摘要：目的：本文通过测量和分析伽玛刀立体定向放射外科过程中靶点位置误差，提出保证伽玛刀治疗质量的建议。材料和方法：通过胶片法分别测量靶点位置在Z轴平面和X轴平面上的总精确度。结果：靶点在Z轴和X轴平面上距离的总精确度分别为（0.9±0.3） mm和（0.8±0.2） mm。结论：靶点位置总误差主要来源于定位误差和治疗机的机械误差。定期对MRI的空间几何失真测试以及结合CT与MRI进行靶点立体定位相当必要。

中图分类号：R144.1文献标识码：A文章编号：1005-202X(2000)02-0065-02

The analysis of precision and accuracy of target Position in gamma knife stereotactic radiosurgery

ZHONG Shou-chang,LIN Hong,ZHEN Ren-dan

（Department of Physics of Wuhan Professional Medical College , Wu han 430016,China）

Abstract:Objective: The paper puts forward the proposals for ensuring quality of the Leksell Gamma Knife(LGK) stereotactic radiosurgery (SRS) by measuring and analyzing the errors of LGK in singular process.Materials and Methods: The precision and accuracy of target position in Z axis plane and X axis plane were measured by the film dosimeter.Results:The tolal precision and accuracy of target position in Z axis plane and X axis plane were(0.9±0.3) mm and (0.8±0.2) mm.Conclusion: The tolal error of target position stems from the spatial distortion of MRI and the graphical coordinate calculation and the mechanical error of LGK.

Key words:gamma knife；stereotactic radiosurgery；localization and positioning；target； precision and accuracy；film dosim

立体定向放射外科(Stereotactic radiosurgery, SRS)是根据半圆弧等距离聚焦的原理,运用CT、MRI或DSA等现代医学影像设备对颅内病灶(亦称靶点）进行立体定位，使用大剂量窄束高能射线（质子束、X射线或γ射线等）一次多方向限制性聚焦在病灶上，使病灶发生放射性坏死，同时又能保证病灶边缘及其周围正常组织所接受的放射性剂量呈锐减分布，即靶点边缘形成一如刀割的损伤边界，达到类似外科手术的治疗效果^［1］。这种技术既不同于一般手术，又不同于常规放疗、近距离放疗等，是一种结合神经外科学、肿瘤放射治疗学、放射物理学、医学工程学的新技术。

伽玛刀立体定向放射外科治疗是向颅内小体积病汇聚大剂量射线，病灶边缘剂量呈锐减分布，单源照射剂量梯度最大处距离变化1 mm时,剂量变化达30%^［2］,故对整个伽玛刀系统进行详尽的质量控制，特别是对靶点位置精确度的分析是确保治疗的安全性和疗效的关键。伽玛刀立体定向放射治疗主要有三步骤：靶点立体定位、计算机剂量规划和治疗方案的实施。

本文运用胶片法测量伽玛刀立体定向放射治疗全过程靶点位的精确度，分析各种因素对靶点位置精确度的影响程度。

1材料和设备

（1）自制有机玻璃靶点模拟装置。

（2）伽玛刀系统（Leksell Gamma knife-B型）。

（3）飞利浦GYROSCAN ACS-NT(0.5 T)超导型磁共振诊断仪。

（4）水袋(袋膜单层厚度0.15 mm)。

（5）Kodak X-Omat V低感光胶片。

（6）Kodak型自动冲洗片机。

（7）德国爱克发(Agfa)-Duo Scan高分辨扫描仪。

（8）Photoshop 5.0图像处理软件(测量距离精度0.05 mm)。

2方法和步骤

2.1横断面(Z轴平面)辐射中心的测量

(1)将自制有机玻璃靶点模拟装置沿Z轴平面用螺钉固定于坐标架基环上，然后将水袋紧贴靶点模拟装置用松紧带捆好，再安上立体定位仪和适配器，进行MRI立体定位。通过MRI横断面，矢状面和冠状面扫描，拍摄靶点A₁同时所处的三个不同面的层面图像。

(2)运用爱克发(Agfa) -Duo Scan高分辨扫描仪将靶点A₁的MRI扫描,见图1所示。再用photoshop 5.0图像处理软件进行处理。

(3)根据立体定位仪直角坐标原理可知，在图1(A)中可以确定靶点A₁的X、Y坐标，即X=100.0 mm，Y=98.6 mm；从图1(B)中可以确定靶点A₁的X、Z坐标，即X=100.0 mm，Z=99.0 mm。

图1计算靶点A₁坐标的MRI

(4)将10×12英寸的Kodak X-Omat V低感光胶片在暗室里裁剪成5×6英寸，用遮光纸单层包装好(遮光纸单层厚为0.13 mm)。

(5)打开伽玛刀治疗系统的电源，安装好4 mm准直器头盔。

(6)先装已包装好的胶片紧贴有机玻璃靶点模拟装置，另用一块相同厚度有机玻璃相挟捆紧，再将带有胶片的基环按照靶点A₁的三维坐标值安装到伽玛刀治疗机上。

(7)用大头针(茎杆直径2.0 mm)从模拟靶点装置孔中插入，使处于孔顶端处的胶片上留有一个小孔，即胶片上的小孔位置为模拟靶点A₁的位置(见图2所示)。

(8)按胶片的感光特性和预实验结果^［3］，设定照射剂量为0.9 Gy(照射时间为30 s)。启动伽玛刀治疗机对胶片照射曝光。

(9)曝光结束后，换上胶片，重复上述实验步骤3次，可得到4张用4 mm准直器照射30 s的胶片。

图2在胶片上确定靶点A₁示意图

(10)更换8 mm准直器头盔，改变照射剂量为0.6 Gy(照射时间为18 s)，重复上述实验步骤4次，可得4张用8 mm准直器照射18 s的胶片。

(11)将曝光的胶片送入胶片冲洗机冲洗，烘干(显定影时间：80 s；冲洗速度：100 mm/min；显定影温度：34℃；烘干温度：55℃)，得到8幅X-Y平面辐射中心显示图。

2.2矢状面（X轴平面）辐射中心的测量

(1)将自制有机玻璃靶点模拟装置沿X轴平面用螺钉固定于坐标架基环上，然后将水袋紧贴靶点装置用松紧带捆好，再装好立体定位仪和适配器，进行MRI立体定位。拍摄出靶点A₂同时所处的三个不同面的层面图像。

图3计算靶点A₂坐标的MRI

(2)按照步骤2.1(1)(2)从图3(A)中可以确定靶点A₂的X、Y坐标，即X=99.7 mm，Y=98.7 mm；从图3 (B) 中可以确定靶点A₂ 的X、Z坐标，即X=99.7 mm，Z=136.8 mm。

(3)重复2.1(5)～(11)步骤，可得到8幅X轴平面辐射中心显示图。

2.3模拟靶点与辐射中心误差的测量

(1)运用德国爱克发高分辨扫描仪通过透射扫描方式将16胶片上图像以JPG格式存储(见图4所示)。

(2)运用Photonshop 5.0图像处理软件对16幅图像进行处理，根据图像的等灰度曲线在90%～50%处梯度大的特点^［4］，通过调整图像等灰度系数值(3.0)和图像对比度值(75%)，可得到16幅边界清晰类圆图像(见图5所示)。

(3)对16幅类圆图像进行处理，求出类圆图像中心点。

先用平行于X轴和Y轴的两条直线对剖类圆图像，求出两直线交点O₁的坐标值，再用斜率为1和－1的两条直线对剖类圆图像，求出两直线交点O₂的坐标值。最后将上述两交点坐标值平均，即得到该类圆图像中心点坐标值，(X_F、Y_F)或(Y_F、Z_F)，列于表1，表2。

图4胶片曝光示意图（左，8 mm，横断面）

5胶片软件处理示意图（右，8 mm，横断面）

(4)测量出每幅图像中靶点坐标值(X_B、Y_B)或(Y_B、Z_B),列于表1、表2。

3实验数据及处理

(1) 在横断面(Z轴平面)上，4 mm和8 mm准直器辐射中心和靶点A₁坐标和误差见表1。

(2) 在矢状面（X轴平面）上，4 mm和8 mm准直器