放射治疗的质量保证物理书

1、12章放射治疗的质量保证D.LTHWAITESDepartmentofOncologyPhysics,EdinburghCancerCentre,UniveisityMEdinburgh.WesternGeneralHospital,Edinburgh.UnitedKingdomBJ.MUNHEERDepartmentofRadiotherapy.NetherlandsCancerInstitute.Amsterdani.NetherlandsJA.MILLSDptiriniem(ilCJinkalPhysicsandBioengineering"alsgravcHospital.C

2、ovenirv.I1iiitedKinilom翻译毛凯12.1, 绪论12.1.1, 定义. 质量保证质量保证是要保证在治疗过程中的服务和疗效达到一定的公认水准。. 放射治疗的质量保证'放射治疗质量保证是指经过周密计划而采取的一系列必要的措施，保证放射治疗的整个服务过程中的各个环节按国际标准准确安全地执行。. 质量控制质量控制是为了达到公认水准所采取一系列的必要措施，使治疗得以安全正常地执行。. 质量标准质量标准制定有很多国家或国际的组织。如：世界卫生组织(WHO)、1994出版的AAPM,1995(ESTRO)欧洲的放射

3、肿瘤学出版物、欧洲临床的肿瘤学数据网络(COIN)出版物,1989出版的(IPEM)和IEC物理学和工程学的学会出版物等。12.1.2, 放射治疗的质量保证要求放射治疗的临床目的，提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织并发症。质量保证减少治疗计划，仪器性能，治疗验证的不确定度和错误，保证治疗的准确和设备精度的保证，提高疗效，提高肿瘤局部控制率和减少正常组织的并发症。质量保证减少事故和错误的发生的可能质量保证允许在不同的放射治疗中心之中的结果可靠的确定统一的和正确的放射标定和剂量验证，这能保证在放疗中心之间分享临床放疗经验和保证临床的寻证。应当避免一切不必要的照射；以放射防护最优化为原则，以期用最小

4、的代价，获得最大的净利益，从而使一切必要的照射保持在可以合理达到的最低水平，即ALAR嫄则。同时计划靶区（PTV）的受量，以免在照射时遗漏病灶。治疗区必须充分覆盖全部治疗范围，并对靶区边缘的校正。12.1.3, 精确放射治疗的需求肿瘤放射治疗的根本目标，不论是根治还是姑息放疗，在于给肿瘤区域足够的精确的治疗剂量，而使周围正常组织和器官受照射最少，以提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的放射并发症。而实现这个目标的关键是对整个治疗计划进行精心的设计和准确的执行。肿瘤患者能否成功地接受放射治疗决定于放疗医生、物理工作者、放疗技术员的相互配合和共同努力。治疗计划的设计以较好的剂量分布和时间-剂量-分次

5、模型为标准，划分为“临床计划”和“物理计划”两个基本阶段。前者是计划设计的基本出发点和治疗将要达到的目标，后者是实现前者的途径。whOh多年的调查结果表明，除必须制订上述“标准”外，还应规定保证治疗“标准”得以严格执行的措施（Q。，以减少或消除部门间、地区间甚至国家间在肿瘤定位、靶区确定、计划设计及计划执行等方面的差错和不确定性，使其达到Q觎定的允许限度内。因此，必须有临床、物理和技术方面的QC确保临床QA勺顺利进行。临床治疗计划的制订的首要问题是确定临床靶区范围和靶区（肿瘤）剂量的大小。最佳的靶区剂量应该是使肿瘤得到最大治愈而放射并发症很少，定义为得到最大的肿瘤局部控制率而无并发症所需要的剂

6、量。原发灶的根治剂量的精确性应好于土5%如果靶区剂量偏离最佳剂量土5%寸，就有可能使原发灶肿瘤失控（局部复发）或放射并发症增加。应指出的是，土5%勺精确性是理想和现实的折中选择。放射治疗全过程主要分为治疗计划的设计和治疗计划的执行两大阶段。靶区剂量的总不确定度不不超过土5%寸，计划设计过程中所允许的误差范围。其中模体中处方剂量不确定度为2.5%;剂量计算（包括使用的数学模型）为3.0%;靶区范围的确定为2%每天治疗摆位过程中治疗机参数变化和患者体位移动造成的位置不确定度要求。其中因治疗机参数变化而造成的射野偏移允许度为5mm因患者或体内器官运动和摆位时允许的误差不超过8mm12.1.4, 放射

7、治疗事故放射治疗表现为两个方面的危险。首先，恶性肿瘤是致命的。其次，正常组织被过量照射的危险表12.1.外照射放射治疗中引起事故的直接原因举例2000国际原子能委员会报告原因事故次数暴露时间或剂量计算错误15病人资料不全所治疗的解剖部位错误治疗病人选取错误未用或误用楔形板60Co源的校准错误处方剂量的抄写错误源超时服用假体模拟的错误TPS的错误技师读取治疗时间或Mu的错误加速器故障治疗机机械失灵加速器控制软件错误维修的误差失误可能发生在任何阶段，而且每个人都有可能参与其中，工作人员之间,程序，数据传输之间。缺乏适当的质量保证导致误差的出现或它的应用失灵人们的错误因素包括，不注意、自负、知识的缺

8、乏、缺乏沟通等。失误会在任何的组织和任何的活动中发生，质量保证将使发生的数字减到最少。12.2.质量保证管理指标许多的组织和出版物在质量保证指标给与建议,在放射治疗或放射治疗物理学中,质量保证指标，（举例来说WHO在1988,AAPM在1994,ESTRO在1995和1998,IPEM在1999,VanDyk和Purdy在1999,McKenzie等在2000).12.3.放射治疗设备的质量保证表12.2.钻-60治疗机的质量保证质量控制指标(AAPMTG40)监测频度监测项目误差指标门联锁功能正常治疗室监控功能正常视听监视器功能正常激光灯2mm光距尺2mm每周监测源位置核对3mm每月监测输出

9、量稳定性2%射线野与光野的一致性3mm射野尺寸指示2mm机架、准直器角度指示1o十字线的中心精度1mm楔形板和托盘插槽锁功能正常紧急开关功能正常楔形板联锁功能正常每年监测输出量稳定性2%射野输出因子稳定性2%中心轴剂量参数稳定性2%(PDD,TAR,TPR)所有附件因子稳定性2%楔形因子稳定性2%定时器线性和误差1%随机架角变化输出量稳定性2%射野平坦度3%安全联锁：工作正常根据企标来做准直器等中心精度2mm（直径）机架等中心精度2mm（直径）床等中心精度2mm（直径）准直器、机架、床相合的等中心精度一致性辐射野和灯光野的等中心一致性床面下垂床垂直移动灯光野亮度2mm（直径）2mm（直径）2m

10、m2mm功能正常12.3.4. 医用加速器的质量保证指标虽然直线加速器的质量控制方式有很多种，但是有三个主要的出版物(IEC977,IPEM81和AAPMTG40)是被广泛公认的。尽管如此，尤其是IEC977并不把每日监测列入计划中。对双光子直线加速器典型的质量保证过程包括监测频度、监测项目、误差指标。见表12.3.IPEM81推荐一个简单射野的每日监测，和AAPMTG40相比，它对输出稳定性每日监测有较宽的偏差范围，但是对输出稳定性的每周检测有较严格的偏差范围。它有一个每日监测的监测频度体系，一周的，两周的，一个月的，六个月的，一年的，甚至包括一些在AAPMt划书中没有列出的参数的监测。对电

11、子束它也提出了一个专门的质量控制计划。作为一个比AAPMTG40更新的出版物，它对动态楔形板和多叶光栅(MLCs)的质量控制也做出了推荐。12.3.5. 模拟定位机的质量保证指标模拟定位机可模拟钻-60治疗机和直线加速器治疗机的等中心运动，确定射野尺寸和靶区深度。表12.3.双光子直线加速器的质量保证质量控制指标（AAPMTG40）监测频度监测项目误差指标每日监测X射线的稳定性3%电子线的稳定性3%激光灯2mm光距尺2mm门连锁功能正常视听监视器功能正常每月监测X射线的稳定性2%电子线的稳定性2%监控剂量稳定性X射线中心轴剂量稳定性(PDD,TAR,TPR)电子线中心轴剂量稳定性(PDD)X射

12、线平坦度稳定性电子线平坦度稳定性X线、电子线的对称性紧急开关楔形板、电子线限光筒连锁射线野与光野的一致性机架、机头角度指示楔形板装置托盘和附件位置射野大小指示十字线的中心精度治疗床位置指示楔形板和挡块插槽锁光阑的对称性射野灯亮度每年监测X线、电子线剂量校准的稳定性X射线射野输出因子稳定性电子线限光筒输出因子稳定性中心轴上参数的稳定性(PDD,TAR,TPR)离轴比的稳定性所有治疗附件的透射因子楔形因子稳定性机器剂量监测电离室线性X射线随机架角度变化的稳定性电子线随机架角度变化的稳定性2%2%2mm（治疗深度）2%3%3%功能正常功能正常2mm或一边的1%1o2mm（2%）2mm2mm2mm（直

13、径）2mm或1o功能正常2mm功能正常2%2%2%2%2%2%2%1%2%2%2%离轴比随机架角度变化的稳定性旋转模式安全联动装置：（遵循企标测试步骤）机头等中心旋转机架等中心旋转床等中心旋转机头，机架和床的等中心轴综合偏差企业标准正常2mm（直径）2mm（直径）2mm（直径）2mm（直径）辐射等中心和机械等中心的一致性床面卜垂床垂直移动2mm（直径）2mm2mm表12.4.模拟定位机的质量保证质量控制指标（AAPMTG40）监测频度监测项目每日监测安全开关正常门联锁正常激光灯2mm光距尺2mm每月监测野大小指示2mm机架、机头角度指示1o十字线的中心精度2mm（直径）焦点轴指示2mm透视影像

14、质量基线值防碰撞正常射线野与光野的一致性2mm或一边的1%自显机基线值每年监测机头等中心旋转2mm（直径）机架等中心旋转2mm（直径）床等中心旋转2mm（直径）机头，机架和床的等中心轴2mm（直径）床的垂直移动2mm暴光速度基线值床面的透视和暴光基线值kVp和mAs刻度基线值对比度基线值2mm综合偏差床面下垂表12.5.CT扫描和CT模拟的质量保证指标(IPEM81)每日监测安全开关正常每月监测激光灯2mmx轴的指示1o床位置记录1mm已知两点间的距离2mm左边的和右边的登记正确的操作水的CT值1%肺和骨CT值2%重建的层向位置1mm每年监测床面负荷下偏差2mm表12.6.治疗计划系统的质量保

15、证质量控制指标(IPEM68、81和AAPMTG40)监测频度监测项目误差指标每日监测输入和输出设计1mm每月监测核对统计无变化数据的验证2%或2mm预报的验证2%或2mm信息处理测试通过CT传输1mm每年监测MUf算2%质量保证测试验证2%或2mm12.4.治疗传输12.4.1. 病历除描述相关的项目之外，病历应该也对处方和实际的治疗包含所有的信息叙述。基本病人治疗记录的成份是：病人的名字和身份证明；照片；病人最初的始体检评估；治疗计划数据；治疗执行数据；在临床治疗期间的评估；治疗摘要和随访；质量保证一览表；患者记录中的任何有误数据的输入很可能被贯穿整个的治疗过程；患者记录的质量保证因此是必

16、要的。所有的计划数据应该被独立地检查（多的检查）包括计划完整性，MU十算，放射参数等。（看，第7、11章）。在计划设计和治疗传输过程中所有数据进入的接口应该被独立地检查。定期的记录核对应该被执行到整个治疗过程。记录的检查频度应该至少每周，在新疗程的第三小节之前或在治疗每次修改之后开始。记录检查应该由放疗医师、物理师、技师组成的小组执行，评价应该是有对错之分的和检查的日期。仔细注意一定确保正确的项目如楔型板方向和档块位置，当他们也许不正确地放置在模拟机上数据自动地转移，举例来说从TPS,也应该验证到没有数据错误发生。在记录校核期间被追踪的所有错误应该彻底地被质量保证小组调查和评估，应该包括质量保

17、证系统管理人员（质量管理代表），如果有可能。原因应该被根除和可能导致（书面的）改变治疗程序的各种不同的步骤。电子治疗记录在一些协会被应用至少代替患者记录的部份，他们允许来自模拟机或TPS的治疗数据的直接输入。12.4.2. 射野成像除剂量测量误差外，在决定放射治疗的疗效方面，器官移动误差是极其重要因素。器官移动的精确性被限制：患者结构不确定；射束位置的不确定；患者或靶体积在治疗期间的移动；为了验证患者结构和考虑到射束的位置，如果在治疗期间射野需反复修正，那么射野成像应是治疗应用的一部分。射野成像的目的：校验射野位置，对等中心或不同的叁考点比较而言，患者的解剖结构在实际的治疗的期间是不同的；验证

18、挡块的射束或MLC勺射束。在治疗期间验证是有意义的，举例来说，可观察患者在吞咽、呼吸、器官运动等对治疗的影响。对需实施治疗病人，验证治疗机上射野形状和位置的准确，常用的影像有双次曝光技术的胶片法、数字重建影象法(DRRs)、及电子射野成像装置法(EPID)o图12.1，数字重建影象法(DRRs)及电子射野成像装置法(EPID)的图像比较射野成像在斜入射或非共面的射野更有优势。同一个患者射野成像贯穿整个治疗过程，验证患者组织每天变化，在治疗整个过程能给出变化的信息。可使用其他质量保证系统资源和射野成像系统，监测频度依赖位置，固定的类型，患者情况，重复的程度。地方性的草案一定指定了射野成像验证的职

19、责(一般地临床)和标准，根据射野成像传达的信息，验证治疗机上射野形状和位置的准确。DRREPIDDRR治疗野野EPID图象图.12.1.验证等中心位置的数字重建影象(DRRs)及电子射野成像装置(EPID)的图像比较. 射野成像技术目前，胶片成像仍然是射野成像的一个普遍使用的形式。高能光子产生的胶片图像质量，无论如何，与传统的X光图像相比是相当差的。射野胶片在数字化之后可能被提高，举例来说由一台视频照相机或一台激光打印机，可获得解剖标记较好图象。专用的治疗核查胶片商业上能得到，用磁带或增感屏很少的剂量就能得到图像。改良的射野成像技术与常规的胶片成像比较是荧光质的使用，在暴光后荧

20、光板与激光束一起扫描，荧光板可能被重复使用。这些胶片技术的缺点是他们的脱机的性质，在确定的总时间以前要求临床应用，对于这个原因在线的EPID已经发展，射野成像和射野成像系统的物理学回顾，和他们的操作原则和临床的申请,被发现在AAPMTG58。二种主要的EPID走进临床已经被广泛地应用：第一种方法是一个金属板-萤光屏组合用来把光子束强度转换成一个发光的图像。荧屏被一台感光的视频照相机使用一面反射镜观看，这方式的一个不利点是反射镜的使用结果装置庞大。第二方式使用液体电离室的矩阵。这类型的EPID有胶片盒的相似尺寸（见图.12.2）o近来，第三方法以非晶硅平板装置为基础。典型的实例显示在图.12.3

21、中。对于EPID使用，它的方法和技术一定考虑能量、MU患者厚度和射野大小。值是射束的一个功能射野影象的回顾分析证明射野放置错误的发生次数可能是相当高，近来较多的研究指出，如果细心的患者摆位，可降低错误发生次数。图.12.2.液体电离室矩阵的EPID由一只可缩回的机臂连接到直线加速器上举例来说，屏蔽盒的错误放置，可视的检查能发现，参考图像和射野图像比较，结构上错误,要立刻改正。射野放置错误修正一定细心做，系统误差必须改正，决定规则必须经常测量，患者偏移必须改随机的各种不同来源的和系统的结构错误有可能被射野成像发现举例来说,Hurkmans和同事们，在结构错误的回顾中，不同的治疗位置被不同的作者观

22、察的评价列表。这些包括下列各项，给如每细节直角的或其他的有关方向的1SD:头和颈，1.34.6mm系统的，1.12.5mm随机的；前列腺，1.23.8mm系统的，1.23.5mm随机的；大体的骨盆区域，0.64.5mm系统的，1.1 4.9mm随机的；胸部,2.0-5.1mm系统的，2.25.4mm随机的；乳腺，1.815.5mm全部的；斗蓬野和和全身照射（TBI）,代表性地49mm全部的。误差值的范围适应不同的技术，在结构上固定方法和质量保证步骤等。较小的值预示在应用中完成的最好，在治疗前和野摆位错误订正后的比较，观测系统的偏移，研究表明取得重要进步。图.12.3.非晶硅类型的EPID安装在

23、直线加速器的机架上射野成像可能使放射技术员，患者体位固定进步、摆位精确性提高，修正规则的介绍，剂量增加同结合边缘的调整，在治疗计划中结合组织结构不确定，等等。EPID的常规使用现在正在快速地增加，目前临床执行依然有限，许多中心仍然需要数量上发展和工作人员培训。电子射野成像临床应用，脱机和在线的分析可能分开：脱机可用来随机的，系统不确定的，为个别的病人定量的分析；在线的图像，大体而言，迅速的比较参考图像和射野影像，查找无法接受的差异;. 未来射野影像的发展即时的射野成像系统在迅速的发展中。现在用的EPID系统主要地用在较大的医院，清楚地表明，EPID在患者调强放射治疗（IMRT）

24、或其他适形放射治疗技术的摆位期间，得到有效的验证。细节问题，例如固定装置对患者组织结构的精确性的影响，为已经有计划的质量保证，在治疗射野和患者放射测量时，使用EPID（举例来说MLCs）测量器官运动是必要的，无论如何，在临床治疗上，自动化治疗分析之前，即时的射野成像做的很多工作仍然需要。射野成像的现在技术的缺点是图象的反差小，空间受限。来的发展已经采用新类型X光图像的平板探测器，可用于诊断目的和EPID,基于非晶硅（a-Si）o他们在各种不同的中心已经被测试，现在逐渐地被提供到新的治疗单位，他使用空很大，非晶硅排列和胶片影象的空间分辨率基本一样。12.5. 质量核查12.5.1. 定义质量核查

25、是质量检查制度。要定期安排质量核查，并执行完成定期的核查项目。质量核查：负责质量保证人员和执行审核人员合作讨论改进或校正评价的需要监督或检查不应该混淆内在的或外部的目的可能控制在任何水平的质量保证指标可能被应用一定对比预定的标准，达到那些质量保证指标如果那些标准不能达到，应该要求校正质量反馈渠道达到改进质量应该是经常地质量体系或质量保证指标（也就是可能是主要程序）的落实或操作，要看质量保证步骤，协议,质量控制指标，质量控制和质量保证结果和记录等。：程序上的质量审核可以验证到应用、性能、质量系统或质量保证指标（也就是可能是主要应用的）：应用的质量审核可以是自愿的、合作的、协作的（举例来说医院、部

26、门、质量体系证明鉴定合格）12.5.2. 实际的质量审核样式. 放射剂量测量比对放射剂量测量比对（通常使用TLDs）通常由次级标准放射剂量测量实验室（SSDLs）,代理IAEA,美国的放射线学物理学中心（RPC）和ESTRO（EQUAL）,国家的社会团体或国家的质量网络，他们应用的不同的标准，包括在一系列临床放射剂量测量，和程序上的审核使用的调查表。. 质量核查随访质量核查随访能详细地核查实际的工作，在有限时间里，按核查程序，他们能询问工作人员和检查工作步骤和记录。12.5.3. 在哪一方面质量核查随访应该仔细检查？质量核查随访的内容应该是预先确定和有明确目的；

27、举例来说，在一个国家的或整个地区的质量核查网络里面，它是一个常规经常地调查，它在同等专业人员之间调整或合作，在没有做QAQC后核查应该仔细察查，TLD核查比对指标超标后核查随访应该仔细察查。下列各项是质量核查随访内容的一个范例：患者的放射剂量测量步骤，模拟步骤，患者布置，固定和治疗传输步骤，仪器验收和测量记录，放射剂量测量系统记录，机器和治疗计划数据，质量控制指标内容，误差和监测频度，结果和测量的质量控制和质量保证记录，预防的维护指标记录和治疗和患者的数据记录，追踪和疗效分析。核对系统内各部分，举例来说仪器，人员，患者加载，政策和影响的存在，在适当的位置质量保证指标，在适当的位置质量改进指标，

28、在适当的位置、数据和记录的放射保护程序。输出剂量校准核对，射野尺寸影响，电子线限光筒输出因子，深度剂量，电子线间隙修正，楔形板传输（射野尺寸）,拖盘因子，等。机械的特性，患者放射剂量测量，放射剂量测量仪器、温度、大气压测量比较。实行在其他的仪器上的核对测量，如模拟定位机和CKo评估治疗计划数据和步骤。一些计划分布的测量体模。这是对核对和测量的可能项目的一个简单的大纲。在核查随访的项目和目的上，评估一些或全部，需用大量的时间。做为选择，只有一个小的子集评估可能是适当的。加之，核查应该是有灵活的方式，准备好的去核查必要的，根据实际情况，预先计划核查任务可能被修改，如果需要核查额外部分，从测量的结果

29、着手。参考书目AMERICANASSOCIATIONOFPHYSICISTSINMEDICINE,PhysicalAspectsofQualityAssuranceinRadiationTherapy,AAPMTaskGroup24Report,AAPM,NewYork(1984).ComprehensiveQAforradiationoncology:ReportofAAPMRadiationTherapyCommitteeTaskGroup40,Med.Phys.21(1994)581618.AmericanAssociationofPhysicistsinMedicineRadiatio

30、nTherapyCommitteeTaskGroup53:Qualityassuranceforclinicalradiotherapytreatmentplanning,Med.Phys.25(1998)17731829.Clinicaluseofelectronicportalimaging:ReportofAAPMRadiationTherapyCommitteeTaskGroup58,Med.Phys.28(2001)712737.Qualityassuranceforcomputed-tomographysimulatorsandthecomputedtomography-simul

31、ationprocess:ReportoftheAAPMRadiationTherapyCommitteeTaskGroupNo.66,Med.Phys.30(2003)27622790.BRAHME,A.,etal.,Accuracyrequirementsandqualityassuranceofexternalbeamtherapywithphotonsandelectrons,ActaOncol.Suppl.127(1988).CLINICALONCOLOGYINFORMATIONNETWORK,ROYALCOLLEGEOFRADIOLOGISTS,Guidelinesforexter

32、nalbeamradiotherapy,Clin.Oncol.11(1999)S135S172.DUTREIX,A.,Whenandhowcanweimproveprecisioninradiotherapy?Radiother.Oncol.2(1984)275292.ESSERS,M.,MIJNHEER,B.J.,In-vivodosimetryduringexternalphotonbeamradiotherapy,Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.43(1999)245259.EUROPEANSOCIETYFORTHERAPEUTICRADIOLOGYANDONC

33、OLOGY,Qualityassuranceinradiotherapy,Radiother.Oncol.35(1995)6173.PracticalGuidelinesfortheImplementationofaQualitySysteminRadiotherapy,PhysicsforClinicalRadiotherapyBookletNo.4,ESTRO,Brussels(1998).HURKMANS,C.W.,REMEIJER,P.,LEBESQUE,J.V.,MIJNHEER,B.J.,Set-upverificationusingportalimaging:Reviewofcu

34、rrentclinicalpractice,Radiother.Oncol.58(2001)105226.INTERNATIONALATOMICENERGYAGENCY,QualityAssuranceinRadiotherapy,IAEA-TECDOC-1040,IAEA,Vienna(1997).LessonsLearnedfromAccidentalExposuresinRadiotherapy,SafetyReportsSeriesNo.17,IAEA,Vienna(2000).INTERNATIONALCOMMISSIONONRADIOLOGICALUNITSANDMEASUREME

35、NTS,DeterminationofDoseinaPatientIrradiatedbyBeamsofXorGammaRaysinRadiotherapyProcedures,Rep.24,ICRU,Bethesda,MD(1976).INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION,MedicalElectricalEquipmentMedicalElectronAccelerators:FunctionalPerformanceCharacteristics,IEC976,IEC,Geneva(1989).MedicalElectricalEquipmentMedicalElectronAcceleratorsintheRange1MeVto50MeV:GuidelinesforPerfo