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1、第二章放射治疗的质量控制和保证第一节 对放射治疗管理部门的要求第二节 临床放射治疗计划的一般内容第三节放疗计划系统的验收和测试第四节非剂量学范畴的质量控制和保证一、病人体位及固定二、获取图像三、解剖描述四、射野五、与剂量计算相关的因素六、计划评估七、打印输出八、计划实施和验证第五节 剂量计算范畴的质量控制和保证一、内容二、自恰数据测量三、计划系统输入数据四、算法参数的决定五、剂量比较和复核的方法六、外照射计算复核七、近距离治疗计算复核八、绝对输出剂量和计划归一九、临床复核第六节 日常计划的质量控制和保证第五节周期性质量保证测试第七节系统管理和安全一、管理人员二、计算机系统管理任务三、数据管理任
2、务四、计算机网络五、系统安全第二章放射治疗计划的质量控制和保证这些年来，放射治疗的技术变得越来越复杂，因此，需要有一套综合的质 量控制和保证(quality control and quality assurance，QA & QC)程序以确保准确实 施这些复杂技术。第一节 对放射治疗管理部门的要求放射治疗的目的旨在减少正常组织并发症的同时根治或控制局部肿瘤。治 疗计划的过程正是制订具体的技术细节来实现这个目标。狭义的治疗计划指的是 计算剂量分布、照射时间或机器量等剂量学过程，实际上，它应更广义地指涉及 计划病人治疗的所有阶段，包括以下四个方面： 决定病人的体位和固定； 在医学影像诊断的基础上
3、决定病人肿瘤的大小、位置、范围，靶区与正 常组织、体表解剖标记间的关系，这个过程也称为定位或模拟。其它信息，如曾 经接受过的放射治疗、目前正在进行的化疗等一些影响正常组织放射敏感性的因 素也应在计划过程中综合考虑； 在完成上述两个过程的前提下开始进行“剂量计划”，病人解剖信息和 在模拟定位过程中的射野设置输入计算机的放射治疗计划系统(radiation treatment planning system, RTPS)，计划者计算剂量分布并对其进行优化，物理人 员评估计划并报请放射肿瘤医师认可。这个过程全部借助于RTPS进行。RTPS系 统是一系列计算机软件，包含图示、病人数据输入设备、治疗数据
4、输出设备的工 作站系统； 计划复核。在这个阶段病人被带到模拟定位机和治疗机上进行计划复 核，并再产生一些输出图像，RTPS上的信息也将输出到其它计算机系统(如验证 复核系统或治疗实施系统)1。上述过程可以看出，一个完整的治疗计划是一个涉及到许多人员的复杂过 程。在过去的10多年中，精巧和复杂的计划系统越来越多，除了计划系统的软件 越来越复杂外，许多诸如三维射野视观(beams eye view, BEV)显示、数码重建放 射图象(Digital Reconstructed Radiograph, DRR)、三维剂量计算和显示、剂量体积 直方图(Dose Volume Histogram, DV
5、H)等功能已成为新一代RTPS系统的基本功 能，并且复杂的计划过程会带来更复杂的治疗，如电子射野影像、多叶光栏和计 算机控制治疗实施等，它们具有提高和改善病人疗效和提高投照效率的潜力，当 然同时它们的使用和质量保证也需要更多的人力和物力。国际放射单位与测量委员会(ICRU)建议放射治疗的剂量精度为5%。根据 这个要求，放射治疗中每个步骤(其中包括计划过程)中的不确定性应小于这个 值。日常治疗中发生的误差是随机性的，而治疗计划过程中出现的误差往往是系 统性的，而且在整个疗程中是恒定的。因此，对RTPS和放疗计划设计过程实施 质量保证是相当重要和完全必要的。为了达到质量保证的目标，需要有一定的设备
6、保证，如影像设备、RTPS、 射线测量设备(计算机数据获取系统、体模)，同时还需要有各类专业人员，包括 放射肿瘤医师(Radiation oncologist)、放射物理人员(Radiation physicist)和放疗技 师(Radiation therapist)，更重要的是对质量保证所需的人员数量应实事求是地进 行评估，特别是在引进新的精密设备时，增加了治疗的复杂性，要求有更多的人 员，以确保系统的安全使用和质量保证程序得到确实执行2。放射治疗科的总体质量保证工作需由一个专门委员会来组织，治疗计划的 质量保证程序应经该委员会的认可和备案。当然RTPS和放疗计划设计过程的质 量保证，首先
7、是放射物理人员的职责，但也应该得到放疗科内其它人员的支持和 配合。放射肿瘤医师独立地对治疗计划的关键过程负责，这些关键过程包括剂量 处方、确定靶区及剂量和正常组织限量、对计划的最终认可。他们应持有资格证 书。放射物理人员主要负责计划系统质量保证程序的设计和实施、向计划系统 输入所需的机器数据、参与并审核病人的治疗计划，另外，他们还要决定本院治 疗计划的质量保证程序，包括所需的测试、允许误差、测量频度，并能估计到所 进行的测量的局限性。他们也应持有资格证书。放疗技师负责治疗计划的某些方面，如病人体位的固定、模拟定位和计划 复核，他们应了解设备安全使用的范围，判断由于设备、病人相关问题和工作人 员
8、失误而产生的误差。他们也应持有相应的证书。放射剂量技师(Radiation dosimetrist)负责获取病人数据、设计治疗计划、 计算剂量，并且在放射肿瘤医师和放射物理人员指导下提交每个病人的计划文 件，协助放射物理人员实施质量保证程序。他们也应持有相应的上岗证书。总之，放疗计划设计的过程涉及到放疗科很多工作人员，是一项具有多重 复杂步骤的工作，因此它的最终不确定性是针对全局的总体累积。同时，由于整 个计划过程的复杂性，因此要求设计更强大的质量保证程序，使用适当的仪器、 人员、时间去实现这个程序。治疗计划的质量保证涉及临床、物理和行政诸方面， 它的顺利实施需要许多人的团队协作3。第二节 临
9、床放射治疗计划的一般内容保证放疗计划的每一步骤正确进行是放射物理人员的重要职责，随着目前 越来越多的单位开展现代基于医学影像的三维治疗，对治疗计划实施完整、综合 的质量保证程序也就变得越来越迫切，而且，随着治疗技术的日趋复杂，质量保 证的内涵也在不断地变化，一般来说，它应考虑以下几个方面： 订购治疗计划系统机对其进行验收测试的指标； 对计划系统非剂量学范畴的测试、归档和表述； 计划系统剂量学方面的测量、测试和验证； 日常质量保证措施； 整个临床使用计划系统中所有步骤的质量保证； 作为质量保证程序一部分的计算机系统运行和管理； 销售商和用户在软件方面的职责范围和销售商的支持。计划过程包含众多的不
10、确定性，所有这些不确定性都会影响最终结果的精 度，从质量保证的角度来看，应该了解它们的来源及分别估计它们对结果的影响， 下面列出的是一些不确定性的可能来源： 病人定位：病人及其脏器在CT扫描、模拟定位和实施治疗过程中的运 动会影响靶区和正常组织位置的确定，而这又会影响到射野的设置； 影像：图像的传输、转换过程会增加解剖结构与射野间的几何不确定性。 如采用多种图像模式的融合技术，因其中涉及到各种图像间的套准，有时会增加 这种不确定性，另外，MRI、PET、SPECT中的图像畸变也会增加不确定性； 勾勒轮廓：轮廓勾勒不正确也许是整个计划过程中最大的不确定性，因 为，靶区范围的决定是一项与医生个性有
11、密切关系的工作，不同医生间及同一医 生在不同时候对同一病例所画的靶区都可以有所差别； 设置射野：射野设置的精度取决于每个治疗机几何参数的刻度分辨率和 允许的误差，也与日常放疗时误差的幅度和频度有关。据报道，这类误差可达1%， 计算机验证记录(R/V )系统和多叶光栏能在一定程度上减少这类随机误差，然它 们也能带来更大的系统误差。 剂量计算：这类误差的来源包括原始测量数据精度；机器输出剂量稳定 性；测量仪的灵敏度和分辨率；测量数据后处理质量；传输过程中的失真；数据 的使用方式。此外，计算精度还与物理模型、计算过程中所作近似的合理性、剂 量计算格点的密度等因素有关。 剂量显示和计划评估：剂量显示的
12、不确定性在很大程度上取决于剂量分 布表示的精度，也和所提供信息的明细程度有关。DVH精度与解剖结构的定义、 剂量计算的分辨率、DVH本身的组织方式有关。在放疗计划评估时，常用肿瘤 控制概率(Tumor Control Probability, TCP)和正常组织并发症发生概率(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)。在使用时它们应考虑与临床结果的相符 性，因为计算TCP与NTCR的数字模型需使用许多放射生物学参数，而这些参数 源自于有限的临床资料。 计划实施：其中的误差主要来自于将计划结果输出到病人文件(印刷的 或电子的)时的不确定度。另外，
13、治疗者因资料不完全而引起的失误也是其中的 一个方面。决定所需的或是能够达到的精度是质量保证程序中一个非常困难的问题， 因此放射物理人员应决定：本单位中的RTPS在临床实际中所能达到的精度； 这个预期的精度在临床使用中如何变通。美国医院物理学家协会(AAPM )的53 号工作组对治疗计划提出了两类精度。第一，“传统放疗”：它的原形是两维计划 系统，使用于手工输入轮廓，只能处理共面无挡铅，也无补偿片的射野，其算法 采用二维模型。第二，“三维放疗 ”(3-Dimensional Conformal Radiation Therapy,3DCRT)：这是一个完全三维的系统，可以计算所有常用治疗机上能投
14、照 的射野，使用三维电子笔束模型和现代光子算法模型。这类模型可计算三维散射、 三维不均匀形状等4。表21传统放疗与3DCRT精度要求差异项目传统精度3DCRT依据输入轴向轮廓0.3 cm0.1 cm传统轮廓常通过手工得到，3D轮廓通过CT获取产生PTV、CT V轴向轮廓0.510 cm0.3 cm传统系统在CTV外手工生成2D的PTV轮廓，这个 过程并不很精确，在3D计划中，从CTV到PTV 的扩展是通过软件进行的参照MRI决定靶区1.02.0cm0.20.5cm传统系统的图像套准和传输过程是手工进行的，3D系统的图像套准的重复性好于2mm射野定位分辨率0.5 cm 0.3 cm0.1 cm原始的传统系统不考虑挡铅形状，当然可以通过 数字化仪输入，3D系统的射野形状是由计算机 生成的光栏射野显示 cm0.1 cm传统系统可能无法显示实际射野和锥形束发散效应机架角1 deg 1 deg3D系统中的机架角分辨率一般为0.1 deg床转角光栏角N/A10%1%传统算法模型不处理轴外层面，3D模型轴外的计算精度与轴内相同半影区剂量2 5 mm15mm与计算格点分布，模型有关挡铅野中归一点剂量10%可达2%传统野仅归一在体模中矩形野的中心层面射线 轴上，3D归一是能考虑所有的因素，包括挡块 下的散射挡铅下剂量100%2%
