医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT)
放射治疗模拟定位X 射线辐射源检定规程
1 范 围
本规程适用于医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT) 放射治疗模拟定位X 射 线 辐射源(以下简称CT 放疗模拟定位辐射源)的首次检定、后续检定和使用中的检查。
2 引用文件
本规程引用下列文件:
JJG 961—2017 医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT)X 射线辐射源
JJG 1028—2007 放射治疗模拟定位X 射线辐射源
GB/T 10149 医 用X 射线设备术语和符号
AAPM RPT_83 CT 放 射 治 疗 模 拟 定 位 机 和 CT 模 拟 定 位 过 程 的 质 量 保 证(Quality assurance for computed-tomography simulators and the computed tomography-simulation process)
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文 件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。
3 术语和计量单位
3.1 术 语
JJF 1001、JJF 1035界定的及以下术语和定义适用于本规程。
3.1.1 剂量指数 dose index
3.1.1.1 CT剂量指数100 CT dose index 100(CTDI100)
对一个单次轴向扫描产生的沿着体层平面垂直线剂量分布从 — 50 mm 到+50 mm 的积分除以体层切片数 N 和标称体层切片厚度T 的乘积。
对于N·T 小于40 mm 的射束宽度:
(1)
对于N·T 大于40 mm 的射束宽度(测量过程中除限束器设置外其余所有CT 放疗模拟定位辐射源运行条件均保持相同):
(2)
式中:
D(z)—— 沿着体层平面垂直线z 轴的剂量分布(以z=0 为中心),这个剂量分布是在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA, 有机玻璃)模体中测量的,但是按照空气吸收剂量测得的;
N——X 射线源在单次轴向扫描中产生的体层切片数;
T—— 标称体层切片厚度;
(N·T)Re—— 选定的N·T 为20 mm 或可以选择的小于20 mm 的 N·T 最大值;
DRe(z) 射束宽度为 (N·T)Ret 的单次轴向扫描中沿垂直于体层平面的直线z 的剂量分布,这个剂量虽然是在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA, 有 机 玻 璃)模体中测量的,但是作为空气吸收剂量给出的;
CTDIreair,N·T—— 对于某个特定的射束宽度N·T 的 CTDIreair;
CTDIfreeair,Ref—— 对于某个特定的射束宽度 (N·T)Ref 的 CTDIfreair。
注:采用轴向扫描测量。
1 虽然CTDI₁oo源自空气吸收剂量,但实际上,评价用PMMA 剂量体模测得的空气吸收剂量与 用一个电离室从体模中测得的空气比释动能相当接近。
2 这个定义假设剂量分布曲线以z=0 为中心。
3 典型的轴向扫描X 射线源旋转360°。
4 当体层切片有重叠时,例如,在具有“之向飞焦点”功能的CT 机上,积分式中的分母应由 沿z向的有重叠的体层切片的总标称宽度确定。例如,如果重叠比例为50%,那么分母应 替换为0.5×N·T。
5 z 轴典型设定为旋转轴。
6 CTDI00设计的考虑是包含尽可能多的散射线。
3.1.1.2 加 权CT 剂量指数100 CT weighted dose index(CTDIw)
加权CTDI10o(CTDIw) 定义为:
(3)
式中:
CTDI100(中心)——检测物体中心的CTDI1o0 测量值;
CTDI100(周边)——检测物体周边的CTDI1oo测量平均值。
3.1.1.3 容 积CT 剂量指数CT volume dose index(CTDIvol)
轴向扫描方式下,CTDIyol 如下定义:
(4)
式中:
N——X 射线管在某一单次旋转时产生的体层切片数;
T—— 标称体层切片厚度;
△d——相邻扫描之间患者支架在z 方向运行的距离;
CTDIw—— 加 权CTDI100。
在螺旋扫描方式下:
(5)
CT 螺距因子定义为:
(6)
3.1.2 CT值 CT number
用来反映CT 图像上每个像素区域代表的X 射线衰减的平均数值。所测得的某物质
的衰减值用式(7)可转换为该物质的CT 值 :
(7)
式中:
μ——线性衰减系数。
水 的CT 值是0 HU, 空 气 的CT 值为—1000 HU。
注:CT 值通常以霍斯菲尔德 (HU) 表示。
3.1.3 定 位 positioning
在放射治疗计划设计中,采用X 射线影像技术确定和标记治疗靶区的过程。
3.1.4 CT模拟定位 CT simulating positioning
通 过CT 扫描和图像的三维重建技术获得患者的影像资料,通过影像资料能够在三 维空间显示肿瘤范围及其周围的正常组织,以便于确定后续放射治疗的具体位置。
3.1.5 CT 放 疗 模 拟 定 位 辐 射 源 X-ray radiation sources for CT radiotherapy simulation positioning machine
以诊断级CT 机为基础的放射治疗模拟定位机,它由 CT 机、三维(或四维)移动 激光射野模拟定位(灯)系统、计算机模拟定位和放射治疗计划系统软件组成,实现对 病人进行CT 扫描、靶区CT 数据的获取和三维重建、靶区定位、治疗照射剂量模拟、治疗计划设计等过程。
3.2 计量单位
3.2.1 吸收剂量的单位及符号
吸收剂量的单位:戈[瑞];符号: Gy。
3.2.2 分辨力的单位及符号
分辨力的单位:线对每厘米;符号:Lp/cm。
3.2.3 长度单位及符号
长度单位:毫米;符号: mm。
4 概述
CT 放疗模拟定位辐射源以诊断级 CT 机为基础,配置虚拟定位软件及可移动式激 光定位灯系统的放疗专用模拟定位设备。通常由平面扫描床、CT 扫描仪、激光定位系 统以及专用工作站等部分组成。
5 计量性能要求
5.1 剂量指数
CT 放疗模拟定位辐射源扫描测量时,用轴向扫描测量加权剂量指数 (CTDIw),通过容积剂量指数 (CTDIvol) 计算公式得到CT 放疗模拟定位辐射源的剂量指数,即CTDIyol。
剂量指数的准确性用容积剂量指数 (CTDIvol) 表示,即厂家给出的CT 放疗模拟 定位辐射源容积CT 剂量指数 (CTDIvol) 与实际测量值变化范围在20%以内。
5.2 均匀性
剂量指数 (CTDI100(中心))不大于40 mGy 时,均匀性应符合5.2.1和5.2.2要求。 5.2.1 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源,模体中心感兴趣区域平均CT 值与周边每 个感兴趣区域平均CT 值之差的绝对值不应超过4 HU; 运行的CT 放疗模拟定位辐射 源,模体中心感兴趣区域平均CT 值与周边每个感兴趣区域平均CT 值之差的绝对值不 应超过5 HU。
5.2.2 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源扫描装置,均匀性与随机文件规定的标称值 的偏差应不超过±4 HU; 运行的CT 放疗模拟定位辐射源,均匀性与随机文件规定的 标称值的偏差应不超过±5 HU。
5.3 噪声水平
5.3.1 用直径为20 cm 的圆柱模体,头部条件状况下,剂量指数 (CTDI100(中心))不大于40 mGy 时,扫描层厚为10 cm 或最大层厚,噪声水平应不大于0.35%。
5.3.2 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源扫描装置,噪声水平与随机文件规定运行条 件下的标称值的偏差应不超过15%。
5.4 CT值
在头部临床典型条件时,CT 值应符合下列的要求:空气: —1000 HU±30 HU;水:0 HU±4 HU。
5.5 层厚
标称层厚大于2 mm, 实测值与标称值之差的绝对值不大于1 mm;
标称层厚在(1~2) mm 的范围内,实测值与标称值之差的绝对值不大于标称值 的50%;
标称层厚小于1 mm, 实测值与标称值之差的绝对值不大于0.5 mm。
5.6 空间分辨力
5.6.1 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源,应符合下列要求:规定的标准值与 MTF 曲线上50%和10%处的测量值之差不大于0.5 Lp/cm 和10%中较小者。
5.6.2 运行的CT 放疗模拟定位辐射源,应符合下列要求。
5.6.2.1 用直径为20 cm 的圆柱模体,512×512矩阵、视野 (FOV) 不小于20 cm、 头部常规标准条件下,能分辨出至少5.0 Lp/cm, 或 一 组(多于4个)1 . 0 mm 的 圆孔。
5.6.2.2 用直径为20 cm 的圆柱模体,512×512矩阵、视野 (FOV) 不大于20 cm、 头部的高分辨条件下,应能分辨出至少7.5 Lp/cm, 或 一 组(多于4个)0 .6 mm 的 圆孔。
5.7 低对比分辨力
5.7.1 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源应符合下列要求。
5.7.1.1 应满足厂家出厂的技术指标。
5.7.1.2 用直径为20 cm 的圆柱模体,在头部条件状况下,头部条件10 mm 或最大层厚下,剂量指数CTDI100,(中心)不超过40 mGy 时,1%对比度应能分辨模体中2 mm 的圆 孔和0.3%对比度应能分辨模体中5 mm 的圆孔。
5.7.2 运行的CT 放疗模拟定位辐射源,应符合下列要求:
用直径为20 cm 的圆柱模体,在头部条件状况下,10 mm 或最大层厚下,剂量指 数CTDI100,(中心)不超过40 mGy 时,1%对比度应能分辨模体中3 mm 的圆孔和0.3%对比度应能分辨模体中6 mm 的圆孔。
注:上述模体见附录C。
5.8 扫描床
5.8.1 扫描床床面与水平面的平行度不超过3.5 mm/m。
5.8.2 扫描床水平移动定位精度:重复测量3次以上,30 cm 的定位精度不超过
±1.0 mm。
5.8.3 扫描床水平重复定位精度:重复测量3次以上,30 cm 的重复定位精度不超过
±1.0 mm。
5.9 激光定位系统
5.9.1 CT机架激光定位指示与实际扫描层面重合性:轴向误差不超过±2.0 mm。
5.9.2 外置激光定位系统指示与实际扫描层面重合性:轴向误差不超过±2.0 mm。
5.9.3 外置顶部激光重复定位精度:重复测量3次以上,50 cm 的重复定位精度不超 过±2.0 mm。
6 通用技术条件
6.1 CT放疗模拟定位辐射源必须有制造厂、型号、编号等清晰的标志。
6.2 CT 放疗模拟定位辐射源的电气、机械及放射防护性能应符合出厂要求。
7 计量器具控制
7.1 检定条件
7.1.1 检定环境条件
a) 温度:(18~28)℃;
b) 相对湿度:30%~85%;
c) 大气压:(80~110)kPa。
7.1.2 检定设备
7.1.2.1 诊断水平剂量计:必须是电离室型或半导体型的剂量计,带有长杆电离室或 切片探测器的积分剂量计必须给出所需的半值层校准因子,其不确定度不超过5% (k=2) 。 积分挡年稳定性不大于2%。
7.1.2.2 CT模体
CT 模体应符合附录C 的要求。
7.1.2.3 激光定位灯检测模体(见图1):3个小柱上方各有一组沿三维X 、Y 、Z 方 向分布的直径1.0 mm 的圆孔,圆孔交汇处放置铅球。
图 1 激光定位灯检测模体示意图
7.1.2.4 水平仪:分度值≤0.02mm/m, 最大允许误差:(1±0 . 2)分度值,长度约15 cm。
7.1.2.5 钢直尺:(0~100) cm,分度值≤1.0 mm, 最大允许误差:±0.20 mm。
7.2 检定项目
表 1 检定项目一览表
7.3 检定方法
7.3.1 剂量指数
7.3.1.1 标称射线宽度不大于40 mm
将头部剂量模体分别置于射线照射野中心,将电离室或探测器依次放置模体中通孔 里,其余圆孔插入圆棒,用CT 放疗模拟定位辐射源机头部条件进行扫描,扫描区域不 应有影响线束的物质。
1)用100 mm 长杆电离室进行测量时,需要在轴向扫描条件下进行,通过测量CTDI10o 计算加权 CT 剂量指数 (CTDIw) 和 容 积CT 剂量指数 (CTDIvol)。
(8)
比释动能mGy 为显示单位的诊断水平剂量计,其模体中的吸收剂量 (mGy) 用 公
式 ( 9 ) 计 算 :
Dw=M·Nk·d- ¹ (9)
式中:
Dw—— 模体的吸收剂量,mGy;
M—— 剂量仪经温度、气压修正的示值,mGy;
Nk—— 空气比释动能刻度因子,cm;
d—— 层 厚 (N·T),cm。
2)用切片探测器进行测量时,需要在轴扫描条件下进行,通过测量CTDI10o 计算加 权CT 剂量指数 (CTDIw) 和 容 积CT 剂 量 指 数 (CTDIol) 。 用 公 式 ( 1 0 ) 计 算 其 模 体 中的吸收剂量 (mGy):
Dw=M₁·Nk·d- ¹ (10)
式中:
M₁—— 剂量仪的示值(不需要温度、气压修正),mGy。
7.3.1.2 标称射线宽度大于40 mm
1)用100 mm 长杆电离室进行测量
在满足 7 . 3 . 1 . 11 )的条件下,应采用20 mm ( 或 者 小 于 2 0 mm 并 且 最 接 近 20 mm) 的射线宽度作为参考值。如果无法直接选择20 mm 射线宽度,则采用2 mm 厚铅板进行屏蔽达到目的,用公式(11)来计算CTDI100:
(11)
式中:
CTDI100,re——将头部模体置于射线照射野中心,将电离室放置于模体中心圆孔里, 其余圆孔插入圆棒,选择射线宽度为参考值扫描得到的剂量指数;
CTDIfreein-air,N·T——射线宽度为N·T 扫描得到空气中的剂量指数;
CTDIfree-in-air,re——射线宽度为参考值扫描得到空气中的剂量指数。
CTDIfre-in-air计算方法:
当标称射线宽度小于或等于60 mm 时,采用固定支架将电离室放置于射线照射野中心,用常规成人条件扫描所得到空气中的剂量指数如公式(12)所示:
(12)
因为计算CTDIfe-in-air时,最小积分长度应为(N·T)+40 mm,当标称射线宽度大于60 mm 时,则需采用积分长度不小于 (N·T)+40 mm的 电 离 室 或 采 用 长 为100 mm的电离室进行多次步进测量的方式进行测量,如图2所示。
a)300 mm电离室:单次测量,积分长度为300 mm
b)100 mm电离室:2次连续测量,积分长度为200 mm
c)100 mm电离室:3次连续测量,积分长度为300 mm
图 2 不同积分长度的CTDIfre-itrair测量示意图
其剂量指数如公式(13)所示:
(13)
表2 步进测量示意表
2)用切片探测器进行测量
在满足7.3.1.12)的条件下,应采用标称射线宽度大于40 mm 测量参数直接测量 并按照公式(11)计算。
7.3.2 均匀性
7.3.2.1 将装有水或等效组织的、直径为20 cm 的模体置于照射野中心,用最大标称 层厚的标准头部扫描条件,扫描模体,其周围不应有影像射线束的物质。
7.3.2.2 在所扫描的图像里选取5个测量区,分别在图像的中心和上、下、左、右距 离图像边缘10 mm 处,感兴趣区域的直径约为测量器件图像的直径的10%,测量其 CT 值及标准偏差。
以中心感兴趣区域平均值CTc 值与边缘各感兴趣区域的CTp 值之间的最大差别来 表示均匀性、用公式(14)表示:
U=|CTc—CTp max (14)
式中:
U———均 匀 性 ,HU。
7.3.3 噪声水平
取中心测量区为模体图像直径的40%,测其CT 值的标准偏差 (SD), 噪 声 水 平 用
公式(15)计算:
(15)
式中:
H—— 噪声水平;
k— —1000 HU。
可以用实际最大层厚d 进行测量,其结果 H 应 小
注:模体内的均匀物质应是纯水。
7.3.4 CT值
7.3.4.1 按 CT 机定位机头部或腹部条件扫描水等效组织模体和空气。
7.3.4.2 在所扫描图像里的每种物质中选取 一 个约100 mm² 的测量区域,记下 CT 值。
7.3.4.3 选取与标称值接近的测量值为该物质的CT 值。
7.3.5 层厚
7.3.5.1 将层厚的插件放置在水等效组织的主模体中,并把模体置于照射野中心,在 CT 机定位机不同层厚的头部条件下轴向扫描模体。
7.3.5.2 将 CT 机定位机窗宽调至最小,窗位调至测量物CT 值与背景CT 值之和的 一 半,测量多个位置图像的宽度,其平均值为实际层厚。
7.3.6 空间分辨力
7.3.6.1 新安装的CT 放疗模拟定位辐射源
按 7 . 3 . 2 . 1 的条件扫描模体,测量调制传递函数 MTF 曲 线 上 的 5 0 % 和 1 0 % 处 的值。
7.3.6.2 运 行 的CT 放疗模拟定位辐射源
(1)客观评价
用带有传递函数 (MTF) 的模体,用头部的扫描的标准条件下,测量调制传递函 数 MTF 曲线上的50%处的值。
用带有传递函数 (MTF) 的模体,用头部的扫描可以获取最高分辨的高分辨条件 下,测量调制传递函数 MTF 曲线上的50%处的值。
(2)主观评价
按7.3.2.1 的条件扫描模体。将CT 机的窗宽调至最小,调节窗位来分辨出一组最 小的线对数。
7.3.7 低对比分辨力
7.3.7.1 将低对比插件放置在水等效组织的模体中,用CT 机定位机头部条件,在 10 mm或最大层厚时扫描模体,所扫描区域周围不应有影响射线束的物质。
7.3.7.2 在低对比插件中分别在水等效组织和插件各选一个测量区,测量两种物质的 CT 值和标准差 (SD), 根据下面两式调节窗宽和窗位,分辨出一组最小的孔径。
(16)
WW=(CTm—CTw)+5SDmax (17)
式中:
WL—— 图 像 的 窗 位 ,HU;
WW—— 图 像 的 窗 宽 ,HU;
CTw—— 水 的CT 值 ;
CTm—— 低对比物质的CT 值 ;
SDmax—— 两种物质测量区中较大的标准偏差值。
7.3.8 扫描床
7.3.8.1 用水平仪测量扫描床床面与水平面的平行度。在扫描床的头部、中部和尾部 分别选择3个测量点,每个测量点分别沿横(纵)向测量其水平度,将其中最大正偏差 绝对值与最大负偏差绝对值之和为横(纵)向平行度,应满足5 .8 . 1的要求。
7.3.8.2 测量扫描床移动定位精度,扫描床负载至少75 kg, 移动扫描床50 cm, 测 量 扫描床实际移动的距离与设定距离之差,重复操作3次以上。移动定位精度应满足
5.8.2的要求,重复定位精度应满足5.8.3的要求。
7.3.9 激光定位系统
7.3.9.1 将激光定位灯检测模体水平置于检查床上,调整位置,使模体中心定位线和 CT 放疗模拟定位辐射源机架激光定位线完全重合,用不超过2 mm 的层厚扫描出模体 中心的断层影像,3个小圆柱中的铅球应完全成像。
7.3.9.2 将激光定位灯检测模体水平置于检查床上,调整位置,使模体中心定位线和 外置激光定位线完全重合,然后进床平扫获取定位片。在定位片上准确定位,用不超过 2 mm的层厚扫描出模体中心的断层影像,3个小圆柱中的铅球应完全成像。
7.3.9.3 测量外置顶部激光重复定位精度,首先在检查床上标记好激光线移动的起始 位置,横向移动30 cm 后,记下激光线的终点位置,重复测量3次以上,重复定位精度 应满足5.9.3的要求。
7.4 检定结果的处理
按本规程的规定和要求,检定合格的CT 放疗模拟定位辐射源发给检定证书,不合 格的发给检定结果通知书。
7.5 检定周期
CT 放疗模拟定位辐射源的检定周期一般不超过1年。经调试、修理后影响医用辐 射源计量性能时,都应按首次检定项目进行检定。内置和外置激光定位灯及床调整维修 后,激光定位系统应重新进行检定。
附录A
CT 放疗模拟定位辐射源检定记录推荐格式
附录B
CT放疗模拟定位辐射源检定证书(内页)推荐格式
附 录C
检测螺旋 CT 模体的示意图
检测螺旋CT 定位机模体的直径应不小于20 cm, 且均有空间分辨力和低对比分辨
力插件,其结构和尺寸必须符合图C.1 、表 C.1 和图C.2 、表 C.2。
间距
图 C.1 空间分辨力结构示意图
表 C.1 空间分辨力插件及对应的线对
图 C.2 低 对 比 分 辨 力 及 插 件 侧 面 的 示 意 图
表 C.2 低 对 比 插 件 各 个 孔 的 示 意 图
附录D
CT 放疗模拟定位辐射源三维指示图
图 D.1 CT放疗模拟定位辐射源三维指示图
1—CT 扫描仪;2—平面扫描床
陈先生
131-7224-4666