CT模擬定位質(zhì)控工作探討概述

CT模擬定位質(zhì)控工作探討概述第一頁(yè)，共38頁(yè)。隨著數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，放射治療技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，越來(lái)越多的醫(yī)院開始由傳統(tǒng)的常規(guī)治療方式轉(zhuǎn)為開展三維適形調(diào)強(qiáng)的精確放射治療。與常規(guī)治療相比，三維精確治療對(duì)于腫瘤的定位精度有著更高的要求。第二頁(yè)，共38頁(yè)。作為三維精確放療體系的重要組成部分，CT模擬定位（CTsimulation）的準(zhǔn)確度和精確度顯得非常重要。在物理師的日常工作中，對(duì)于CT模擬定位的質(zhì)量保證(QA)和質(zhì)量控制(QC)必不可少。第三頁(yè)，共38頁(yè)。什么是CT模擬定位？CT模擬定位是患者以治療體做CT掃描,CT圖像傳入圖像工作站,通過(guò)三維數(shù)字重建感興的圖像顯示方式,在工作站中進(jìn)行虛擬透視和虛擬模擬的過(guò)程。第四頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬定位系統(tǒng)的構(gòu)成

一套完整的CT模擬定位系統(tǒng)包括：①一臺(tái)帶有平面床板的CT②一套專用的可進(jìn)行病人體外標(biāo)記的激光定位系統(tǒng)③一臺(tái)基于三維重建影像進(jìn)行放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的專用工作站第五頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬定位過(guò)程描述1.首先根據(jù)激光燈投影將三個(gè)金點(diǎn)分別放置于患者固定體模的兩側(cè)和患者的皮膚表面，三個(gè)標(biāo)記點(diǎn)指示的中心作為參考點(diǎn)，對(duì)患者治療部位進(jìn)行CT掃描。第六頁(yè)，共38頁(yè)。1條矢位線+2條冠位線可移動(dòng)矢狀位激光燈冠狀位激光燈A冠狀位激光燈B第七頁(yè)，共38頁(yè)。第八頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬定位過(guò)程描述2.經(jīng)掃描后的CT斷層圖像傳輸給專用工作站或TPS，由工作站完成CT斷層圖像的三維重建，找到靶區(qū)中心的精確位置并計(jì)算出參考點(diǎn)與實(shí)際靶區(qū)中心在三維方向上的坐標(biāo)偏移量。第九頁(yè)，共38頁(yè)。第十頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬定位過(guò)程描述3.專用工作站或TPS將三維坐標(biāo)的偏移值傳輸給激光定位系統(tǒng)控制器，驅(qū)動(dòng)激光燈移動(dòng)到靶區(qū)中心點(diǎn)，醫(yī)生根據(jù)激光燈的投影做病人體表標(biāo)記，完成CT定位。第十一頁(yè)，共38頁(yè)。CT

控制臺(tái)TPS電腦激光控制器第十二頁(yè)，共38頁(yè)。上述為CT模擬定位的標(biāo)準(zhǔn)流程，在實(shí)際工作過(guò)程中，各家醫(yī)院一般會(huì)基于自身實(shí)際情況情況來(lái)實(shí)現(xiàn)CT模擬定位。有的沒有可移動(dòng)的外置激光定位系統(tǒng)，而是利用CT自帶的激光燈替代外置激光定位器來(lái)完成定位。有的沒有基于三維重建影像進(jìn)行放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的專用工作站，而是直接將CT斷層圖像傳輸給三維治療計(jì)劃系統(tǒng)，由計(jì)劃系統(tǒng)完成三維重建并計(jì)算三維坐標(biāo)偏移量，然后根據(jù)偏移量手動(dòng)移動(dòng)掃描床至靶區(qū)中心。第十三頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬機(jī)與放射科診斷CT

在QA和QC方面的比較

放療用CT模擬機(jī)與普通診斷CT相比，在使用過(guò)程中其質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的工作既有相同又有區(qū)別。第十四頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬機(jī)與放射科診斷CT

在QA和QC方面的比較相同點(diǎn)：①兩者都需要定期檢查圖像的空間分辨率、密度分辨率、圖像噪聲和圖像均勻性等參數(shù)，以保證良好的圖像質(zhì)量；②都需要檢查KV值和mA值的準(zhǔn)確性，誤差值要小于5％。第十五頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬機(jī)與放射科診斷CT

在QA和QC方面的比較不同點(diǎn)：①CT模擬機(jī)由于要對(duì)靶區(qū)中心進(jìn)行標(biāo)記，對(duì)于CT自帶的激光定位燈的準(zhǔn)確度和精確度要求很高（±1mm），而放射科診斷CT要求相對(duì)低一些。第十六頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬機(jī)與放射科診斷CT

在QA和QC方面的比較②診斷CT只需能夠分辨是否是正常組織，以便診斷，而CT模擬機(jī)由于治療計(jì)劃系統(tǒng)要基于其掃描的斷層圖像進(jìn)行三維重建，勾畫靶區(qū)并進(jìn)行治療計(jì)劃設(shè)計(jì)，如果CT圖像出現(xiàn)幾何失真，就會(huì)導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)及重要組織器官勾畫錯(cuò)誤，從而造成輻射劑量投射到錯(cuò)誤的治療區(qū)域，影響放療效果。

第十七頁(yè)，共38頁(yè)。CT模擬機(jī)與放射科診斷CT

在QA和QC方面的比較③在放療體系中，由于TPS要把CT值轉(zhuǎn)換為組織的相對(duì)電子密度值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)照射部位不均勻組織密度的劑量校正，所以對(duì)CT模擬機(jī)的CT值的準(zhǔn)確度要求很高；而放射科診斷CT雖然也要求定期檢查CT值的準(zhǔn)確性，但因無(wú)此關(guān)聯(lián)，嚴(yán)格程度較CT模擬機(jī)低。第十八頁(yè)，共38頁(yè)。

CT模擬定位過(guò)程中的

質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

可分為CT影像的質(zhì)控和CT定位精度的質(zhì)控兩個(gè)大的方面。具體工作中，一般包括：

①

CT值的準(zhǔn)確性檢查②CT值—電子密度值轉(zhuǎn)換曲線準(zhǔn)確性檢查③激光定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度檢查④CT模擬機(jī)治療床水平度檢查⑤CT掃描層厚的選擇對(duì)于定位精度的影響第十九頁(yè)，共38頁(yè)。一、CT值的準(zhǔn)確性檢查在進(jìn)行放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到不均勻組織的劑量校正問(wèn)題。在目前常用的放療能量范圍內(nèi)（4MV~25MV），射線與物質(zhì)的相互作用主要是康普頓效應(yīng)。在入射能量相同的情況下，碰撞電子的康普頓效應(yīng)總截面相同，射線在組織中的吸收和散射就主要決定于物質(zhì)的電子密度。而CT掃描成像的基本原理也是基于人體內(nèi)不同密度的組織對(duì)于X線的吸收差別來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第二十頁(yè)，共38頁(yè)。一、CT值的準(zhǔn)確性檢查所以，目前主流的TPS都是采用將CT值轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的電子密度值，來(lái)實(shí)現(xiàn)不均勻組織的劑量校正?；谶@種劑量校正的原理，CT值的準(zhǔn)確性對(duì)于靶區(qū)劑量的準(zhǔn)確度乃至最終的放療效果都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，必須定期予以校正。第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。一、CT值的準(zhǔn)確性檢查CT值的大小主要決定于物質(zhì)的組織密度和掃描時(shí)使用的X線的能量。為了盡量減少X線能量對(duì)于CT值的影響，在進(jìn)行CT掃描時(shí)，相同部位建議采用統(tǒng)一的掃描條件，即相同的管電壓、管電流和掃描層厚等，最好與建立CT值-電子密度值轉(zhuǎn)換曲線時(shí)的掃描參數(shù)一致。第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。一、CT值的準(zhǔn)確性檢查根據(jù)CT值的定義：某物質(zhì)CT值=1000×（μ物質(zhì)—μ水）/μ水。其中μ物質(zhì)：某物質(zhì)的線性衰減系數(shù)；μ水：水的線性衰減系數(shù)。由定義可知，水的CT值是基準(zhǔn)，要經(jīng)常進(jìn)行檢查，可每周進(jìn)行一次。而對(duì)于其他組織比如空氣、脂肪、肌肉、骨、高密度骨等的CT值檢查，則可每季度進(jìn)行一次。第二十三頁(yè)，共38頁(yè)。一、CT值的準(zhǔn)確性檢查檢查時(shí)一般通過(guò)CT模擬機(jī)配套的水模體，或者通過(guò)購(gòu)買帶有多種組織替代材料的專用檢測(cè)模體來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果測(cè)量CT值與基準(zhǔn)值偏差超出正常范圍（水的CT值偏差＜5HU），則需通過(guò)調(diào)整CT相關(guān)參數(shù)來(lái)解決。第二十四頁(yè)，共38頁(yè)。二、CT值—電子密度值

轉(zhuǎn)換曲線準(zhǔn)確性檢查如果CT模擬機(jī)經(jīng)過(guò)一次會(huì)影響X線能量的維修，比如更換X線球管，需要重新檢測(cè)CT值，并在TPS內(nèi)建立新的CT值-電子密度值轉(zhuǎn)換曲線，確保靶區(qū)劑量的準(zhǔn)確性。一般使用帶有多種組織替代材料的專用檢測(cè)模體來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。二、CT值—電子密度值

轉(zhuǎn)換曲線準(zhǔn)確性檢查我院校準(zhǔn)CT-電子密度曲線時(shí)使用的是CRIS公司生產(chǎn)的MODEL062專用檢測(cè)模體。該模體包括肺、脂肪、水、肝臟、肌肉、乳腺、高密度骨等10種組織替代材料。第二十六頁(yè)，共38頁(yè)。

第二十七頁(yè)，共38頁(yè)。CT值電子密度值-10000-7700.2-4810.5-660.96-210.9901.0101.01441.06491.072201.168261.53左圖為我院于2011年4月份更換CT球管后重新掃描建立的CT-電子密度轉(zhuǎn)換表第二十八頁(yè)，共38頁(yè)。三、激光定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度檢查CT模擬機(jī)的激光定位系統(tǒng)一般分為內(nèi)外兩套激光定位燈，CT自帶的激光定位燈一般只是用于指示掃描層面，而外部激光定位燈則用于設(shè)置初始擺位標(biāo)記和最終定位靶區(qū)中心。第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。1條矢位線+2條冠位線可移動(dòng)矢狀位激光燈冠狀位激光燈A冠狀位激光燈B第三十頁(yè)，共38頁(yè)。三、激光定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度檢查對(duì)于CT自帶的激光定位燈，要定期（一般為一個(gè)月）對(duì)其進(jìn)行檢查。檢查目標(biāo)為：兩側(cè)水平激光燈定義冠狀面，要在整個(gè)CT掃描孔徑內(nèi)都完全重合，且垂直于掃描平面；兩側(cè)豎直激光燈定義橫斷面，也要在整個(gè)CT掃描孔徑內(nèi)都完全重合，且平行于掃描平面；頂部矢向激光燈要垂直于掃描平面。第三十一頁(yè)，共38頁(yè)。三、激光定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度檢查一般使用專用QA模板對(duì)激光燈進(jìn)行檢查，確保激光燈定位的準(zhǔn)確性。在日?？焖贆z查中，可以對(duì)左右兩側(cè)和頂部均帶有金點(diǎn)的模體進(jìn)行1mm～3mm薄層掃描，三個(gè)金點(diǎn)都固定在激光燈交叉點(diǎn)。由于金點(diǎn)體積很?。ㄒ话阒睆綖?mm），如果三個(gè)金點(diǎn)在同一掃描層面，而前后層面均沒有金點(diǎn)的影像，則說(shuō)明三個(gè)方向的激光燈準(zhǔn)確度符合要求。第三十二頁(yè)，共38頁(yè)。三、激光定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度檢查對(duì)于外部激光燈，檢測(cè)目標(biāo)與CT自帶激光燈相類似。要求兩側(cè)兩個(gè)激光燈投射的冠狀面和橫斷面分別垂直和平行于掃描平面，頂部矢狀面激光燈垂直于掃描平面。在定位過(guò)程中，由于每個(gè)患者定位都要根據(jù)三維坐標(biāo)偏移量移動(dòng)外部激光燈至靶區(qū)中心位置，外激光燈偏移量的準(zhǔn)確性就成為了CT質(zhì)控的關(guān)鍵。第三十三頁(yè)，共38頁(yè)。四、CT模擬機(jī)治療床水平度檢查診斷CT的床面一般為弧形凹面，而用于CT模擬定位的掃描床面必須是平面形狀，以與加速器床面保持一致。在進(jìn)行CT定位時(shí)，首先要檢查掃描床面是否水平。如果不水平，在固定體模和人體表面所定義的金點(diǎn)位置就不準(zhǔn)確，導(dǎo)致最終靶區(qū)位置定位出現(xiàn)偏差。第三十四頁(yè)，共38頁(yè)。四、CT模擬機(jī)治療床水平度檢查通常使用水平儀檢查CT床面的水平度。將水平儀長(zhǎng)端放置于床面上，觀察氣泡是否在中心位置，如果不水平，則需調(diào)整CT床面，直至滿足要求。第三十五頁(yè)，共38頁(yè)。五、CT掃描層厚的選擇

對(duì)于定位精度的影響在進(jìn)行CT掃描時(shí)，不同的掃描層厚對(duì)于最終重建所得到的三維圖像質(zhì)量有很大的影響。掃描層厚越薄，獲得的圖像信息越多，最終的三維重建圖像失真度越小，但是相應(yīng)的會(huì)增加X線球管的負(fù)荷