IMRT调强放疗计划的二维矩阵验证流程
2020/5/26 10:29:08 放疗医生

    

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     此文章内容及观点仅供参考，不作为临床应用标准；本文参考文献书籍与来源：《SUN nuclear MapCheck1说明文档》；金献测和谢聪颖主编的《肿瘤放射治疗物理质控手册》。如有异议，请及时联系删除。

     01

     QA验证计划创建与生成

     放疗计划系统以Monaco5.11.03.1为例

     QA验证计划的创建与生成

     (一)创建1、患者调强计划完成后，选中Plan计划，点击右键(或点击菜单栏NewPlan)，点击New QA Plan，进入对话框。2、对话框选项(1)选模体：30×30×30模体(2)选体位：Head First(头先进)(3)机架、机头和床的角度均设置为0度 (4)设置计算网格大小为0.2(5)选择蒙卡算法(6)计算误差允许度 Statistical Uncertainty(%)选择Per Calculation 按临床计算(7)选介质 Medium均匀介质3、点击OK进入小对话框Set up QA Plan 等中心点选择：Interest Point Z:5cm X . Y . Z值为0 点击OK进入计划界面4、选Tools菜单，点击jump to Point 选interest point z:5cm5、最后点击Calculate开始计算(二)生成输出1、点击Output，Dose plane，进入对话框Doseplane Output2、进入对话框：选第三项Coronal冠状面，值为10此文章选All Beams全部照射野合成1个文件为例(也可以输出每一个照射野文件，对每一个照射野逐个验证；)，点击OK，计划输出完成3、将生成的计划文件拷贝至干净的U盘中，传输到二维矩阵软件电脑中。

     02

     IMRT验证流程

     二维电离室矩阵：是将多个半导体电离室按一定规则排成二维矩阵，可以同时测量绝对剂量和平面相对剂量。绝对剂量验证是指TPS计算出的模体中感兴趣点的剂量和实际照射时空间相同点上实测结果是否一致；相对剂量验证是指TPS计算出的模体中某一平面上的剂量分布或强度和实际照射时同一平面上的剂量分布或强度的实测结果是否一致。

     本文章所用验证设备以MapCheck1为例，与其他设备会有差别，仅做参考，请注意!

     MapCheck1使用前的准备

     一、MapCheck1连接设备示意图

     连线方式如下图：

    

     将MapCheck1设备平放在加速器治疗床板上，将电缆线连接MapCheck1，调至水平，照射野十字线与mapcheck十字线重合。线缆连接时需要注意插口方向与线缆内插针方向一致，否则无法插入或用力过大导致插针弯曲。

     机房外依次将PDI、电源、USB线及电脑连接好。正常情况下PDI及设备主机上均有绿色LED灯亮起。且打开软件后会出现如下图所示的自动测量本底的示意图。若未出现该图像请检查各连接线。

     二、MapCheck1使用前的设备校准

     MapCheck1在初次使用前需要进行各项校准工作，具体为本底采集、矩阵校准、绝对剂量校准(本地采集和绝对剂量校准每次调强验证都需要校准；矩阵校准只有在首次使用该设备或进行年度QA时需要进行校准，日常验证可直接进入绝对剂量校准步骤)。

     1、本底采集

     由于环境中存在本底辐射，同时所有电子设备本身在运行时会产生本底噪声，所以MapCheck1在每次通电使用时及进行大量测量导致本底变化后，均需要做本底采集修正的操作。

     通电后在打开SNC Patient软件时，MapCheck1会自动进行本底校准。同时手动校准的方法是点击Setup>Collect Background设定自己需要的时间后点击“Collect”即可。

     本底采集完成后软件Background状态栏会由红色“NO”变为绿色“YES”。此时本底修正完成。

    

     2、矩阵校准

     由于MapCheck1由445个探头组成，每个探头自身对射线的响应均存在差异。为了让所有探头作为一个整体协同工作，需要以个异性因子的方式校准探头的响应差异。

     具体为：Setup > Calibrate Array > Array Calibration 窗口打开，如图，按照提示的步骤完成 Array Calibration.

     确认加速器机架及小机头均处于0°，将MapCheck1如图所示摆放在治疗床上。照射野十字线与mapcheck中心点十字线重合，源皮距100，使用水平尺调整好水平。加速器射野大小调整至26x26cm。

    

     Step A: 确认上述摆位无误后点击Start，加速器出数200MU，点击Stop，点击Next；

    

     Step B：将mapcheck顺时针旋转90°，仍然保证水平及源皮距不变。点击Start，加速器出数200MU，点击Stop，点击Next；

    

     Step C：将mapcheck再次顺时针旋转90°，仍然保证水平及源皮距不变。点击Start，加速器出束200MU，点击Stop，点击Next；

    

     Step D：如图所示移动mapcheck，使光野十字线与面板上D点对齐。仍然保证水平及源皮距不变。点击Start，加速器出数200MU，点击Stop，点击Next；(此时可以选择移动床，则不需要再次调整水平)

    

     Step E：再次移动mapcheck，使光野十字线与面板上E点对齐。仍然保证水平及源皮距不变。点击Start，加速器出数200MU，点击Stop.

    

     Step F：再次移动mapcheck，使光野十字线与面板上F点对齐。仍然保证水平及源皮距不变。点击Start，加速器出数200MU，点击Stop，点击Finish；

    

     点击Finish后会出现如图所示的校准结果：

    

     正常情况下的结果为平滑曲线，中心凹陷程度由加速器射野平坦度决定。此时点击Apply即可命名及保存结果。若结果出现明显拐点，则需要点击Recalibration再次校准或联系工程师查看是否有探头故障。校准结果在如图所示箭头处选择。

    

     3、绝对剂量校准

     二维矩阵若要实现绝对剂量比对，需要对矩阵进行绝对剂量校准。即将矩阵放置到已知绝对剂量的射野大小、模拟水深、跳数的条件下进行一次测量，然后将该处的绝对剂量值输入至矩阵，生成绝对剂量校准文件。

     (1)获取绝对剂量值

     方法有两种：第一种是在计划系统中计算：在计划系统中建立一个30X30X30的标准水模体，计算出机架和小机头均为0°时，10X10射野，源皮距95，水下5cm射野中心轴处100MU的吸收剂量，。

     第二种是用一维水箱或固体水实测，机架和小机头均为0°时，等中心摆位，10X10射野，源皮距95，水下5cm射野中心轴处100MU的剂量。若射线能量为6MV则该值在95.4cGy左右(本院值为95.6cGy)。

     (2)输入绝对剂量值

     MapCheck1等中心摆位，即左右激光线对准mapcheck两侧黑色探头位置指示线，光野十字叉丝对准mapcheck面板上的十字叉丝。Mapcheck上加上三块一公分厚的固体水，确认已经调整好水平。此时探头上方的等效水深度即为5cm。下图为mapcheck两侧指示探头所在深度的指示线。

    

     依次点击软件中Setup > Calibrate Dose会出现如图所示界面：

    

     加速器开10X10射野，点start后出数100MU。点击Stop，在dose后的方框中输入上一步得到的剂量值(95.6)。Energy内输入响应能量的名称如6MV，comments内推荐输入时间、机器型号加剂量值等信息。Device serial会自动识别出所连接的机器序列号。

     所有都填写完毕后点击Add Dose calibration.则绝对剂量校准完成，然后在下边列表中选中这次的校准文件，点击Set as Default设为默认值。

     调强计划验证及分析

     1、把U盘的QA计划拷贝到指定的电脑分区盘里边，默认为D盘，并以患者姓名加日期新建文件夹(可根据个人习惯命名)，把文件拷贝进去。2、检测条件：SAD100下图为MapCheck1的物理结构示意图，需要注意的是MapCheck自带一层建成水，物理厚度为1.35cm，等效水厚度为2cm。所以不放固体水时等中心摆位源皮距为98.65。

    mapcheck调整水平后将光野十字线和mapcheck面板上十字线对齐，升降床的高低使水平激光灯与矩阵的侧面探头指示标志重合，然后在面板上面加3cm固体水。

    3、打开mapcheck1软件，自动采集完本地，选择对应的Dose Calibration 文件和Array Calibration 文件。

     4、点击Start，等待一号窗口Set1中出现本底的杂乱图形后即可开始出束。出束期间最好不要对软件有其他操作。5、登陆Mosaiq工作站，选择患者，点击放疗实施，执行QA模式，超越后，执行所有照射野，等待整个计划执行完成后，点击stop，会在短暂计算后自动弹出保存界面，选择在D盘创建的路径及文件夹，更改文件名后即可点击保存，软件默认保存为TXT格式文件。6、结果对比分析

    Mapcheck控制软件如图所示被分成了四个区域，其中Set 1用来显示测量的结果，Set 2用来打开并显示计划系统输出的剂量文件，左下角用来显示对比结果。右下角用来详细显示某一条线上的剂量差异。在测量完成后Set 1内会已经显示数据，此时需要在Set 2中点击右键，选择open Planned Dose/Image Data，浏览到计划系统输出的dose文件并选中，注意在文件类型后选择与计划系统对应的文件类型。常用的计划系统如Pinnacle、CMS等都有自己对应的选项，而Eclipse则需要选择DICOM RTDOSE这一项。点击打开后会出现如图所示界面，提示输入打开的平面剂量的中心轴坐标，一般使用理想水模体时坐标为0.0.0，而使用扫描CT模体时则需要在计划系统制作模体过程中记录实际的中心轴坐标。

     再次点击OK后会出现如下图界面，提示输入对应跳数或因子。若计划系统输出的平面剂量为绝对剂量，则直接填写默认1即可，而当输出的平面剂量为相对剂量时则需要输入该计划的实际总剂量。

     在Set1和Set2窗口中均打开有数据后，首先目测两侧剂量图形是否接近。然后设置好各项比对参数。其中DTA/γ用于切换DTA分析方式或伽马分析方式RD/AD用于切换相对量分析和绝对量分析TH%用于设定参与比对的最小剂量限制(默认为10)%Diff用于设置最大允许的剂量偏差(默认为3)DIST用于设置最大允许的采样位置范围(默认为3)%Pass则为通过率Pass为通过的点的个数Faill为未通过的点的个数Total为所有参与比对的点的个数Calc Shift为摆位误差自动配准

    当设置好比对条件后点击Compare即可得到比对结果和通过率。如下图即为一个典型的分析结果。

     其中蓝色的点代表测量值小于计划系统计算值的点，红色的点为测量值大于计划系统计算值的点。绿色的点为归一点。(蓝色和红色均为未通过的点。)此时可以使用如下工具对结果进行更进一步的分析。

    其中dose工具可选中某一点显示其绝对剂量或剂量百分比Norm工具可以重新选择归一点，注意归一点的选择需要选择剂量相对较高并且比较平缓的区域。否则可能会引起通过率变低。Zoom工具可以放大或缩小显示Profile工具可以查看各个方向的profile曲线。Ruler工具用于测量两点间的实际距离。Clear用于在分析完成后清除界面上分析工具留下的结果。在所有结果评判完毕后可以通过点击File > Print > Print to PDF / Print 来打印，结果可以支持虚拟打印成PDF文件的方式保存。第四个窗口显示的结果如图所示

     其中实线为计划系统计算的结果，点为设备测量的结果，不通过的点同样会表现为红色或蓝色。CAX代表射野中心轴处的剂量Norm代表归一点的剂量SEL代表有Dose工具选择的那一个点的剂量在所有结果评判完毕后可以通过点击File > Print > Print to PDF / Print 来打印，结果可以支持虚拟打印成PDF文件的方式保存。7、通过率标准参与比对的最小剂量限值(阈值)TH%设为10%，最大允许的剂量差异%Diff设为3%，最大允许的采样位置范围DIST设为2mm，相对剂量RD和绝对剂量AD通过率要求达到95%以上，主要以AD的通过率为标准，RD通过率仅为参考。8、验证结果不能通过时的原因分析当通过率不好时，应首先考虑摆位是否有问题，再检查绝对剂量及矩阵校准文件是否已经正确选择，再检查导出剂量文件是否对应和正确。若所有都检查完毕后确认没有问题，则考虑加速器剂量偏移或计划系统机器拟合数据问题，而拟合数据中最容易出问题的为MLC透射因子及半影。

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