伽玛刀技术进展及质控-王军良

Y-Z平面
7
第
届 二
肿 和 协
疗 放 瘤
坛 论
8
测量设备的要求

8


9
10 11 12
治疗计划软件的重建位置误差 泄漏污染 焦点吸收剂量率
电离室型剂量仪 电离室有效收集体积的外形尺寸必须小于所测量辐 射野尺寸的1/2，≤0.03cc 扫描仪 测量胶片的扫描仪（光密度计或黑度计）应满足测 量胶片的各项指标要求（其定位精度：<0.1mm, <0 1mm 几 何分辨率：每1.0mm应能大于10条线） 温度计 0-50℃，最小分度0.1 ℃ 气压计 80-110kPa;最小分度0.1 kPa
第
届 二
Lar Leksell
肿 和 协
疗 放 瘤
伽玛刀又称精确立体定向放射外科治疗系 统，是一种融合立体定向技术、放射治疗技术 及现代计算机技术于一体的外科治疗设备。它 将Co-60源发出的多个伽玛射线束几何聚焦， 集中射于病灶，一次性（或多次）、致死性的 摧毁靶点内的组织，而周围正常组织得到有效 保护受量，靶点周围剂量如刀割一样。
检测项目 手动控制装置 计时器 门联锁 剂量报警仪 UPS 紧急开关 参考定位点 剂量计算综 合误差 焦点计划剂量 偏差 面积重合率 mm % % 单位 验收检测要求 可正常工作 可正常工作 可正常工作 可正常工作 可正常工作 可 常 作 可正常工作 0.5mm ±5% 检测周期 日检 日检 日检 日检 日检 日检 月检 月检 月检

2
伽玛刀检测相关标准
第二部分 伽玛刀质量控制
AAPM REPORT NO. 54 STEREOTACTIC RADIOSURGERY GBZ 168-2005 Χ、γ射线头部立体定向外科治疗放射卫生防护 标准 JJG 1013-2006 头部立体定向放射外科γ辐射治疗源检定规程 YY 0831.1-2011《γ射束立体定向放射治疗系统 第1部分：头部 多源γ射束立体定向放射治疗系统》 YY 0831.2-2014《γ射束立体定向放射治疗系统 第2部分：体部 多源γ射束立体定向放射治疗系统》
X方向
Z方向
1号准直器
X方向
Z方向
6号准直器
5
等中心测量 聚焦野尺寸及梯度测量结果
类别 部位 坐标 6×6 准 直 器 型 号 8×8 14×14 14×20 14×40 14×60 X 7.2 8.5 14.3 14.9 14.4 14.3 聚焦野尺寸及梯度（半影） (单位：mm) 射野尺寸 Z 6.27 7.79 14.3 20.5 39.6 58.6 X 2.7/2.8 2.9/2.7 5.0/4.5 4.8/5.7 3.8/3.7 4.0/3.8 射野半影 Z 2.4/2.1 2.6/2.8 4.3/4.7 4.9/5.3 3.9/4.2 4.2/4.1
将胶片置于模体中，用一个实际计划照射，比较胶片测量的 50%等剂量线所包围的面积与计划计算50%等剂量线所包围的面 积。
s
Sc 100% S r S p Sc
重复性测量结果
累计剂量（ mGy ） 40 2481 2484 2480 2482 2.08 0.08% 60 3701 3699 3701 3700 1.15 0.03% 120 7369 7373 7371 7371 2.00 0.03% 300 18370 18372 18369 18370 1.53 0.01%
伽玛刀技术进展及质控
第一部分 伽玛刀技术进展
解放军307医院放疗科 王军良
立体定向放射外科概念的提出
1949年瑞典神经外科医生/物理学博士Lar Leksell教授首先提出利用等中心弧原理和 器械进行进行精确三维立体定向的方法用 于神经外科治疗的创新设想。1952年在此 理论基础上创立了精确放疗三维放射外科 的理论基础和临床治疗原则 的理论基础和临床治疗原则。
OUR伽玛刀 (头刀)
国产伽玛刀
玛西普伽玛刀 圣爱头刀
准直器
OUR伽玛刀 (体刀) 康桥伽玛刀 圣爱全身伽玛刀
定位系统
国产伽玛刀
超级伽玛刀
月亮神伽玛刀
大医刀IGRT系统
第二
协 届
和肿
疗 放 瘤
陀螺刀
坛 论
国产伽玛刀
OUR头刀、体刀源分布示意图
伽玛刀的特点

Co-60源（半衰期：5.27a、能量：1.25Mev） 焦皮比高 定位准确 无创或微创 治疗直径较小、形状规则的病灶。 治疗区域狭窄封闭。 治疗床运动范围有限，运动范围不大。 照射角度固定。 射线不易躲避敏感组织器官
时间（s）
5 348.3 343 6 343.6 345.9 345.9 2.35 0.68%
10 649.4 651 1 651.1 651.5 650.7 1.12 0.17%
20 1264 1263 1264 1264 0.58 0.05%
均值 偏差 重复性
结果
计划 单靶区 双靶区 肺部靶区 YZ平面 50%剂量线 50%剂量线 50%剂量线 符合率 95% 92% 84%
AAPM 54 report:伽玛刀质控项目及要求
第
届 二
肿 和 协
疗 放 瘤
GBZ 168-2005 Χ、γ射线头部立体定向外科治疗放射卫生防护标准
坛 论
JJG 1013-2006 头部立体定向放射外科γ辐射治疗源检定规程
编号 1 2 3 4 5 6
YY-0831γ束立体定向放射治疗系统检测项目与频度
钴源数：42个 焦点剂量率:大于2.5Gy/min 聚焦方式：动态聚焦 结构形式：半开放式
6×6mm 8×8mm 14×14mm 14×20mm 14×40mm 14×60mm
4
单靶点剂量场及靶点分层排布

① ② ③ ④ ⑤ ⑥
伽玛刀检测项目
安全连锁的检查
辐射警示标志 射线报警仪 手动控制装置 门联锁 计时器 紧急开关
测量模体的要求
专用体部体模矢状面示意图（参考 点1位于体模中心，参考点2距离体 模中心30mm，参考点3距离体模 中心50mm）
第
届 二
肿 和 协
疗 放 瘤

γ-刀专用球形模体 材料：聚苯乙烯或有机玻璃 尺寸：φ160mm
坛 论
专用体部体模示意图
焦点测量棒 Y方向
Luna-260伽玛刀 X方向
Z方向

性能指标 防护的检查
① ②
本身的防护 机房的防护
动态拉弧照射，高剂量区形成扁圆饼 形剂量场
靶点分层排布，大大减少了相邻靶点 的高剂量重合，使靶区剂量更加均匀
伽玛刀性能参数

辐射聚焦野的测量 辐射等中心与机械等中心一致性 定位框架的坐标精度 出束的重复性 出束的线性 射野大小、射野的半影、半高宽、均整度、对称性 射野输出因子 焦点剂量率 计划剂量验证 面积重合率
坛 论
伽玛刀原理
伽玛刀聚焦原理
头部伽玛刀的焦皮比
Leksell伽玛刀发展
2015 Leksell Gamma Knife ICON
Dose
Photons
Dose
Protons ideal Depth
Protons ideal Depth
1
Leksell Gamma Knife的改进
放射源：数量、排列方式 准直器：半球形、圆锥形 定位装置：手动、自动 图像引导：无、有 治疗模式：单次 分次 TPS：组织密度修正无有，正向、逆向
1、源体和准直体共同构成射源装置。 2、30个源分6组沿半球体呈螺旋分布。 3、4组（φ4、φ8、φ14、φ18）准直 器，每组30个准直孔。 4、准直体嵌套在源体腔内，可与源体 实现同步或异步的相对运动。
• 源体和准直体共同构成射源装置。 • 30个放射源沿球冠体低纬度依次分布。 • 4组（φ0 、φ10、φ30、φ50）准直 器，每组30个准直孔。 • 准直体嵌套在源体腔内，可与源体实现 同步或异步的相对运动。
第
届 二
肿 和 协
疗 放 瘤
照射→扫描→刻度胶片→分析
坛 论
胶片使用方法
野标称尺寸、剂量梯度定义
聚焦野：系统中，在三维焦平面内模体规定深度处，由50%的等 剂量曲线所限定的区域。 聚焦野剂量梯度：系统中，在焦平面内沿坐标轴线在聚焦野边缘 的剂量梯度，用剂量分布曲线20%～80%之间的距离表示。
聚焦野尺寸及梯度测量
坛 论
结果
0.754 0.755
剂量计算综合误差：-3.02%
重复性、线性测量结果
快门带来的误差（60s）：
剂量仪定时：3.655，3.655，3.655 均值：3.655 伽玛刀定时：3.694，3.702 ，3.701，3.699，3.701 均值：3.7 误差：1.2%（AAPM：-0.03min，-3.3%）
时间（s） 测量值 归一值 线性偏差 5 346 4151 12.2% 10 651 3904 5.5%
线性测量结果
累计剂量（ mGy ） 20 1264 3791 2.5% 40 2482 3723 0.6% 60 3700 3700 0.0% 120 7371 3686 -0.4% 300 18370 3674 -0.7%
用胶片分别测量出X、Y、Z三个方向的偏差，按下式计算机械等中心与辐 射中心的重合精度
X 2 Y 2 Z 2
结果：0.43mm
剂量参数测量
1、焦点标称剂量率
将电离室插入模体，使其有效测量部位的几何中心与模体中心重合。
2、聚焦野输出因子 3、剂量计算综合误差
将治疗床置于体部位置，使用6号准直器，按照放疗计划进行模拟治疗照射并 测量剂量。

D0 D 100% D
焦点标称剂量率测量
第二
面积重合率
剂量计算综合误差测量
协 届
和肿
疗 放 瘤
结果 1 可冲洗胶片 EBT3胶片 电离室
焦点标称剂量率：3.76Gy/min 推算出装源活度大约：8000Ci
准直器总输出因子的比较
准直器 2 0.924 0.898 3 0.931 0.928 0.921 4 0.978 0.955 0.943 5 0.996 1.003 0.985 6 1 1 1
6
定位框架的精度
解决办法
端到端测试 (E2E)
验证几何目标定位精确性。在胶片上记录的球方剂量分布依据放射到模体的辐射反映出 目标定位精确性。此测试集成了 CT （计算机断层扫描）数据获取、治疗计划、机械定位、 影像处理、LINAC 和确保治疗精确性的安全组件。E2E 测试包含患者治疗的所有步骤，可以 模拟整个治疗过程。治疗过程包括 CT 扫描、将 CT 导入到 Cyberknife System （系统）、 确定治疗目标、设计治疗计划、成 DRR 及执行计划。针对模体内的胶片执行计划之后，将 在曝光胶片上实际放射的剂量分布质心与计划的剂量分布进行比较。确定每次放射形态的总 体位置误差。
第二
运动靶区的问题ຫໍສະໝຸດ 协 届和肿疗 放 瘤
坛 论
E2E体部检测结果
E2E头部检测结果
致谢
感谢深圳一体公司、PTW公司为本工作提供了胶片 分析软件。感谢307医院放疗科物理师王自路、高文超、 盛洪国等物理师在验收测量和后续的验证实验中做了
X-Z平面
大量工作。感谢周振山主任对本工作的支持，使得我 们能够顺利完成换源工作。
重复性：在计时器限定的相同的时间间隔内头部γ-刀输出的吸收 剂量的重复性相对标准偏差不大于1%。 线性：不同照射剂量的辐照时间之间的线性最大偏差应不超过2%。
7
8
3
YY-0831γ束立体定向放射治疗系统检测项目与频度
7 最小聚焦野的焦点吸收剂量率与最大聚焦野的焦点吸收 剂量率之比 聚焦野标称尺寸不大于6mm的准直器 聚 焦 野 尺 寸 聚焦野标称尺寸大于6mm并小于10mm的准直器 聚焦野标称尺寸大于或等于10mm并小于20mm的准 直器 聚焦野标称尺寸大于或等于20mm的准直器 聚焦野标称尺寸不应超过30mm的准直器 聚焦野标称尺寸不应超过60mm 60 的准直器 聚 焦 野 剂 量 梯 度 聚焦野标称尺寸小于等于10mm 聚焦野标称尺寸大于10mm并小于等于20mm 标称聚焦野尺寸大于20mm并小于等于30mm 聚焦野标称尺寸不应超过60mm的准直器mm半年检 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 6mm 8mm 10mm 建议10mm 1.5mm 符合GBZ1612004 Gy/min 1.5/1 0.7/0.6 1mm 1.5mm 2mm 2.5mm 3mm 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 半年检 年检 年检