新類型電子射野影像裝置系統(tǒng)-IVS影像質量測試與分析*

譚 燕 許敬輝 吳 凡 黎 杰 廖雄飛* 王 培 譚庭強 郎錦義

電子射野影像裝置(electronics portal image device，EPID)系統(tǒng)是一種簡單實用的圖像引導工具，廣泛應用于放射治療前患者體位的驗證與校準[1-4]。目前，關于EPID臨床應用的文獻報道較多，然而鮮有對EIPD影像質量進行定量分析的報道[3-4]。

影像質量對患者體位驗證至關重要，同時也是EPID質量控制的重要環(huán)節(jié)[5-7]。目前臨床上應用最為廣泛的EPID型號包括iViewGT(Elekta公司)和aS1000(Varian公司)兩種，IVS(LinaTech公司)是新研制的一種新型EPID。為此，本研究的目的在于運用iQC模體(LinaTach公司)定量比較分析IVS、iViewGT和aS1000三種不同類型的EPID的影像質量。

1 材料與方法

1.1 設備和體模

新型EPID-IVS系統(tǒng)是由中國蘇州LinaTech公司研制，加載至醫(yī)院Varian 600CD加速器上集合而成；iViewGT和aS1000系統(tǒng)分別由瑞典Elekta和美國Varian公司研制，并集成在醫(yī)院引進的Synergy和Unique加速器上。

iQC模體可以實現多項加速器的質量控制(quality control，QC)功能。該模體是一款高度復合型放射治療質量控制產品，針對高能X射線下平板探測器成像質量保證、直線加速器機械質量控制等應用而設計，其符合美國醫(yī)學物理學家協會(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)TG-58、美國AAPM TG-142和我國行業(yè)標準YY/T0890-2013等，見表1。

1.2 應用方法

在臨床運用過程中按照使用要求擺放好模體，在各類型EPID系統(tǒng)中設置好臨床使用時的參數，進行拍片，獲取EPID圖像，將獲取的EPID圖像導入iQC模體自帶的分析軟件進行影像質量分析。iQC模體及各模塊示意如圖1所示。

由于獲取的影像資料為平片，分析指標主要針對圖像畸變、低對比度和空間分辨率這3個參數進行。此三項參數均可由軟件自動完成：①圖像畸變是軟件根據定位的4個基準點計算橫向、垂直及對角線3個方向的圖像畸變；②低對比度是軟件根據圖片像素大小與鎢球相對位置，利用遍歷查找極值的方法自動檢測4個標記點，右側邊界4個區(qū)域將顯示4個低對比度模塊的子圖，調節(jié)窗寬窗位至圖像清晰顯示，記錄可看清的孔的數目；③空間分辨率是軟件根據圖片像素大小與鎢球相對位置，利用遍歷查找極值的方法檢測4個標記點，主界面圖像中將顯示各線對的規(guī)格標簽，選擇能夠觀察到頻率最高的線對。

表1 iQC模體參數規(guī)格

圖1 iQC模體及各模塊示意圖

1.3 數據采集

EPID是圖像引導放射治療(image guided radiation therapy，IGRT)中的重要手段之一，對EPID進行質量保證與質量控制(quality assurance and quality control，QAQC)是臨床工作必不可缺的部分。本研究中影像數據的采集主要是通過收集加速器月檢數據得來，自2017年4月引進iQC模體以來，對醫(yī)院3臺加速器的EPID影像質量進行了連續(xù)15個月的測試。

1.4 統(tǒng)計學方法

將3種不同類型EPID影像質量測試的結果運用SPSS 19.0行秩和檢驗，比較3類EPID之間的差異，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 不同類型EPID圖像畸變對比

圖像畸變的檢測結果是附帶軟件從采集的DICOM圖像中自動分析出來。將IQC模體按要求擺放在治療床上，按照臨床條件，射野為28 cm×28 cm，-1 MU進行EPID成像，獲取醫(yī)學數字成像及通信(digital imaging and communication of medicine， DICOM)格式文件后，導入隨機附帶軟件進行分析。收集測試15次3種不同類型EPID圖像畸變數據，橫向、垂直和對角線3個方向的圖像畸變經秩和檢驗其差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，見表2。

表2 測試15次不同類型EPID圖像畸變數據對比

2.2 不同類型EPID低對比度對比

低對比度的檢測是將獲取的EPID圖像導入附帶分析軟件，手動調節(jié)圖像的窗寬窗位范圍，直至圖像達到清晰狀態(tài)，記錄此時能夠看清圓孔的數目。3種不同類型EPID低對比度的3組數據經秩和檢驗其差異無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。3種不同類型EPID低對比度結果如圖2所示。

圖2 三種不同類型EPID低對比度對比圖

2.3 不同類型EPID空間分辨率對比

空間分辨率的檢測是將獲取的EPID圖像導入附帶分析軟件，由軟件分析圖像呈現出與空間分辨相對應的模塊，最后由人工讀取結果。不同的模塊對應的空間分辨率是固定值，因此得到的空間分辨率的結果是不連續(xù)的，統(tǒng)計學秩和檢驗顯示，與iViewGT和aS1000相比較，IVS類型EPID的空間分辨率具有顯著優(yōu)勢，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)；而iViewGT與aS1000相比差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，不同類型EPID空間分辨率對比結果見表3。

表3 不同類型EPID空間分辨率對比

3 討論

EPID應用于位置驗證，主要包括治療前矯正擺位誤差、治療前確認射野信息、治療間矯正擺位誤差、治療中調整射野以及離線評價分析擺位誤差5種形式，均以矯正擺位誤差和確認射野信息為目的[8]。EPID的臨床應用離不開獲取的影像，影像質量直接影響臨床結果。因此，對EPID系統(tǒng)進行QAQC是臨床工作的重要環(huán)節(jié)[5-7]。

按照國家行業(yè)標準YY/T0890-2013“放射治療中電子射野成像裝置性能和試驗方法”文件要求，本研究涉及的IVS、iViewGT和aS1000的3種型號的EPID影像質量(圖像畸變、低對比度和空間分辨率)均能滿足臨床應用要求，統(tǒng)計學結果顯示3種類型EPID在圖像畸變和低對比度兩項指標均無統(tǒng)計學差異；與iViewGT和aS1000系統(tǒng)相比較，IVS系統(tǒng)在空間分辨指標具有明顯優(yōu)勢，分析原因可能是由于系統(tǒng)硬件差異造成。3種類型EPID探測器均由非晶硅材料組成，IVS系統(tǒng)像素為2816×2816 ppi，而iViewGT和aS1000系統(tǒng)像素均為1024×1024 ppi。像素越高空間分辨率就會越高，像素越高得到的圖像更加清晰，臨床醫(yī)生就能更加準確判斷患者的擺位誤差和射野信息，且放射治療實施更加精準。

4 結語

目前，EPID在臨床上的應用越來越廣泛，除了擺位誤差和射野信息的驗證以外，還可以將其應用在劑量驗證[9-12]、放射治療設備質量保證驗證[13-14]等方面。EPID的QAQC也越發(fā)的重要，相信在充分了解其特性，開發(fā)相應的軟件和算法后，其應用前景會更加廣闊。