近年来，立体定向放射治疗技术得到了临床的广泛认可，由于其单次剂量大、分次数少、剂量陡降等特点使其质量保证和质量控制显得尤为重要^[1-4]。射波刀(CyberKnife, CK)由于能够实时同步追踪动态靶区的特性在立体定向放射治疗技术上具有独特的优势。为了保证患者得到安全有效的治疗，质量保证工作是不可缺少的。在其晨检项目中，包含自动质量保证程序(auto quality assurance, AQA), 它是一种静态的检测影像中心和机械臂到位精度的方法；而随着肺部、腹部等动态病灶在临床上的病例数增加，动态追踪精度成为临床研究的重点内容^[5-7]。虽然射波刀的月检内容提供了动态追踪技术的端对端(end to end，E2E)测试项目，但整个检测时间较长(15~20 min)，对于每天治疗病例数较多的情况下不适于作为晨检项目。本文的目的是建立一种快速的动态追踪精度检测方法，供射波刀临床晨检或周检使用。

1.测试方法的建立：射波刀AQA是一种静态的晨测方式，而E2E的同步追踪测试则是将测试模体放置在运动平台上的一种动态的检测方式。本研究结合这两种测试的特点，将AQA模体放置在同步运动平台上，使用水平、垂直方向的两个正交射野，采用同步追踪方式进行照射，通过AQA分析软件分析射野在胶片上的投影中心和模体中钨球中心的同心度来检测系统的运动追踪精度。本研究将这种方法称为动态自动质量保证程序(dynamic auto quality assurance，DAQA)，实验测试方法具体步骤如下：

(1) AQA模体影像的获取：将AQA模体置于定位CT治疗床进行螺旋扫描，层厚1 mm，获取模体CT影像。

(2) DAQA计划设计：参考厂家手册，建立DAQA测试计划，分次数量为1次；准直器类型为固定或可变孔径准直器，大小为35 mm，模板路径集为AQA 90deg，追踪方法为同步方式；调整剂量，使模体中胶片位置的剂量约为250 cGy。保存计划为可执行的质量保证程序(QA)计划。

(3) 执行DAQA计划：将同步运动平台置于治疗床头，AQA模体放置在平台前端，安置好红外追踪标记。打开运动平台的电源开关，调节运动的速率，控制运动周期在14~16 r/min(模仿人的正常呼吸频率)，并在后续测量中保持恒定一致。执行同步DAQA计划，获取运动曲线，建立运动模型，执行照射，数字重建放射影像(digitally reconstructed radiograph, DRR)摄片条件为120 kV、100 mA，时间间隔为100 ms。

(4) 分析方法：照射完成后，取出胶片，经过扫描仪转化为数字影像，导入到AQA分析软件进行分析。

(5) 采集频率：实验数据每天测量1次，共测量10次。实验完成后从系统中找出计划执行时间并记录。

2.方法确认与数据分析：根据实验方法原理^[8]，本实验属于对原有标准方法进行改进，以厂商E2E测试为标准测试方法，以2016年1月至2017年5月共17次E2E测试结果的平均值作为总体均值，DAQA实验的均值为检测样本均值。

3.统计学处理：E2E和DAQA两组数据单样本的Kolmogorov-Smirnov(KS)检验结果均服从正态分布(P>0.05)；方差方程的Levene检验P=0.527(P>0.05)，显示两组数据方差齐性，符合独立样本的t检验条件。数据用x±s表示。所有数据均使用SPSS 19.0软件进行数据分析。以P < 0.05作为差异有统计学意义。

1.实验测试结果比较：实验测试结果分析包含笛卡尔坐标系上x、y和z 3个轴和总的偏差分析，其中x表示头脚方向偏差，y表示左右方向偏差，z表示背腹方向偏差，总偏差计算公式为$\sqrt {{x^2} + {y^2} + {z^2}} $。

2.总偏差分析：10次DAQA测试总的偏差最小值为0.86 mm，最大值为1.19 mm，均值为(0.968±0.100)mm；而17次E2E测试总偏差的最小值为0.83 mm，最大值为1.15 mm，均值为(0.924±0.872)mm，两组数据总体分布如图 1所示，均值差异无统计学意义(P>0.05)。

图 1 E2E测试和DAQA测试总偏差图 Figure 1 The total offsets of E2E test and DAQA test

3.x、y、z轴方向偏差分析：由于运动平台的方向仅为x方向，也是照射实际追踪方向，测试结果显示其偏差在0附近波动；对于非追踪运动方向，不管是对于DAQA测试还是E2E测试，y和z方向的结果显示，数据存在一定的正偏差(y方向)或负偏差(z方向)的规律，且对于两种测试，其偏差方向是一致的，如图 2所示。

图 2 E2E测试和DAQA测试x、y、z轴方向偏差分布图 注：°表示z轴方向异常值的序号 Figure 2 The offsets of E2E test and DAQA test in x、y、z directions

4.执行时间比较：DAQA测试和E2E测试都是在共同的测试平台上进行，其摆位时间和呼吸运动曲线建模时间相同，约为5 min，不同的是两种测试的计划执行时间。从两组测试执行时间上比较，E2E计划执行时间平均为723 s(约12.5 min)，而DAQA测试计划执行只需要144 s(不到2.5 min)；总执行时间E2E测试为17.5 min，而DAQA测试约为7 min，总体时间缩短了约10 min。

射波刀由于其具有实时动态追踪的能力，使其在胸部和腹部肿瘤(如早期肺癌、肝癌等)的治疗中相比于其他立体定向放疗设备有较大的优势。随着这类肿瘤治疗病例数的增多，临床对动态追踪的精度变得更为关注，但无论是厂商还是其他权威学术机构都没有提供或建议一种能够每天进行检测的快速方法。本研究结合AQA测试和动态同步追踪E2E测试的特点，建立了一种基于射波刀动态同步追踪精度的快速测试方法。

AQA测试的基本原理是通过分析比较AQA模体内水平和正交两个射野在胶片上投影的质心与模体内钨球的质心的差异，来检测影像中心和机械臂的到位精度；而E2E测试则是通过分析两个正交在模体中心位置的胶片上定义的剂量面积(一般推荐为70%剂量线)的质心和模体中心的位置差异，来检测同步运动追踪精度。DAQA测试的设想是将AQA模体置于运动平台上，两个水平和正交的射野使用同步追踪方式对AQA模体内的金标进行同步追踪，因为模体内的钨球和胶片位置相对金标固定，如果追踪精度足够，则两个正交射野在胶片上投影的质心理论上应与钨球的质心保持一致，通过这种方法就可以检测动态追踪精度。相对于AQA测试，DAQA是动态的追踪方式，且只采用了两个正交的射野，与E2E测试相比，既降低了输出的总跳数(monitor unit, MU)，又大大减少了测试执行时间，为临床每天治疗前的晨检工作或每周的周检工作提供了可能。

实验数据分析表明，DAQA的结果与E2E结果无明显差异。因为每天或每周可以快速的执行DAQA，临床上就可以获取大量的数据来分析射波刀动态追踪精度，相对于每个月执行的E2E测试，对增强临床执行动态追踪技术的信心也带来了一定的帮助。由于运动平台仅在头脚方向运动，DAQA和E2E测试的非运动方向的测试结果显示其存在一定的正偏差或负偏差，考虑为机械臂到位精度的系统误差，偏差的平均值可以作为到位精度修正的参考，以提高其整体精度。

当然，本方法实验测试次数还是偏少，可以进一步进行测试研究以获得更多的数据和更可信的结果。但方法本身可以作为临床质量控制工作的一部分，以补充射波刀晨检或周检对运动追踪精度的测试工作。