立体定向放射治疗各环节的质量保证和质量控制

余功奕，吴迪（通信作者）

湖南省肿瘤医院暨中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院肿瘤放射治疗中心 （湖南长沙 410013）

20世纪50年代，Lars Leksell提出“放射外科”一词，而立体定向放射外科（stereotactic radiosurgery，SRS）技术最早用于颅内良性病变。随着医疗技术的不断发展，一些放射治疗中心开始尝试大分割照射模式，被定义为“立体定向放射治疗（stereotacticradiotherapy，SRT）”。20世纪90年代，SRT开始应用于颅外的体部肿瘤中，例如肺肿瘤、肝肿瘤患者的治疗，被定义为“体部立体定向放射治疗（stereotactic body radiation therapy，SBRT）”，并逐渐被接受和认识，开始广泛应用于临床[1]。本研究将结合我院实施立体定向放射治疗的实践经验和国内外文献对基于直线加速器的立体定向放射治疗技术的质量保证（quality assurance，QA）和质量控制（quality control，QC）的相关研究进行总结探讨，研究所指的立体定向放射治疗技术包括立体定向放射外科、头部立体定向放射治疗和体部立体定向放射治疗，现报道如下。

1 立体定向放射治疗的技术特点

立体定向放射治疗不同于传统意义上的常规放射治疗，主要区别在于：少于常规放射治疗的大分割照射分次，单次照射剂量高，有较高的生物等效剂量；允许靶区中心存在高剂量；要求高剂量区的适形性和靶区外剂量的快速跌落[2]。立体定向放射治疗的特点决定了在治疗过程中出现的任何失误都会给患者造成不可挽回的损害，因此立体定向放射治疗的实施需要保证各环节的高精度。

2 治疗设备的质量保证

目前，我国最普遍的放射治疗设备是直线加速器，立体定向放射治疗技术的推广和开展也多是在直线加速器上进行的。立体定向放射治疗技术开展的前提之一是保证放射治疗设备和图像引导设备均符合立体定向放射治疗技术实施的标准。美国医学物理师协会（the american association of physicists in medicine，AAPM）发布了AAPM TG142号报告[3]，报告提出，相比于普通的适形调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT），SRS/SBRT在加速器和机载影像设备质量保证中应具有特殊的精度要求。报告建议，相比于IMRT，日检SRS/SBRT激光位置允许误差1 mm，等中心点处的光距尺允许误差2 mm，准直器铅门位置指示允许误差1 mm；月检增加立体定向常用剂量率下的MU输出稳定性检测，允许误差2%，治疗床位置指示器升降和左右方向允许误差1 mm，旋转方向允许误差0.5°，室内激光则提出了亚毫米的误差要求；年检进行SRS弧形旋转模式（范围：0.5～10.0 MU/°）测试，剂量输出时，MU监测容差设定为1 MU或2%（取较高者），机架弧度容差设定为1.0°或2%（取较高者），X线MU线性（输出稳定性）测量要求在2～4 MU时允许误差5%，大于5 MU时允许误差2%，辐射和机械等中心一致性和基准对比容差±1 mm。对于机载影像设备、平面kV成像设备、电子射野影像系统（electronic portal imaging devices，EPID）以及锥形束CT（Cone Beam CT）定位/重定位日检位置容差1 mm，影像中心和治疗中心一致性日检容差1 mm（此项测试平面kV和MV成像设备只要求1个机架角度）；月检要求kV和MV成像设备4个机架角度下影像中心和治疗中心一致性容差都在1 mm，锥形束CT的几何形变容差1 mm，其余容差要求和IMRT一致。此外，Cyber Knife、Tomotherapy等其他可用于立体定向放射治疗的设备，质控标准与直线加速器不同[4-5]。

3 立体定向放射治疗流程的管理和质量控制

患者立体定向放射治疗流程包括模拟定位、治疗计划设计、患者计划验证（个体化患者质量保证）和治疗实施等环节，流程中每个环节的精确性都影响着患者接受立体定向放射治疗的最终效果。

3.1 模拟定位

模拟定位是放射治疗的首要环节，立体定向放射治疗技术的剂量学特点决定了其应用的每个步骤都应该精准。由于立体定向放射治疗单次剂量大，照射时间比常规放射治疗长，因此要求辅助摆位装置的固定效果好，且易于重复摆位；扫描范围应包全靶区和相关危及器官，一般边界外放10 cm左右，对于非共面照射可能扫描范围需要外放得更多，例如15 cm，以便于计划系统（treatment planning system，TPS）模拟相关射野的照射路径及相关的散射；考虑应用SRT的肿瘤体积通常较小，对于SBRT大多数病例CT层厚推荐1～3 mm，对于SRS层厚不应超过1.25 mm，且扫描野（field of view，FOV）应优化设置以得到最高空间分辨力[6]。

对于胸腹部肿瘤，需考虑呼吸运动带来的影响，采用四维CT（four-dimensional CT）扫描，结合最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、最小密度投影（minimum intensity projection，MinIP）等确定肿瘤运动范围，并在CT上进行勾画；或采取呼吸运动管理手段，例如腹压板、呼吸门控等方法。

3.2 治疗计划设计

立体定向放射治疗计划建议计划等中心位置尽量放置在靶区中心；实现计划中靶区附近剂量快递跌落，尽可能从多个方向同心照射靶区，立体定向放射治疗计划射野数目比常规放射治疗多，非共面野的使用也更多；射野能量越高，射束半影越大，次级电子侧向传输越远，在低密度介质（如肺）中尤为明显，可以优先选择6X FFF或6X SRS模式，6 MV能量是考虑穿透能力和射野半影的合理选择；5 mm的叶片宽度足够应用于大多数肿瘤中，3 mm叶片宽度的改善并不明显，但其中不包括肿瘤大小小于3 cm；应采用具备组织密度非均匀性校正能力的算法计算立体定向放射治疗计划，例如蒙特卡罗算法，推荐选择2 mm及以下的计算网格，不建议使用3 mm以上的[2]，对于非常小的肿瘤，可能需要1 mm的计算网格[6]。在计划评估方面，关于剂量热点，与常规放射治疗计划要求不同，立体定向放射治疗计划内靶区上允许超过处方120%的剂量热点，在计划靶区（planning target volume，PTV）外不允许存在大于105%处方的剂量，靶区外2 cm处剂量，一般需跌落至处方的50%剂量以下，此外还包括适形性指数（conformity index，CI）等评估要求。

3.3 患者计划验证

患者计划验证通常采用电离室进行绝对剂量验证，使用平板探测阵列（或胶片）进行二维及三维剂量验证和γ分析。相比常规放射治疗，立体定向放射治疗的计划验证的治疗靶区通常较小，因此测量涉及小野剂量学范畴，常规使用的0.6 cc指型电离室在一些情况下不适用，建议使用更适宜的测量工具，例如金刚石探测器（diamond）、二极管（diodes）、辐射显色胶片（radiochromic film）等。二维剂量验证时，需考虑所用质控设备空间分辨力等是否适用于立体定向放射治疗，辐射显色胶片有较高的空间分辨力，耐水，对光不敏感，对高能光子几乎组织等效且对能量依赖性低，无需进行化学处理等是比较适合立体定向放射治疗二维剂量验证的，同时读取需要精确的校准，包括胶片空间响应的非均匀性、扫描仪的响应和胶片方向的相关性，且由于胶片显像需要一定时间，所以扫描需在照射相同的时间后进行[7]。

3.4 实施治疗

建议首次治疗时至少有1名物理师，每次治疗至少有2名放射治疗师，且至少1名接受过立体定向放射治疗方面的培训。放射治疗师应完成可能发生碰撞的安全性检测，应在治疗前确认验证片图像和图像引导的结果[2]。各方向的摆位容差一般在3 mm内，此容差根据医院固定装置和图像引导设备的精度情况来确定。如果使用运动管理设备，应注意该设备的使用方法和容差标准。

3.5 端到端测试（end-to-end test，E2E）

立体定向放射治疗的各环节（例如成像、定位和治疗）都有各自的误差，尽管这些误差独立考虑均较小，但仍需使用模体进行端到端测试来确定综合的误差。在模拟患者整个放射治疗全流程的端到端测试时，模体应以预设的误差进行摆放，再采用图像引导设备进行修正，端到端测试可以获得理想情况的系统误差。

4 小结

立体定向放射治疗技术本身的技术特点决定了比常规放射治疗技术有更高的精度要求，但目前国内缺少统一的强制性标准，因此需要做好各环节的质量保证和质量控制。本研究结合我院实际情况，主要参考AAPM发表的相关报告，对立体定向放射治疗流程各环节的质量保证和质量控制进行了总结讨论；建议各医疗机构开展立体定向放射治疗技术前，应结合本机构实际情况，建立适宜的立体定向放射治疗标准操作流程（standard operation procedure，SOP），规范立体定向放射治疗技术开展流程中模拟定位、计划设计、患者计划验证、治疗实施和随访等各步骤的细节问题。