm、0.94mm，摆位随机误差标准差（σ）分别为0.95mm、0.74mm、0.89mm。不考虑靶区内扩边的MPTV值分别为3.84mm、3.94mm、2.97mm，考虑靶区内扩边的MPTV值的为7.1mm、7.67mm、7.19mm。结论通过回顾性分析25例颈、胸上段食管癌患者适形调强放疗的摆位误差，实测MPTV的大小，从而使制定适形调强放疗计划更具科学性。

射野大小对全脑调强放疗计划EPID验证结果的影响

目的:利用电子射野影像系统(EPID)对全脑调强放疗计划进行γ测试,寻找计划设计对测试结果的影响,以此分析如何优化全脑调强计划以及推测EPID在剂量验证方面的局限性。方法:选取67例全脑放疗患者,对其放疗计划用加速器自带的EPID进行计划验证,对于容积旋转调强放疗(VMAT)计划统计并分析X方向射野大小与γ(3 mm/3%)通过率的关系,对于调强放疗(IMRT)对比分析大野调强和分野调强计划γ(3 mm/3%)通过率的差异。结果:VMAT计划验证结果发现X方向小于15 cm的射野γ(3 mm/3%)通过率普遍优于大于等于15 cm的射野,利用SPSS软件进行t检验,发现结果具有统计学意义(t=-3.828, P<0.05);IMRT验证结果发现,X方向大于等于15 cm的射野会包含两个子野,合野验证时其交叠部分γ(3 mm/3%)通过率较差,而采用分野验证时,由于无交叠则通过率普遍较好。结论:全脑放疗VMAT计划将X方向射野控制在15 cm以内可以提升多叶准直器调节能力,并提高EPID验证的γ(3 mm/3%)通过率;EPID原件对低剂量区的响应偏差会导致全脑IMRT大野调强计划两子野交叠处γ(3 mm/3%)通过率较差,改用分野验证可以显著消除这种影响。

基于EPID分析头颈部肿瘤调强放疗的摆位误差

目的:应用电子射野影像装置(EPID)测定头颈部肿瘤调强放疗中的摆位误差,为治疗计划设计时CTV外扩到PTV提供参考依据。方法:对20例头颈部肿瘤患者行调强放射治疗,将每周在治疗前应用EPID拍摄的正、侧位图像与数字重建图像(DRR)根据骨性标志进行配准比对,分别记录在左右、头脚、前后方向上的移动,根据得到的位移数据计算系统误差(∑)和随机误差(δ)。结果:20例头颈部肿瘤患者共采集120组数据,统计分析在左右、头脚、前后三个方向上的系统摆位误差分别为0.18,0.22,0.18 cm,随机误差分别为0.19,0.19,0.16 cm。结论:对于头颈部肿瘤调强放疗,CTV到PTV的外扩边界至少为左右方向0.49 cm,头脚方向0.57 cm,前后方向0.47 cm。

MV级EPID成像中靶材料与厚度的优化选择

MV级电子射野成像系统(EPID)产生的图像相对于kV级对比度差,其中靶的材料和尺寸是一重要因素。采用Monte-Carlo软件包Geant4程序对6MV医用直线加速器进行模拟,对MV级EPID成像中靶材料与厚度进行优化选择。计算结果表明,低原子序数的薄靶有利于改善成像质量,在无均整器的情况下,3mm厚的Cu靶或10mm厚的Al靶更适用于6MV的电子射野成像系统。

Machine Performance Check束流均匀性改变对Portal Dosimetry计划剂量验证的影响

目的:探究Machine Performance Check(MPC)系统束流均匀性变化对Portal Dosimetry(PD)计划验证的影响,为临床MPC均匀性的阈值设定和电子影像系统(EPID)的校准频率提供参考。方法:选取本中心EDGE加速器上首次治疗患者26例和10 cm×10 cm方野1例,制定治疗计划和验证计划。在MPC束流均匀性偏差增大的情况下,分别在EPID校准前和校准后执行验证计划,并在计划系统PD模块中分析,统计对比图像剂量和γ通过率。本研究还列出EDGE加速器一年间MPC束流均匀性的结果。结果:MPC 1年的统计结果显示束流均匀性偏差的升高趋势明显并且速度加快,表明EPID存在设备老化现象。EPID校准前后验证计划的图像剂量和γ通过率的对比结果表明不同能量方野计划在影像板中心附近的剂量差异为1%~2%,临床射野计划由于复杂性提高,剂量差异最大可以达到10%。EPID校准后的γ通过率高于校准前。结论:EPID探测器的一致性改变对PD计划剂量验证有一定影响,提示临床MPC均匀性阈值为2%时能够对PD计划剂量验证起到预警作用,EPID应在MPC重新采集基线之前校准,以保证验证计划的质量,保证患者放疗的安全性。

一种新的加速器EPID机械精度的高精准测量方法及其实现

目的设计并实现了一种电子射野影像装置(Electronic Portal Imaging Device,EPID)机械精度的精确检测方法,可对EPID各机械参数进行测量和定量分析。方法系统硬件采用双目红外相机和定位小球,双目相机以20 Hz频率输出小球的空间坐标,根据小球坐标实时计算EPID平板角度和影像等中心位置以及位置偏差,实现对EPID的精确检测。结果本方法在某医院的EPID上进行多次试验和分析,得到机械等中心与影像等中心误差、EPID平板角度等数据。结论本方法操作简单,具有较高的重复性,可有效帮助技术人员进行机器日常维护工作,对EPID的日常检测和质量控制有指导意义。

Varian 23EX加速器固定剂量率旋转调强技术的Portal Dosimetry验证

目的:应用Varian公司的Portal Dosimetry系统和ScandiDos公司的Delta4三维半导体阵列对Varian 23EX加速器固定剂量率旋转调强(CDR-VMAT)计划进行验证并对比分析。方法:随机选取10例头颈部肿瘤患者、10例胸部肿瘤患者和10例腹部肿瘤患者,采用Ray Station计划系统在Varian 23EX加速器上设计CDR-VMAT。照射野根据肿瘤部位合理设计,射线能量为6MVX线,每个弧的剂量率和机架转速恒定并由计划系统优化给出。据此分别生成适用23EX自带EPID的Portal Dosimetry验证计划和适用Delta4的验证计划,按照3mmDTA、3%Dose标准分析其Gamma通过率,并进行配对t检验。结果:10例头颈部肿瘤CDR-VMAT计划Portal Dosimetry验证和Delta4验证的Gamma通过率分别为(97.9±1.1)%和(99.9±0.2)%,P<0.05。10例胸部肿瘤CDR-VMAT计划的Gamma通过率分别为(99.5±0.7)%和(99.7±0.4)%,P=0.09。10例腹部肿瘤CDR-VMAT计划的Gamma通过率分别为(99.5±0.3)%和(99.7±0.4)%,P=0.19。结论:CDR-VMAT技术作为Varian23EX加速器一种可选的放射治疗技术能够有效提高机器的计划执行效率,配合Varian Portal Dosimetry系统可以方便地对23EX加速器上的CDR-VMAT计划进行验证。通过与Delta4进行比较,对胸部和腹部肿瘤计划,其Gamma通过率均大于95%且无显著差异,对于头颈部肿瘤计划Gamma通过率有差异,但均满足大于95%的要求。

基于患者出射EPID剂量验证的在体调强放疗质控技术研究

背景与目的:调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)中剂量投照失误可导致严重后果,而目前常用的治疗前计划验证方法并不能反映患者真实投照剂量。实现一种评估患者在体剂量执行准确度的方法,能够在分次治疗中及时发现较大剂量错误,避免发生患者投照剂量过高或不足。方法:复旦大学附属肿瘤医院收治的患者首次实施治疗前行锥形束计算机断层成像(cone beam computed tomography,CBCT)扫描,与定位CT图像进行配准保证治疗体位与模拟定位时一致,实时治疗中使用电子射野影像装置(electronic portal imaging device,EPID)获取患者出射剂量影像,并把首次出射EPID影像作为剩余分次治疗的基准值,后续分次实时治疗野结束后快速将其出射EPID影像与对应基准影像进行γ分析比较,以验证治疗计划是否准确执行于患者身上。设计模体实验对治疗部位错误和摆位误差情况进行分析,来评估本方法识别放疗差错的准确性。结果:本方法可有效地识别出IMRT放疗中患者治疗部位错误和非平行于射野角度方向的摆位误差,但对平行于射野角度方向的摆位误差并不敏感,30例鼻咽癌患者临床应用结果中能够直观显示分次治疗间摆位重复性情况。结论:基于EPID实现的一种在体剂量验证方法能够对调强放疗中患者实时剂量的准确性进行评估,在单个治疗野结束后可快速检测出较大治疗错误。

基于EPID的鼻咽癌容积旋转调强放疗计划的三维剂量验证的研究

目的利用基于电子射野影像装置(EPID)的EDose 5.0系统验证鼻咽癌(NPC)容积旋转调强放疗(VMAT)计划的三维剂量分布,探讨该系统用于鼻咽癌VMAT计划三维剂量验证的可行性。方法分别使用基于EPID的EDose 5.0、Delta^4和ArcCHECK三维剂量验证系统对随机选取的14例鼻咽癌VMAT计划进行验证测量,并在不同Gamma(γ)分析标准下,比较不同三维验证系统的验证通过率。结果当选取3%/3 mm标准时,基于EPID的EDose 5.0、Delta^4和ArcCHECK的γ平均通过率均大于95%,分别为(97.09±1.40)%、(96.24±1.52)%和(97.40±1.68)%,均满足计划验证要求;EDose 5.0与Delta^4和ArcCHECK验证通过率两两比较表明,当评价标准为3%/3 mm、3%/2 mm和2%/2 mm时,EDose 5.0与Delta^4和ArcCHECK的测量验证结果间差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于EPID的EDose 5.0系统可以用于鼻咽癌VMAT计划的三维剂量验证。