放疗过程中的剂量验证

李亚东

智能制造、芯片、5G通信

  • 2019-01-24
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放疗技术趋向于精确治疗的同时,也使得临床治疗的剂量验证变得更加复杂。剂量验证是放疗质量控制的重要一环,放射治疗计划的制定直接关系着放疗的最终效果,因此精准的剂量验证工作是至关重要的。现有国内的剂量验证工作主要采用实验测量的方法,尽管较为准确有效,但时效性不高、耗时耗力。而独立的计量算法并辅以EPID技术可以给临床工作者节省大量的时间和精力。本文主要介绍了国内现有的放疗剂量验证方法并对其优缺点进行了比较。

        摘要:放疗技术趋向于精确治疗的同时,也使得临床治疗的剂量验证变得更加复杂。剂量验证是放疗质量控制的重要一环,放射治疗计划的制定直接关系着放疗的最终效果,因此精准的剂量验证工作是至关重要的。现有国内的剂量验证工作主要采用实验测量的方法,尽管较为准确有效,但时效性不高、耗时耗力。而独立的计量算法并辅以EPID技术可以给临床工作者节省大量的时间和精力。本文主要介绍了国内现有的放疗剂量验证方法并对其优缺点进行了比较。

  国内现有放疗剂量验证技术

  目前,国内主要应用的剂量验证方法分为两个方面:治疗前剂量验证和在体剂量验证。放疗前剂量验证主要是通过模拟的放射治疗参数设置,从而保证患者接受的剂量准确性和正确性。治疗前验证是将患者的治疗计划移植到模体上做模拟放射治疗,把采集到的数据与计算剂量相比较,从而判断治疗计划的合理性。治疗前验证的方法有:等中心点的绝对剂量测量、二维平面剂量测量和三维体积内剂量分布检验等。绝对剂量测量设备多使用电离室、热释光剂量计,二维平面剂量测量主要使用胶片、二维电离室矩阵来完成。使用较多的设备为Delta4验证系统和Compass验证系统。

  在体剂量验证是能真实探测患者接受剂量多少的方法,它可以反映数据传输、机器故障、患者体内结构变化导致的剂量差异。目前有多种方法可以实现在体验证,其中应用较多的有:基于体表或者腔内实施探测器监测、基于日志文件的剂量监测、基于加速器机头出射线的剂量监测、基于患者出射线的剂量监测,实际临床中多是配合电子射野影像装置(Electronic Portal Image Device,EPID)来达到监测目的。

  现有剂量验证技术的缺点

  放疗的最终目的是尽最大可能提高治疗增益比。目前兴起的IMRT调强放射治疗(Intersity-modulated Radiation Therapy)和VMAT容积调强放射治疗(Volumetric Modulated Arc Therapy)等技术在剂量分布上已经很好地契合了这一点,但是由于技术复杂,实施步骤比较繁琐,导致病人在放疗过程中可能会因为某些不确定性因素接受到与处方剂量不相匹配的照射。VMAT是调强放疗与弧形治疗的有机结合,拥有调强治疗剂量分布的“优”和弧形治疗的“快”的特点,技术过程比较复杂。放射治疗的过程中存在许多不确定的因素,所以 IMRT与VMAT技术的治疗剂量准确性的高低影响着治疗效果。

  现有的剂量验证方法都有自身的缺陷,实际操作时多是几种验证方法配合使用。目前IMRT与VMAT等治疗计划剂量验证方法多数是治疗前验证,比如在进行VMAT治疗时,一般是等中心点剂量验证和二维平面剂量验证,为检测剂量传输过程的精确性,实时在体剂量验证也至关重要。如放疗过程中使用加速器日志文件重新计算剂量,并与TPS(放射治疗计划)测量结果进行比较,将日志文件重建剂量的方法作为一种辅助剂量验证方法。

表1 各种剂量验证方法优缺点

表1 各种剂量验证方法优缺点

(数据来源:金智创新研究中心整理)

  基于EPID技术进行剂量验证的应用

  EPID电子射野影像装置(Electronic Portal Imaging Device)实际上是一组辐射探测器,由探测器提剂量学信息,经过刻度和校准来进行放射治疗检验,主要由探测器部分(前端探测器)和信号处理部分(后端电子学)组成。EPID主要用来在治疗前或治疗中获取患者位置信息,操作人员可根据解剖结构来判断位置是否有超过允许值的偏差,若超过允许偏差,放疗技师可以修正摆位以以减少摆位随机误差。EPID 探测器分辨率高、动态范围大,在实时在体剂量验证方面具有明显的优势。其获取图像和验证位置的速度比传统的胶片验证也要快得多,且获得的图像可以进行存储便于后期处理。

  总之,EPID由于分辨率高(0.4 mm)、没有角度响应的影响、测量简单方便,不影响治疗、可进行实时剂量验证等特点,近年来越来越多的被应用到临床剂量的测量。

  结语

  基于 EPID 的三维在体剂量监测系统的剂量监测结果不仅反映了加速器的执行误差和患者位置变化导致的剂量误差,还反映了TPS剂量算法模型所导致的剂量计算差异。基于 EPID 的三维在体剂量监测系统在临床的广泛应用将有助于更进一步提高放射治疗的质量。


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