基于离散角度数据采集的放疗床建模方法优化研究——提升放射治疗仪器调试效率的新策略

本研究针对放疗计划系统(RTPS)调试过程中耗时长的床建模问题，创新性地提出离散角度数据采集方法，通过分析电子密度(ED)与剂量差异的关联性，确定最优床表面(ED=0.4)和内部(ED=0.07)参数组合。该研究显著提升调试效率，为多能量(4-10 MV/FFF)和多算法(AAA/AcurosXB)场景下的精准放疗提供标准化参考。

　　

在精准医疗时代，放射治疗作为头颈癌、前列腺癌等疾病的重要治疗手段，其核心挑战在于确保实际照射剂量与计划剂量的一致性。然而，随着放疗设备复杂度的提升，传统调试方法面临巨大瓶颈——以治疗床建模为例，由于各机构CT值校准差异，现有技术需通过反复试错来匹配电子密度(ED)参数，单次调试往往耗时数周。更严峻的是，错误的床模型会导致皮肤剂量异常升高等临床风险。

为解决这一行业痛点，冈山大学健康科学研究生院的研究团队创新性地提出离散角度数据采集方法。研究人员利用TrueBeam直线加速器配合IBA剂量仪，通过离散化机架角度(分GA/GB/GC三组)测量不同床厚度下的剂量衰减，结合Eclipse RTPS的AAA和AcurosXB算法，系统评估了45种ED组合的剂量差异。研究发现：表面ED与剂量差异呈现强相关性(|r|>0.9)，而AcurosXB算法在不同能量间表现更稳定；最终确定最优参数组合为表面ED=0.4、内部ED=0.07，该结果发表于《Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine》。

关键技术包含：1) 使用CIRS 062M模体建立CT-ED校准曲线；2) 在TrueBeam加速器上采用PTW电离室测量5种能量(含FFF模式)在11个机架角度的衰减数据；3) 通过剂量差异评分系统(0.5%误差内得8分)量化评估模型精度；4) 采用交叉相关系数分析ED与剂量差异的数学关联。

研究结果部分揭示多项重要发现：
【剂量差异可视化】图1显示AAA算法在不同床厚度下的剂量差异显著大于AcurosXB，尤其在6 MV-FFF能量时差异达2.47%(p<0.001)。
【能量依赖性】AAA算法在薄床条件下，6 MV与10 MV-FFF剂量差异显著(p<0.001)，而AcurosXB无此现象(图2d-f)。
【离散角度验证】三组离散角度(GA/GB/GC)均保持高相关性，证实方法鲁棒性(表2)。
【最优参数】综合评分显示表面ED=0.4、内部ED=0.07在所有测试场景中得分最高(表4)，且该组合能兼容FF/FFF两种模式。

结论部分强调，该研究首次建立基于离散角度的床建模标准化流程，将传统需数周的调试过程缩短至数小时。特别值得注意的是，采用ED而非CT值作为参数基准，解决了不同机构间CT校准差异的难题。对于新兴技术如光子计数CT，该方法可直接转换管电压对应的ED值，避免重复调试。未来通过扩展测试不同射野大小，该方法有望进一步适配SBRT等精准放疗技术。

讨论中特别指出，AcurosXB算法因近似蒙特卡罗模拟，在FFF模式下表现优异，这为高能X线表面剂量计算提供了重要参考。但研究者也提醒，临床实施时需综合考虑测量不确定度，建议通过多学科讨论确定最终参数。这项研究不仅为放疗设备调试树立了新标准，其创新的离散化评估框架更可推广至MLC校准等其它质量控制领域。