X射線(xiàn)立體定向放射治療中的激光定位系統

在X射線(xiàn)立體定向放射中，我們的目標是把靶區放在加速器的等中心，激光定位系統是實(shí)現目標所必需的一種輔助設備。我們介紹了激光定位系統的安裝和校準，提出了激光燈損壞時(shí)的應急措施并分析了激光燈偏離標準位置時(shí)引起的擺位誤差。
激光定位系統;安裝;校準;應急措施;擺位誤差laser positioning system in X-ray stereotactic radiotherapy
The aim is to accurately align a target volume within the iso-center of the linear accelerator in X-ray stereotactic radiotherapy. Laser positioning system is a necessary auxiliary device for it. We introduce the installation and calibration of the laser positioning system, provide emergency measure when it is broken and analyse the position error when it has deflection.
laser positioning system  installation  calibration  emergency measure  position error
        在實(shí)施X射線(xiàn)立體定向放射治療過(guò)程中，靶區邊緣劑量梯度較大，定位和擺位的些許誤差就可能引起腫瘤區劑量不足以及正常組織的損傷，因此靶區的準確定位和擺位至關(guān)重要，通常情況下，利用加速器治療室內的激光定位系統將靶區放在等中心進(jìn)行治療。因為激光定位系統的準確性跟療效息息相關(guān)，本文就激光定位系統的安裝和驗證、損壞時(shí)的應急措施以及激光燈偏離標準位置時(shí)引起的誤差情況簡(jiǎn)單介紹如下。
        1     激光定位系統的安裝和校準
        X射線(xiàn)立體定向放射治療中的激光定位系統由兩側墻和天花板上3個(gè)激光燈組成，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統的聚焦和發(fā)散后，在空間形成激光束流平面，三個(gè)相互垂直的束流平面交于等中心點(diǎn)［1］。在直線(xiàn)加速器安裝完成后，三個(gè)平面的位置便已經(jīng)確定，如圖1所示，我們定義準直器“十”字線(xiàn)的兩個(gè)軸分別是X軸和Y軸，在機架和準直器均為0°時(shí)，在床面上的投影為X＇和Y＇，則在確定燈光野、準直器“十”字線(xiàn)、機架和準直器角度、機架等中心等性能參數準確的情況下，側墻上的水平束流平面應經(jīng)過(guò)由等中心點(diǎn)和Y軸確定的平面，垂直束流平面應經(jīng)過(guò)由等中心點(diǎn)和X軸確定的平面，天花板上的激光束流平面應經(jīng)過(guò)由等中心點(diǎn)和Y＇確定的平面（如果床面在等中心處，則此平面由經(jīng)過(guò)等中心的垂線(xiàn)和Y＇確定）。
        安裝激光定位系統時(shí)，首先利用機械指針找到等中心點(diǎn)，在機架和準直器均為0°的條件下，在床面上標出Y＇的位置，調節天花板上激光燈的左右和傾斜旋鈕，使束流面經(jīng)過(guò)等中心點(diǎn)和Y＇，并和機械指針確定的垂線(xiàn)平行，然后旋轉機架到270°，安裝90°側的激光燈，使束流面經(jīng)過(guò)相應的平面。同理安裝另一側的激光燈，并保證兩側激光束在等中心附近的治療區重合，同時(shí)保證各個(gè)束面在此區域聚焦。 
         
        圖1準直器“十”字線(xiàn)及等中心示意圖
        驗證激光定位系統時(shí)，同樣是檢查各個(gè)束流平面是否與它們應該經(jīng)過(guò)的平面重合，這樣便可以精確保證它們的位置及平行度和垂直度。
        2激光定位系統損壞時(shí)的應急措施
        上面我們分析了激光燈束流平面的位置，實(shí)際上，準直器“十”字線(xiàn)的X軸或Y軸在一個(gè)面上的投影是一條線(xiàn)，而在空間的投影是一個(gè)投影面，根據第1部分的分析不難發(fā)現，機架和準直器均為0°時(shí)，Y軸投影面就是天花板激光束流面應經(jīng)過(guò)的平面，機架水平準直器0°時(shí)，該Y軸投影面就是側墻激光水平束流應經(jīng)過(guò)的平面，X軸投影面就是側墻激光垂直束流應經(jīng)過(guò)的平面，因此在激光燈損壞時(shí)，我們完全可以利用準直器“十”字線(xiàn)的投影臨時(shí)代替。        3激光定位系統的偏離引起的擺位誤差
        在立體定向放射中，通常利用擺位框架和激光定位系統進(jìn)行擺位，在激光定位系統完全精確的情況下，框架給出的等中心點(diǎn)與加速器實(shí)際等中心點(diǎn)重合，然而如果激光定位系統存在偏差，則框架給出的等中心點(diǎn)將與加速器實(shí)際等中心點(diǎn)偏離，造成擺位誤差。 
         
        圖2兩側墻水平束都下傾α角
        我們僅以水平激光束為例進(jìn)行分析，（1）如果平行度沒(méi)有問(wèn)題，兩側激光束只是偏上或者偏下d，且兩側重合，則框架給出的等中心點(diǎn)將與加速器實(shí)際等中心點(diǎn)向上或者向下偏離d。（2）如果兩側激光束都經(jīng)過(guò)等中心點(diǎn)，但都向下傾斜α角，如圖2所示，則擺位時(shí)為了使框架等中心指針與兩側激光線(xiàn)重合，必然上調框架，這樣框架給出的等中心點(diǎn)與加速器實(shí)際等中心點(diǎn)偏離距離d=L1*tan（α）/2,其中L1是擺位框架的長(cháng)［2］。
        （3）如果兩側激光束都經(jīng)過(guò)等中心點(diǎn)，但一側向上傾斜α角，另一側向下傾斜α角，這樣兩側激光束依然重合，如圖3所示，擺位時(shí)將會(huì )調整擺位框架的傾角，這樣框架給出的等中心點(diǎn)與加速器實(shí)際等中心點(diǎn)偏離距離d=L2*tan（α）/2,其中L2是擺位框架的寬。如果傾斜角α=1°，框架寬L2=350mm，則d可以達到3mm。
         
        圖3一側水平束上傾α角，另一側下傾α角
        上述的分析方法同樣適用于垂直激光束偏離引起的誤差情況，為了保證擺位的精度，不僅應該保證激光束經(jīng)過(guò)等中心點(diǎn)，而且要保證其平行度和垂直度。

［1］嚴英師、單國平。用簡(jiǎn)單折紙法驗證激光燈。中華放射腫瘤學(xué)雜志，2003，12（3），211
［2］胡逸民主編。腫瘤放射物。北京：原子能出版社，1999.9

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