瓦里安 Trilogy 直线加速器两侧安装有 kV 级锥形束 CT（kV-cone-beam computed tomography，kV-CBCT）设备。目前，kV-CBCT 图像引导技术已是各大医疗机构校准放射治疗摆位误差的常用技术。通过 kV-CBCT 获取患者治疗前、中的影像，可有效减少放射治疗摆位误差，提高照射精度和治疗增益比 ^[1]。通过 kV-CBCT 图像，可以了解患者放射治疗过程中的体位变化及内部解剖结构的位移和变形 ^[2-3]，为放疗后期计划的调整和优化提供参考。kV-CBCT 是一种非常有效的在线自适应放射治疗（adapting radiation therapy，ART）工具 ^[4-5]。CBCT图像用于放射治疗计划剂量计算的结果准确、可靠，满足临床应用要求 ^[6]。本研究通过监测瓦里安Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像 CT值，旨在分析锥形束 CT 图像 CT 值的稳定性，为后期锥形束 CT 图像用于肿瘤 ART 中的剂量计算提供依据。

1  资料与方法

1.1  一般资料

美国模体实验室公司的 Catphan604 模体，在其第二扫描分区有 10 个圆柱形插件，包含 9 种不同密度的物质：空气（air）、多聚甲基乙烯（PMP）、低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）、聚苯乙烯（polystyrene，PS）、丙烯酸树脂（acrylic）、20% 骨 物 质（bone20%）、 聚 甲 醛（delrin）、50%骨物质（bone50%）、聚四氟乙烯（teflon）。9 种物质的相对电子密度分别为 0.00、0.83、0.92、1.03、1.18、1.14、1.42、1.40、2.16，标准 CT 值分别为 -1000、-200、-100、-35、120、230、340、720、990HU。扫描区剖面图如图 1 所示。

注：air 为空气，PMP 为多聚甲基乙烯，LDPE 为低密度聚乙烯，PS 为聚苯乙烯，acrylic 为丙烯酸树脂，bone20% 为 20% 骨物质，delrin 为聚甲醛，bone50% 为 50% 骨物质，teflon 为聚四氟乙烯

图 1 Catphan604 模体第二扫描分区剖面图

1.2  方法

2021 年 9 月至 2022 年 8 月期间每月定期使用瓦里安 Trilogy 直线加速器的 kV-CBCT 在临床常用的 4 种扫描协议 [ 标准剂量头部（SDH）、高质量头部（HQH）、盆腔（Pelvis）和低密度胸部（LDT）]下扫描获得图像，扫描参数如表 1 所示。将获得的48 个 kV-CBCT 图像从 Eclipse 计划系统导出并通过RadiAnt 软件手动获取圆形感兴趣区域（约 0.35 cm² ）测量 CT 值。

表 1 4 种扫描协议的扫描参数

注：SDH 为标准剂量头部，HQH 为高质量头部，Pelvis 为盆腔，LDT 为低密度胸部

1.3  观察指标

记录 4 种协议下模体中 9 种不同密度插件的CT 值（记为 X），同时记录标准值、最大值和最小值。为了解扫描获得的各密度插件 CT 值偏离标准值的程度，以 X 减去标准值，用 ∆X 表示。并使用 Excel 函数横向分析每种密度插件 12 次的 X 和ΔX 平均值、标准差和极差，并用 X_m 和 ΔX_m 表示12 次的平均值。参照标准值，建立 CT 值 - 时间变化趋势图，采用重复测量方差分析法，纵向分析每次扫描插件 CT 值的总平均值，以此评估 kV-CBCT图像 CT 值的稳定性。

2  结果

2.1  9 种不同密度插件在 4 种协议下的 CT 值

SDH 扫 描 协 议 的 极 差 最 大，HQH、Pelvis 和LDT 扫描协议的极差相对更小，见表 2。4 种协议下 bone 20% 插件密度偏离更大。9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值的变化情况如图 2 所示。9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值相对稳定，其中 air 插件的 CT 值在 4 种协议下差别最小、最稳定，并接近标准值。LDT 协议下各插件的 CT值相对稳定，但明显高于标准值。

表 2 9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值（HU）

注：SDH 为标准剂量头部，HQH 为高质量头部，Pelvis 为盆腔，LDT 为低密度胸部，air 为空气，PMP 为多聚甲基乙烯，LDPE 为低密度聚乙烯，PS 为聚苯乙烯，acrylic 为丙烯酸树脂，bone20% 为 20% 骨物质，delrin 为聚甲醛，bone50% 为 50% 骨物质，teflon 为聚四氟乙烯

注：air 为空气，PMP 为多聚甲基乙烯，LDPE 为低密度聚乙烯，PS 为聚苯乙烯，acrylic 为丙烯酸树脂，bone20% 为 20% 骨物质，delrin 为聚甲醛，bone50% 为 50% 骨物质，teflon 为聚四氟乙烯

图 2 4 种扫描协议下 CT 值 - 时间变化趋势图

2.2  4 种扫描协议下 CT 值 - 电子密度曲线

根据 12 个月监测的 CT 值平均值，建立 CT 值 -电子密度曲线，见图 3。在 CT 值 ±1 000 HU 范围内，4 种扫描协议下的 CT- 电子密度曲线是相对重合的，SDH 和 Pelvis 协议下的 CT 值 - 电子密度曲线与标准曲线重合度较高。

注：SDH 为标准剂量头部，HQH 为高质量头部，Pelvis 为盆腔，LDT 为低密度胸部

图 3 4 种扫描协议下 CT 值 - 相对电子密度曲线

2.3  4 种扫描协议下 9 种不同密度插件的 CT 值平均值

12 个月以来，4 种协议下 9 种不同密度插件平均 CT 值表现无差异，具有较好的稳定性（P> 0.05），见表 3。

表 3 4 种扫描协议下不同时间的 CT 值平均值（HU）

3  讨论

kV-CBCT 图像是 CT 图像的一种，但其质控标准又不同于 CT 图像。对于 CT 模拟机的 CT 图像，均匀水模体 CT 值的测量值与标准值在 ±4 HU 内，各密度物质的 kV-CBCT 图像 CT 值的测量值与标准值在 ±40 HU 内 ^[7]。临床需于每月、调整或维修后对直线加速器图像引导系统锥形束 CT 开展相关质控和质检工作，并对 kV-CBCT 图像的质控程序和方法进行研究和验证 ^[8-9]。Yoo 等 ^[10] 建立了图像引导系统质控手册。本研究对瓦里安 Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 进行相关质控和质检工作，同时针对 kV-CBCT 图像 CT 值的稳定性进行监测和研究。

本研究结果显示，瓦里安 Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像的 CT 值在监测期间相对变化较小，曲线平稳，具有一定的稳定性；通过建立 CT 值 - 电子密度曲线，发现在 CT 值 ±1 000 HU范围内 4 种扫描协议下的 CT 值 - 电子密度曲线是相对重合的；12 个月以来，9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 平均值方差分析无差异，具有较好的稳定性，与既往研究结果一致 ^[11-12]。kV-CBCT图像的 CT 值测量值与标准值的允差为 ±40 HU。本研究监测到 air 插件在 4 种扫描协议下的 CT 值差异最小，SDH 和 Pelvis 扫描协议的 CT 测量值满足允差小于 ±40 HU。高密度物质如 bone20%、delrin、bone50%、teflon 在 HQH、LDT 扫描协议下CT 测量值偏差大于允差。因此，在开展 ART 获取kV-CBCT 图像时，应采用合适的扫描协议。而当需要通过 kV-CBCT 图像进行剂量计算时，可建立各扫描协议对应的 CT 值 - 电子密度曲线 ^[13-15]。Hatton 等 ^[16] 通过对 kV-CBCT 图像进行为期 1 年的分析研究，发现多种密度物质的 CT 值具有较好的一致性，CT 值 - 电子密度曲线具有较好的稳定性。kV-CBCT 既能够有效地进行图像引导，又具有剂量引导优势，但需以 kV-CBCT 图像的 CT值稳定性进行质量保证作为前提。若将 kV-CBCT图像用于放射治疗计划的制定，则需采用标准电子密度模体 kV-CBCT 图像的 CT 值 - 电子密度曲线，因此 CT 值的稳定性对于 kV-CBCT 图像是否可直接用于剂量计算具有决定性意义 ^[17]。Richter 等 ^[18]研究表示锥形束的几何形状和相关散射会导致kV-CBCT 图像 CT 值的变化，从而影响剂量计算的准确性，因此 CT 值的稳定性至关重要。保证 kV-CBCT 图像 CT 值的稳定性，能够为 kV-CBCT 图像用于 ART 中的剂量计算奠定基础 ^[19-20]。

综上所述，瓦里安 Trilogy 直线加速器在 4 种扫描协议下获取的 kV-CBCT 图像 CT 值与标准值存在一定偏差，CT 值的长期稳定性是有保证的，有利于未来开展 ART 中的图像剂量计算。

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