放射治疗的质量控制和保证

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, DVH)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，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、CTV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 5mm15mm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%传统系统不能处理挡铅，故在挡铅下会出现很大的误差，3D能精确地处理铅块下剂量，精度可达2%挡铅边缘处剂量 1 cm1 mm挡铅在传统系统中没有被模型化DVH精度N/A多因素相关DVH精度与剂量计算格点密度，感兴趣体积格点密度、轮廓精度、直方图取样点密度和计划归一方式有关NTCP预测值N/A与模型和输入参数有关对给出的DVH和NTCP模型，能复核NTCP的计算结果，但其临床精度和相关性很复杂第三节 放疗计划系统的验收和测试验收测试常被同日常质量保证测试相混淆，实际上，验收测试指的是用以证实RTPS根据其指标运行的测试。验收测试指标的制订应本着可定量化、可测量化的原则合理进行，此外，考虑到制造商一般无法测试和验证用户的机器数据，对指标的检测不应该基于临床特定的射野数据。验收指标一般可分三类：计算机硬件：包括CPU和所有外围设备 (显示屏幕、打印机、绘图仪、磁带机等)；软件特性和功能：许多软件的指标。不是定量化的，而仅仅是回答有无、是否；基准测试：在非常特定的数据下检查算法、剂量计算的正确性，并考虑计算所需的时间。如果放射物理人员决定订购一个新的治疗计划系统，那么，他必须仔细考虑他那里特定的临床使用需要，包括治疗计划系统的使用方式，这不仅包括剂量的计算，还应考虑需采用什么输入方式，期望使用的水平，然后将这些需求转化成具体可定量和可测试的指标。物理人员定下这些指标后，他还应该参与同销售商的谈判以最终确定这些指标。下面列出的是一个关于剂量精度指标的例子。-本系统应含有NCI(美国国立癌症研究所)的ECWG电子数据系，它将被用来进行系列的剂量计算验 证以测试三维电子笔束模型算法。(1)销售商应出示电子束开放野中在SSD为100 110 cm，限光筒66 1515 cm2时，在80%的射野范围内其计算结果应该与NCI的测量值在3%的精度内相符，并且其10、20、50、80和90%等剂量线位置(归一在射线中心轴的最大剂量深度)与测量值差异小于2mm。(2)制造商应-验收测量的步骤是将指标分别改写成测量内容，重要的是要确保所进行的测试能够检出指标达到与否。在设计测试步骤时还应仔细优化程序尽量减少所需的测量，所作的测试步骤应完整记录并归档，并且这些步骤应同时被销售商和用户认可。验收测试应在系统安装后和投入临床使用前进行。系统的硬件和软件测试应由用户进行。在测试算法计算精度时所需的时间也许较长，因此在制订测试步骤时应决定这些测试究竟是由用户还是制造商进行，如果是由制造商进行，用户可要求抽检其中的一部分。验收测试及其中步骤的改变应仔细记录存档。表22列出了验收测试的推荐项目。表22 验收测试内容项目测试内容CT输入在制造商提供的标准序列CT上生成解剖结构，其格式是用户将使用的。解剖结构用上述CT序列产生一个病人模型，勾勒体表和内部器官结构，产生三维显示。射野描述用制造商提供的标准射野工具验证设野功能。光子剂量计算用一个标准光子野的数据进行剂量计算，这个测试应包含多个开放野、不同SSD*、挡铅野、MLC野、不均匀介质、多射野、非对称野和楔形野等。电子线剂量计算用一个标准电子野的数据进行剂量计算，应包含开放野、不同SSD、异形野、不均匀介质和表面不平坦等。近距离治疗剂量计算对每种类型的单个源进行剂量计算，并推广到多源情况，包括妇科带卵形器的标准布源技术腔内，乳腺癌双平面插植间质治疗。剂量显示、DVH#计算结果的显示、采用制造商提供的标准剂量分布验证DVH的正确性， 还可以采用用户生成的剂量分布重复上述过程。输出打印所有计划文件以证实文本和图像输出的正确性。*SSD：源皮距；MLC：多叶光阑；#DVH：剂量体积直方图第四节 非剂量学范畴的质量控制和保证现代的治疗计划系统包含许多与剂量计算非直接相关的方面，因此对它实施质量保证程序时也应涉及这些方面。这些非剂量学内容在三维系统中相对较多，但不能因此认为二维系统就不需要作这类测试。要对所有这些内容作全部的测试需要花费很多时间，故开始时应首先测量临床上要涉及的那些功能。 一、病人体位及固定 病人体位及固定的重要性在于它是治疗计划的基础，体位固定的质量影响到病人体位重复的精度，并进而影响到治疗的精度。采用某些固定设备会改变图像的质量(如伪影)和机器量计算。这些影响都应事先仔细考虑。只有很少一部分固定技术能对病人进行真正“固定”，因此即使使用了固定技术，仍存在着病人体位的不确定性。在定位阶段，病人的靶区和正常组织传统上是在模拟定位机上决定的，而现在基于CT信息上的虚拟模拟已越来越普遍。不管是采用何种技术，病人位置的信息必须精确地获得并准确地传输到计划系统中去。因此对模拟定位机、CT扫描仪和虚拟模拟工作站的机械性和图像质量进行严格的检测也是质量保证程序的一部分。例如对模拟机、CT/MRI，应检查所有的几何精度、激光标记等。 二、获取图像 决定病人解剖的“图像”可以简单到手工轮廓或复杂到多种模式(CT/MRI)的断层图像，其质量直接影响到以后剂量计算的精度。对于图像的质量保证应确保获取过程处于最佳状态，并且其传输、使用过程都是正确的。许多图像参数会影响到以后的计划，不恰当地设置和读取参数(像素大小、层厚、CT值、标度和方向)会导致系统错误地使用图像数据。为了正确地使用图像信息，建议对影像检查制订规范以供日常使用，这些规范应包含如下内容：须对病人扫描的范围；病人的体位及固定装置；用作病人体表坐标系的标记物放置位置；扫描参数，(如层厚、间隔)；胸、腹部扫描时的呼吸要求；使用造影剂的细则。 三、解剖描述 1、图像转换和输入靶区和解剖组织的模型化和描述是计划过程重要的一环。如果器官轮廓勾勒不正确，再精确的剂量分布也会失去意义。目前，CT作为基本图像信息已越来越广泛，通常，它们以影像格式储存并通过网络或媒介输入RTPS。建议所有的影像设备和计划系统制造商都能与DICOM协议兼容以减少图像在不同格式间的转化，进而提高传输效率和减少出错。图像信息的质量保证应包含以下内容：图像几何：列出并复核图像参数，如像素数，像素大小、层厚；扫描位置与方向：列出并复核每一图像位置参数，特别是病人左右、头脚的坐标方向；文本信息：复核文本信息传输的正确性；图像数据：复核灰阶值的精度、特别是在将CT值转化成电子密度时；图像无损性：检查图像的所有特征，包括系统内确保正确识别原始图像和被修改过图像的工具。 2、解剖结构在三维计划系统中，病人的解剖信息要比二维系统复杂得多，因为三维系统中病人的解剖结构必须是连续的，这些结构常由画在二维CT层面上的轮廓重建组合而成。相对于这方面的检测有以下9项：结构属性：检查类型 (体表轮廓、内部结构、不均匀性)，因为不正确的属性会导致结构使用不正确；相对电子密度：检查使用相对电子密度的定义是否正确，(分块定义密度/通过CT值导出密度)， 因为计算不均匀修正用到的相对电子密度的正确性取决于它的定义；显示特性：颜色、描绘方式，及在结构显示中择取何种类型的轮廓；自动勾勒轮廓的参数：检查自动勾勒轮廓参数的设置，因为不同的参数设置所定出的轮廓也不同，一般应根据不同的器官决定不同的参数；由轮廓生成结构：必需注意以下问题：a. 是否可使用非轴向轮廓？b.决定轮廓的点数是否有限？c. 在轮廓锐角处的响应？d. 轮廓遗漏的后果？e. 是否要求轮廓均匀间隔？f. 能否处理分支结构？通过一种结构扩展或压缩生成另一种结构如在巨检肿瘤体积(Growth Tumor Volume, GTV)外增加安全边界自动生成(Clinical Target Volume, CTV、和计划靶区体积(Planning Target Volume, PTV)：了解生成算法的局限性，生成的结构是二维还是三维？复核如尖角处、直角、凹陷区域等复杂情况下的结构生成；非轴向轮廓生成结构：与上面轴向轮廓生成结构的测试相同，但要对所有方向上的轮廓进行；结构端点的闭合性：检查结构端点闭合情况，列出不同结构默认的闭合方式，因为结构闭合不正确会影响剂量计算精度，靶区的形状，射线视观(Beams Eye View, BEV)的显示和DRR的生成及组织修正；结构定义：用简单轮廓完成基本表面生成功能，并检查在极端情况下的正确性。结构的基础是轮廓，对RTPS轮廓功能的检查内容包括：手工获取轮廓：制订步骤，检查并记录正位、侧位片上参考点的源皮距(SSD)，检查激光线以减少系统的或与病人相关的误差；数字化仪描迹过程：每周用标准轮廓测试数字化仪，检查其整个平面上的精度；二维图像上的轮廓：检查显示的轮廓与原始图像的一致性、轮廓在三维坐标中位置的正确性、极端情况时(过多的点、环状轮廓)的相应每个轮廓的标识及与三维结构的对应性；自动勾勒轮廓：在多种情况下(不同灰阶梯度、不同图像类型、标记物、造影剂、异物)检验算法 的正确性；分支结构：是否允许在一个层面上有同一结构的两个轮廓？能否映射回结构？检查结构的三维重建和剂量体积直方图(dose volume histogram, DVH)；透视中的轮廓显示：检查BEV、DRR中轮廓的投影是否正确；CT定位片上的轮廓：这种图像的特征是在横断方向上有点源发散效应而在轴线方向没有；从表面提取轮廓：能否对重建的三维结构曲面采用任意方向的平面截取轮廓？ （三）密度表示在RTPS中，CT图象不仅用作迭加剂量分布的背景，不同组织的CT值还可作病人组织密度修正，对密度特性进行的测试内容有：相对电子密度表示：检查系统能否根据CT生成正确的相对电子密度，并检验它在轮廓、图像变化后能否正确运行；CT值转换：验证CT值密度转换正确性；编辑：检验用以编辑相对电子密度操作的功能；测量工具：检查测量某点电子密度的工具。计划过程中有时须设置填充物，故应测试计划系统填充物功能，包括其相对电子密度、密度测量工具、自动设置功能，与射野位置关系，剂量计算、机器量计算及输出。 （四）图像的使用和显示 应检验系统显示图像的窗位和窗宽设置，系统显示与CT显示相符的情况，生成的图像(如由横断CT生成的矢状、冠状或任意平面的图像)的位置、极端灰度的正确性，从影像上取消床面的可能性(CT床面的存在并且作为人体一部分计算会造成不正确的剂量分布)，区域分析功能(对某一感兴趣区域探测CT值的最大、最小、平均值)，位置测量(点坐标、线段长度，夹角)，三维立体描绘(颜色和描绘功能)，使用多个窗口的可能性 。 （五）图像套准RTPS的一个强大功能是不同来源影像间的套准和融合，为了实现这个功能，RTPS应具有定量地将一组数据套准到另一组相数据的功能。数据套准功能的检验既涉及验收测试也与日常检查有关，这是一项相对庞大而复杂的工作。 四、射野 设置射野也是RTPS的基本操作，设野的许多方面和功能都是质量保证程序的关键内容。 （一）射野的布置和定义射野的基本参数有：标识(机器、类型、能量)，几何参数(等中心位置、机架角、床转角、光栏角)；距离(源光栏距、源托架距、源多叶光阑距)；光栏设置(对称、非对称)；射野挡铅；MLC；电子线限光筒；体表挡铅；楔形滤片名称、类型(物理、动态、自动)、角度、最大楔形野面积、方向、附件限制(挡铅、MLC等)；射野整修(光子补偿片、光子/电子填充物、调强装置)；归一方式(射野不完整 权重或射野剂量归一点)。 需要在设置、编辑保存和整个计划使用射野时理解、记录和测试这些参数的意义，了解这些参数如何被使用和被修改是设计质量保证程序时重要和困难的部分。如果系统支持MLC，则还需检验系统的MLC参数，这些参数包括：叶片宽度；叶片运动的最大、最小距离；叶片数；相邻叶片位置最大差异；叶片过中线最大距离；叶片透射、叶片读数分辨率；叶片算法(叶片顶端与轮廓的相交方式)；叶片标记；顶端形状；叶片位置编辑的可能性；叶片动态可能性；与动态多叶光阑(Dynamic Muiltileaf Collimator, DMLC)同步性。 （二）机器标识、限位和读数现代RTPS的容量很大，能装载许多治疗机的数据，对每一台治疗机及其能量，需要有详细的描述信息，这些信息的内容有：多种能量/方式和特殊模式；独立准直器和MLC叶片的运动限位；楔形滤片数量、类型与方向；名称代码转换（即治疗机名称及其射线类型、能量大小在RTPS中的标识代码）；每个运动自由度的标度、限度和分辨率；运动速度；治疗机整体几何形状。对机架角、光栏角、床转角的标度与方向，国际电工委员会(IEC)有专门规定，当然，各制造商也有按自己标准刻度这些标度的(特别是一些老设备)，因此，需要检查确保计划系统输出的参数与实际治疗机标度一致。 （三）几何精度RTPS中设置的射野位置和方向应和实际的治疗机情况一致，此外，还需要检查：在RTPS内部，每个参数的几何分辨率和精度必须用伴随在输出文件中或打印输出中的坐标值保证；运动的复杂组合应该能够可分解显示以验证参数之间相互关系的正确。 （四）射野形状设计最终的照射野形状可由矩形光栏、聚焦挡铅模、电子束不规则异形铅块和MLC决定，并通过多种方式输入计划系统，必须对每一种输入形状都进行检查，这些测试有：挡块类型：检查系统辨别中间屏蔽型(Island)、周围屏蔽型Aapertures)及适形型(Conformal)挡铅的能力，并考虑挡铅边缘的聚焦性；透射率：对完全屏蔽型和部分屏蔽型挡铅正确标出透射率或铅块厚度；MLC叶片适形方法：表明MLC匹配照射野形状的所有方法；电子线限光筒：检查系统中不同大小限光筒的可调用性；打印输出：检查所有表示射野大小或用于制备挡铅的打印输出。对手工输入射野形状的，如采用数字化仪，或在BEV窗口中用鼠标输入的或采用键入坐标输入MLC叶片位置的，需复核胶片放大率、数字化仪的精度，测试输入点数变化对最终形状的影响，检查所有轮廓在BEV、DRR上的位置，观察它们与射野边缘的关系。 如果射野形状的决定是自动的，应对生成射野形状的算法功能作更复杂的检查。 对于MLC而言，还有另外需考虑的内容：如检查叶片到达的位置与期望位置的差异；检查MLC每一种匹配轮廓的方法，测试时应包括多种复杂的轮廓形状。 （五）楔形滤片对中的楔形滤片功能的测试内容有：方向与角度表示；确保楔形滤片的方向和角度在整个计划过程中一致；二维显示：检查在不同的二维平面上(平行、正交、倾斜)和不同的机架角、光栏角和楔形滤片角时的滤片显示；三维显示：在上述情况下，检查室内观视(Room view)中的显示；方向与射野限制：楔形滤片一般有其可使用的射野面积限制，须检查确认在实际情况下不能实施的楔形野在计划系统中也不允许，由于不同的能量、不同的滤片的面积限制也可能不同，因此须对每个能量、每个滤片进行复核；自动楔形：验证实施“一楔多用”的开放野和楔形野剂量分配比例在计划系统和治疗机上的一致性；动态楔形：验证计划系统与治疗机在实施动态楔形野照射时具有相同的能力、限制、方向和名称。 （六）射野和照射范围(Aperture)显示三维RTPS采用多种显示和解剖表示方法以帮助计划者设计和评估射野配置，重要的是要避免射野及照射范围与解剖结构间位置关系的错误，相应的检查内容有：中心轴平面上射线的发散(divergence)：检验从点源发出的射线经光栏透光孔后在中心轴平面上 的边缘发散；轴外平面上的射线发散：检查射线边缘在矢状、冠状和倾斜平面上的发散；BEV/DRR显示：检查BEV窗内轮廓、结构的投影，并在DRR的灰阶图上进行比较，检查射线通过射野及照射范围的边缘发散，并观察在不同SSD和源片距时的变化；三维显示：检查二维平面的射野及照射范围是否正确反映在三维显示中，检查结构与射野、透射孔边缘关系是否正确；病人与射野标记：检查病人与射野的相对位置关系是否正确。 （七）补偿片补偿片可由RTPS或其它独立的系统设计，不论何种情况，补偿片的输入信息(如大小、形状、 厚度、变化及与射野关系)的精确度必须检查，它的显示和标识方法可参照对楔形滤片的要求。 五、与剂量计算相关的因素 剂量计算被认为是RTPS最基本、最重要的工作，然在计算之前须决定许多参数，它们可以是系统默认的，也可以由用户输入。这些参数的变化无疑会影响到计算过程，对这些参数的检查也是质量保证程序的一部分。这些参数包括：计算区域；计算格点设置；密度修正状态(无，块修正、CT值修正)；读取和存储计划信息；实施计算的准则(如修改了轮廓结构或编辑了射野参数、归一方法等)剂量算法选择。 六、计划评估计划评估的质量保证首先是对剂量显示进行测试，应特别注意剂量分布连同解剖数据的显示。相应的测试内容有：点剂量：验证该点确实定义及在预期的坐标位置上；该点在三维显示中位置正确；该点的剂量显示正确。交互点剂量：验证点坐标与光标在显示中的位置一致；该点的剂量显示正确。一致性：验证不同平面上的剂量一致；在不同的显示方法中显示的剂量一致。剂量格点：验证在不同的间隔时，格点间内插的剂量值正确。2-维剂量显示：验证等剂量线位置正确。等剂量面：验证等剂量面，特别是可能是分裂成多个小区域的高剂量值的等剂量面显示正确；等剂量面在不同平面上的等剂量线一致。射野显示：验证射野的位置和大小正确；能显示楔形滤片并且其方向正确；射野边缘和透射孔显示正确。这些测试应先对一个射野进行，然后再测试多野情况。DVH在现代计划中的使用越来越广泛，在设计测试DVH功能是应注意，因为便于使用的简单剂量学和解剖模型常回带来多种格点定位误差。对DVH的测试内容有：感兴趣区域的辨认：检查表示该区域并用于计算DVH的体积元（voxel）。结构辨认：检查属于不同结构的体积元被处理的情况。结构体积：检查不规则形状构成的体积的精度。直方图分段和极限：检查直方图中剂量坐标的划分及其极限是否正确。DVH计算：对一个已知的剂量分布检查DVH计算。DVH类型：检查积分型，微分型的DVH的计算和显示是否正确。DVH的输出：对一个已知的剂量分布检查DVH的打印和输出。计划和DVH的归一：验证计划归一方式不同对DVH的影响。剂量和结构格点效应：回顾并理解剂量和结构格点的影响。某些现代RTPS通过计算NTCP/TCP来进行计划评估，如果这些结果用于临床，它们必须有相应的质量保证程序，应了解获得TCP和NTCP中的许多参数。在使用中，应检查模型的使用正确，并检验医生和物理人员常用参数的正确性。最好还能检查NTCP/TCP的结果与实际的相符性。有些系统能对不同计划的剂量结果进行加减，除了对单个计划进行的检查外，还应检查：每个计划的剂量处方，计算分次（生物）效应的可能性，不同计划迭加到同一计算格点的可能性计划在不同剂量单位转换的可能性（单次量、总剂量、剂量率）。 七、打印输出治疗计划系统的输出包括文本输出，绘制任意平面上的剂量分布，DVH，BEV，DRR显示，解剖，射野和剂量的3维显示。下面是输出过程中须测试的内容，除此以外每份输出上应有病人姓名，住院号，计划号，计划版本号，日期。文本输出：检验每个射野对应的治疗机、射线类型、能量；每个射野在机器坐标系统中的射野参数(大小、机架角)；每个射野的三维同中心位置；每个射野的SSD；每个射野的整修及方向(如挡铅、补偿片、楔形滤片、填充物等)；所用的算法；不均匀修正和来源；特殊剂量计算格点大小；计算点的位置和剂量；计划归一；机器量(不是所有的系统都能计算机器量)；不能计算机器量的系统如何将楔形野权中转换成机器量；计划/射野的标识码、计算日期；注释信息。2维剂量打印：所示平面的位置和方向；比例因子；射野(带野标识)；射野整修附件标志及方向；病人轮廓与灰度信息；剂量信息(如等剂量线)；特殊剂量计算点位置；BEV或DRR；源皮距/源轴距/源片距；比例；射野；视角；限束(挡铅、MLC等)；病人解剖信息；中心轴位置。 DVH：绘图说明；标度和单位；病人、计划号和其它标识信息；相关解剖结构。3D显示：标度；视角；射野位置和方向；解剖和剂量标记；等剂量面。 九、计划实施和验证治疗计划完成和认可后是它的实施和验证。计划实施包括将计划结果参数传输到治疗机，准备挡铅、补偿片，正确使用射野和整修附件，病人摆位等。处理要验证前面所述的计划打印输出外，还应验证RTPS与治疗机间的：坐标系和标度的转换：包括机架，光栏床面角的转换、光栏叶(对称或非对称)标识和读数、MLC叶片标识及读数、楔形滤片和射线整修附件的标识与方向、床面方向、固定装置位置。数据传输：验证通过打印或网络传输的机器设置参数正确与否；挡块、补偿片信息正确与否；MLC叶片位置信息的传输正确与否。这些传输参数的验证应采用一系列测试计划从简单到复杂地进行。治疗摄片验证：三维系统应能够接受射野影像及模拟定位影像，并进行套准分析或至少能将它们与BEV、DRR进行比较。第五节 剂量计算范畴的质量控制和保证历史上的治疗计划质量保证程序主要涉及剂量学内容，今天的质量保证程序虽然还包括了许多其它方面，但剂量学检测仍然是它的核心部分。一 内容对放射治疗计划系统的剂量学方面的检测主要有如下5项内容：输入数据检查：大多数计划系统需要一些输入数据，对系统的一个最基本的质量保证检查是验证它能否重建输入数据；算法检查：复核算法的目的是检查算法工作的正确性而不是它结果的准确性。对算法进行复查需要详细了解算法及其实施，这项工作很容易超出某个物理人员的测试能力；计算复核：在有代表性的临床情形中比较用户射线数据计算值与测量值的差别。这项比较反映了用户使用系统得到的剂量结果与用户实测的数据间的一致性。这个过程中的差别不应归入系统的软件或算法，而主要是使用系统和测量数据的问题；剂量算法的适用性和局限性：剂量算法的适用性和局限性检查是一项非常重要的工作，使用者应了解每家一种算法的局限性，以便在临床应用中避免出限使用；在临床使用范围内复核剂量：这项测试与上面的剂量算法的适用性和局限性的检查一样，以期证实临床有效使用的范围。 作为物理人员应明白以下4项事宜：传统上大多数剂量计算复核方法是在临床所用的范围内将计算值与测量值进行比较，随着计划系统功能的日趋强大，剂量学的测试内容也愈来愈复杂。物理人员应区别须测试的多种效应，制订每一效应的测试的指标并安排测试。计算的复核测试通常在下列两种情况下进行：（1）在简单的水质体模中进行比对，这类比对比较容易进行；（2）根据临床实际在复杂的几何条件下（有时是在仿真体模中）进行比对。这类比对的结果对应关系比较复杂，因为测量不确定性，输入数据错误，参数待定，算法编码和设计，计算格点分布效应和其它一些不确定因素全合并在一起。尽管这类复杂的测试有利于估计总体误差，但它们解释误差的能力往往是有限的。为了简化，常常将一些测试和测量数据重复使用以测试计划系统的多个方面，此时，测试项目的设计应尽量独立，以便获得所需的结果。比较计算结果和测量数据是否一致，因为我们在开始时假设其中有许多未发现的误差，它们有待整组人员的团结协作来发现。下面三个建议强调了所有放射肿瘤物理人员，放射肿瘤医师，放疗医生，行政人员，剂量技术员全体参加剂量质量保证的重要性：复核外照射和近距离治疗剂量计算是治疗计划系统的一个重要部分，在临床使用开始前应对一套完整的测试项目进行计划，测量，计算，比较和分析。为运行前和质量保证程序而设计的测试应根据各单位具体的计划系统类型及其临床应用而定。由于许多基本准则是相同的，在一个进行现代复杂技术的放疗科内，存在着一个优化测试过程而提高测试效率的问题。实施质量保证程序需要有相应的工具，如高精度水箱，胶片仪，热释光读数仪等，各放疗中心应配备这些基本设备，否则开展质量保证工作很困难。二. 自恰数据测量计划系统应用前和对系统进行质量保证测试中的一个基本部分是测量自恰的数据，所谓自恰数据，就是对一个照射野测量的深度剂量，离轴分布，矢状面冠状面剂量分布组成的一个完整的、一致的数据系统。要组成这样一个自恰数据系统，必须对测量的原始数据进行处理、分析、光滑和归一，这些过程可在计划系统内进行。自恰数据可以先作为计划系统中射线数据库的输入，系统利用这些数据计算相同条件下的剂量结果并将其与输入系统的自恰数据比对。特别是对三维系统，被测的数据应能同时反映源与射线的特性。三 计划系统输入数据治疗计划系统需按每一个能量或每一个近距离治疗源输入数据，所需的数据由制造商规定，并根据算法模型不同而不同。故建议：制造商应将系统所需的数据规定在系统的说明文件中，并在用户购置前将这些信息送达用户。系统在计算过程中仅能试用文件中规定的测量数据，加速器销售商或他人提供的其它射线数据不能用来进行复核结果的测试。由系统生成的分布数据（如深度剂量分布，离轴剂量分布）仅能用于测试系统软件的自恰性。计划系统旁应有一本工作日志供记录数据获取、处理、归一、光滑的过程，并记录数据来源、测量日期、测量人员。日志应一直伴随计划系统存在。向计划系统输入数据一般应考虑以下六点：在订购计划系统前，应明确理解系统所需的数据，物理人员应向销售商特别了解其中的细节；对已有的数据进行一个完整的回顾，因为过去测量的数据也许在格式，完整性方面与新的系统不符；输入的数据也许需要重新归一，故应做好数据的预处理；如果计划系统能进行机器输出量计算，则应将它的计算方法与科内现有的算法进行比较，其中出现的任何问题必须在新的方法启用前解决；在安装新系统前必须至少有一套光子线，一套电子线和一套近距离治疗源数据可用于数据输入，以便销售商的培训中可有数据输入和参数拟合过程。超出系统要求的额外数据也是需要的，它们可用来作为复核数据。目前，从水箱计算机直接向计划系统传输数据变得愈来愈普遍了，计划系统的销售商应向用户和水箱销售商提供所需数据的文件格式便于数据直接传输。如果数据的输入采用手工的方法进行，需用到数字化仪和键盘。应注意检查数字化仪的精度以便决定可以利用它传输数据的类型。对使用键盘输入的数据，应进行仔细的校对以避免误输。当用户数据输入结束时，应检查输入数据的正确性。二维模型的算法一般直接引用输入的数据，并与系统重建数据的比较。三维模型算法比较复杂，一般不直接引用数据，许多输入数据并不直接与测量结果相关。但不管怎样，一般应有两个人独立地复核输入数据，并解决其中的不符性，或者至少很好地标明和理解，因为它们将影响到以后的计算结果与测量值的比较。 四 算法参数的决定对许多系统而言，输入了射线数据后应决定射线模型匹配于测量数据，这些被选定的射线模型参数直接影响到以后剂量计算的精度，故决定时应相当仔细。用户应该：复审射线模型数据文件或用于算法的同类数据，并验证最后的参数是否正确；记录在决定参数过程中采用的剂量计算、拟合和其它检查及这些干预的结果；归纳数据来源、决定参数的方法、参数的预期精度或灵敏度及其它任何异常的信息，并将它们记录到工作日志中去。五 剂量比较和复核的方法剂量计算复核比较剂量分布的计算结果与测量结果。二维剂量分布的标准比较方法是将它们的打印结果叠加在测量结果上进行比较。三维剂量分布的标准比较方法有如下内容：一维线上比较：比较深度剂量分布、离轴剂量分布的计算结果和测量结果；比较不同面积、不同深度的百分深度量和组织体模比表的计算结果和测量结果：二维等剂量线比较：比较矢状、冠状或其它平面的等剂量线；伪彩剂量显示：伪彩显示便于观察剂量测量值与计算值的差异；剂量差别显示：运用对计算结果和测量结果相减的方法来图示一、二、三维上的剂量差别，这种方法可以突出微小差别；DVH分析：用剂量差的DVH来分析整个三维空间中的计算结果和测量结果差别；距离图：在剂量梯度高的区域可采用某一等剂量线的计算结果和测量结果的距离来非常有效表示差别。为了能采用这些方法，计划系统应能生成一、二、三维上的剂量分布，并不是所有的系统都具备这些功能，故建议制造商应在系统中配备这些功能。六外照射计算复核设计和进行复核外照射剂量计算的方法很多，物理人员应分析本地的临床需要、算法/治疗设备、所用技术制订或修改测试方法。对每一种计算测试应区别输入检查、算法检测或计算复核检查，当然同一检测在有些情况下可有多重目的。对每一个测试项目，物理人员应判断该测试：是否是可能达到的最佳方法；是否还有改进的余地？或是否揭示了存在的问题？能作出这些判断要求物理人员对算法的物理模型及其实施、对模型的参数调整和使用有足够的了解。对计划系统精度的期望值及该精度能达到的可能性是一个讨论的热点，按放射治疗剂量精度5%的总体要求，Cunningham估计相对剂量计算应达到的精度是34%。一般对光子线剂量的计算结果和测量结果的相符性在如下几个区域分别进行：射野内（射线中央高剂量范围内）；半影区域（射野和挡铅边界内外0.5 cm）；野外区域（半