基于“幻影”技术及不使用“幻影”技术的患者特异性质控方法在质子治疗中的误差检测灵敏度和运行效率

《Zeitschrift für Medizinische Physik》：Error detection sensitivity and operational efficiency of phantom-based and phantom-less patient-specific quality assurance in proton therapy

　　卢卡斯·科尼利厄斯·沃尔特（Lukas Cornelius Wolter）、亚齐德·加南（Yazeed Ghannam）、肯尼斯·波尔斯（Kenneth Poels）、斯特凡·门克尔（Stefan Menkel）、法比安·亨尼 Singes（Fabian Hennings）、凯文·索里斯（Kevin Souris）、特蕾莎·伦克（Theresa Lenk）、克里斯汀·斯图策（Kristin Stützer）、克里斯蒂安·里希特（Christian Richter）

**OncoRay – 德国德累斯顿工业大学卡尔·古斯塔夫·卡鲁斯大学医学院及附属医院国家放射肿瘤学研究中心，赫尔姆霍兹-德累斯顿-罗斯恩多夫中心**

**摘要**

**背景与目的**
在质子治疗（PT）中，针对患者的质量保证（PSQA）是确保治疗精确安全的重要环节。传统的基于phantom的PSQA方法资源消耗大，可能会遗漏具有临床意义的数据传输和输送错误。本研究比较了基于phantom的传统方法与基于日志文件的自动化替代方法的灵敏度和操作难度。

**材料与方法**
我们评估了基于phantom的方法（包括剂量测量和手动物理检查）以及不使用phantom的方法（基于日志文件的QA和自动化物理检查）。在一份临床实施的头颈部治疗计划中引入了29个人为设置的错误场景。通过每种方法检测到的错误场景百分比来确定错误检测的灵敏度，并通过统计临床系统中的鼠标点击次数和手动参数输入次数来量化操作难度。

**结果**
在不使用phantom的方法中，90%的模拟错误被检测到，而在基于phantom的方法中仅检测到52%的错误。具体来说，基于日志文件的QA单独检测到了83%的场景，而基于phantom的测量方法仅检测到10%。手动和自动化的计划参数检查显示出了相同的灵敏度，均检测到了48%的场景。这种更自动化的无phantom方法可以将操作难度减少至少三分之一。

**结论**
基于日志文件QA和自动化物理检查的无phantom PSQA方法在错误检测灵敏度上高于传统的基于phantom和手动的方法，并显著降低了手动操作难度。这些发现支持将其整合到临床实践中，这也是许多质子治疗中心的目标。

**1. 引言**
为了充分发挥铅笔束扫描（PBS）质子治疗（PT）的潜力[1][2]，同时确保患者安全，需要进行严格的质量保证（QA）。除了每天或每年进行的机器QA[3]外，每个治疗计划都需进行针对患者个性化的QA（PSQA），以验证三个关键方面[4]：(1) 治疗计划系统（TPS）计算的剂量准确性；(2) 临床系统之间传输的计划数据完整性；(3) PT系统对治疗计划的精确输送。传统上，这些方面是通过在等效水 phantom中重新计算和测量剂量来隐式验证的[5]。尽管基于phantom的PSQA方法已广泛使用，但它资源消耗大，需要额外的束流时间和专业技术人员。
2023年的ESTRO物理研讨会上将基于phantom的手动PSQA向无phantom的自动化解决方案的转换确定为重要目标。无phantom的工作流程旨在明确解决PSQA的这三个核心问题：(1) TPS的剂量计算可以通过独立的剂量计算系统来验证[6]；虽然蒙特卡洛方法被认为是金标准，但在某些情况下更快的分析模型可能更合适[7]；(2) 如果导出的计划参数与治疗前的数据进行匹配，可以确保数据完整性，这可以通过在不同工作流程阶段将TPS数据与DICOM文件或机器导向文件进行比较来实现[8]；(3) 通过喷嘴内部监测腔的日志文件获取的输送反馈，可以对输送的点参数及患者CT上的剂量重建进行详细分析[9][10][11]。特别是基于日志文件的QA（LFQA）成为自动化无phantom PSQA工作流程的主要驱动力，代表了基于phantom测量的可靠替代方案。
在光子治疗中，无phantom PSQA工作流程已被广泛采用，并且在IMRT和VMAT中得到了商业支持。相比之下，其在PT中的临床应用仍处于早期阶段。尽管已有商业解决方案，但关于无phantom PSQA在PT中的实际调试、灵敏度基准测试和操作影响的公开数据仍很少，这限制了基于证据的临床应用。Marmitt等人[12]开发了一个内部QA平台，将MCsquare剂量引擎[6]与LFQA集成；Albertini等人[13]实现了第一个每日自适应的PT工作流程，该流程基于患者CT上的机器导向数据和输送日志文件进行独立剂量计算，并包含自动化的结构和计划参数检查。虽然这些研究展示了技术可行性，但缺乏在临床相关错误场景下与传统基于phantom的PSQA方法进行系统的灵敏度基准测试。
鉴于国际上正在努力制定PT的PSQA建议，这种基准测试尤为重要。欧洲粒子治疗网络（EPTN）正在开发专门的PSQA指南，预计将于2026年完成。同时，AAPM TG-201明确建议使用具有临床现实性的错误场景来评估QA性能[14]。因此，本研究中提供的定量灵敏度数据有助于支持指南的制定，并验证无phantom PSQA是否具有与传统基于phantom的协议相当或更好的性能。
除了灵敏度外，在临床调试过程中还需要考虑工作流程的效率，尤其是在PT中，因为PSQA受到严格的监管监督，并需要高度专业化的人员资源。基于phantom的PSQA通常涉及手动设置phantom、束流输送、数据处理和文档记录，导致大量的人工工作和机器占用时间。减少这些工作直接关系到人员能力、运营成本和患者治疗量，因此操作难度分析是一个关键指标。本研究旨在量化基于phantom和无phantom的PSQA工作流程的有效性和效率。首先，我们评估了两种基于phantom的临床PSQA方法和一种基于人工错误场景的无phantom PSQA原型的错误检测能力（灵敏度分析）。其次，测量了完成基于phantom的PSQA程序所需的所有临床系统中人类操作的鼠标点击次数（现状工作量），随后估计了自动化无phantom替代方案带来的鼠标点击次数节省（操作难度分析）。据我们所知，这是首次对PT中基于phantom和无phantom的PSQA方法的错误检测灵敏度和人工工作量进行并行评估。

**2. 材料与方法**
2.1. 治疗输送系统
德累斯顿大学质子治疗中心（UPTD, DE）配备了IBA Proteus Plus PT系统（Ion Beam Applications, Louvain-la-Neuve, BE），具有通用喷嘴。铅笔束（100.0–226.7 MeV）通过两对扫描磁铁对进行扫描（x方向为快速扫描，y方向为慢速扫描，按照IEC-61217的束流视角坐标）。一个监测单元（MU）对应的吸收物理剂量为0.108–0.112 cGy，该剂量在单能量、二次PBS参考场的深度-剂量曲线的近端区域在固定深度处测量。治疗计划使用RayStation v2023B（RaySearch Laboratories, Stockholm, SE）创建，并在肿瘤信息系统（OIS）MOSAIQ v2.83（Elekta AB, Stockholm, SE）中准备输送。
2.2. 调查的PSQA工作流程
PSQA过程从临床计划批准到首次治疗分量的输送。目前，UPTD的预治疗基于phantom的PSQA协议（表1）包括在等效水材料中的剂量测量和手动计划参数检查。原始计划在0°机架和床角度下在水中重新计算，以进行逐场垂直测量[5]，采用两种设置：(a) 使用Semiflex电离室（IC; PTW, Freiburg, DE）在IBA Blue水phantom中测量绝对点剂量，并与TPS值进行比较，容差为±4%；(b) 使用IBA Lynx PT探测器在多个深度的固体等效水材料（RW3）中获取相对2D剂量分布，并使用OmniPro I’mRT（IBA）中的全局2D伽马指数分析（3%/3mm，10%低剂量截止）进行评估，接受伽马通过率（GPRs）≥95%。(a)和(b)中的测量在预定义的、特定于计划的点/平面上进行，以捕捉每个PBS场的高剂量区域。从TPS导入计划后，在OIS中准备基于phantom的QA计划测量，包括创建和审阅额外的QA文件。两名独立的认证医学物理专家（MPEs）在TPS和OIS之间进行手动计划参数比较。UPTD要求第一和第二MPE检查遵循“四眼”冗余原则作为安全预防措施。

**表1. UPTD的基于phantom和无phantom的PSQA工作流程比较**
| 基于phantom的PSQA | 无phantom的PSQA |
|------------|------------|
| 剂量测量： | 基于日志文件的QA： |
| •点剂量（Semiflex） | •点分布统计（位置，MU） |
| 2 mm, 0.05 MU | Γ(3%/3mm) > 95% |
| 平面剂量（Lynx） | 3D伽马指数分析（日志文件重建剂量） | Γ(2%/2mm) > 95% |
| 数据传输验证： | 手动物理检查： |
| | 自动化物理检查： |
| | •第一次MPE检查 | |
| | 基于MPE检查的脚本计划比较 | |
| | | |

**2.3. 灵敏度分析**
对一份临床实施的头颈部癌症（HNC）计划的一个场进行了两种PSQA工作流程的错误检测灵敏度系统评估（图1）。临床靶体积（CTV）接受规定的平均剂量70 Gy（RBE），分33次治疗。三个PBS场的计划机架（G）和治疗床（T）角度分别为：G180°/T0°、G60°/T345°、G300°/T15°。

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**图1. PSQA错误检测灵敏度分析方法**
(a) 临床HNC计划的计划场剂量分布。
(b) 通过操纵选定的束流参数从场2（G60°/T345°）派生了29个错误场景，导致剂量与参考计划相比出现不同程度的差异。所有场景计划都经过了两种PSQA工作流程的检测。如果任何PSQA通过标准被违反，则认为错误场景被成功检测到。灵敏度定义为检测到的错误场景的相对数量。

为了模拟导致PT系统 beams输送错误的计划错误或数据传输损坏情况，向场2中引入了八种类型的计划参数错误。这些选定的计划参数被确定为内部和已发布的失效模式和效应分析中的高风险因素[16]。每种错误类型在三个到四个严重程度级别下实现，共产生了29个临床参考计划的错误场景。严重程度级别I–IV是根据故意操纵计划参数所得到的相对剂量偏差来确定的，其中严重程度级别≥III（局部剂量偏差≥3%）被视为具有临床相关性（表2）。严重性等级IV的错误代表了极端的剂量偏差，仅针对选定的场景实施。空白单元表示严重性等级（基于与参考计划的近似剂量偏差），没有具体数值。

错误类型及相应的操作：
I（<1%）| II（<3%）| III（≥3%）| IV（>5%）
| --- | --- | --- | ---
| 1 | 移除一个剂量值为0.14 MU的点 | 移动一个剂量值为0.35 MU的点 | 移动一个剂量值为0.79 MU的点 |
| 2 | 在+x方向上移动一个点1毫米 | 在+x方向上移动一个点2毫米 | 在+x方向上移动一个点4毫米 |
| 3 | 在+x方向上移动一层1毫米 | 在+x方向上移动一层2毫米 | 在+x方向上移动一层4毫米 |
| 4 | 在+x方向上移动一层5毫米 | 将所有剂量值增加1% | 将所有剂量值增加2% | 将所有剂量值增加4% |
| 5 | 将所有剂量值增加6% | 移除剂量值小于0.024 MU的点 | 移除剂量值小于0.025 MU的点 | 移除剂量值小于0.027 MU的点 |

所有场景计划都在理想和临床现实条件下进行了基于模体的和无模体的PSQA工作流程测试：在理想条件下，基于模体的测量在TPS确定的每个场景的最大剂量误差位置进行。在现实条件下，使用原始QA计划的临床常规探测器位置进行测量。TPS预测的场景剂量作为基于模体测量和LFQA预期的剂量差异和GPR的基准。

如果某个场景计划在测量、LFQA或与临床计划的计划参数检查中违反了任何UPTD特定的容差标准，则认为该计划被检测到。每种PSQA方法的错误检测灵敏度定义为检测到的场景数量与总场景数量的比率：

2.4. 操作效率分析
完整的PSQA总持续时间因计划复杂性和操作员经验而异，通常至少需要三个小时。由于有限的束流时间，每次QA会话只能设置一个模体，因此在大多数情况下总工作流程至少需要两天。模体的设置、照射和拆卸大约需要45分钟（Lynx）到60分钟（水）。这两个模体每周至少组装两次。

我们记录了在临床系统（TPS、OIS、外部文档）中点击次数和手动输入关键治疗参数的次数，以此作为完成单个PBS场PSQA所需人力的替代指标。这种方法消除了操作员之间和计划变异性带来的影响。PSQA过程被分为四个子过程：QA计划生成、OIS计划导入、第一次和第二次MPE检查以及基于模体的测量。由于基于模体的测量持续时间取决于设置和交付而不是点击次数，因此并未包括在内。双击被视为单次点击以避免过度解读。我们进一步比较了基于模体的工作流程和无模体替代方案的任务，以估计其自动化潜力。为了量化操作效率，我们使用鼠标点击分析将UPTD的预处理PSQA过程与另一个临床PT中心PARTICLE（UZ Leuven, BE）的过程进行了比较。两个中心之间的关键区别在于使用的OIS：UPTD使用MOSAIQ，而PARTICLE使用RayCare，后者与两个中心都使用的RayStation TPS的集成程度不同。PARTICLE还使用了iba的myQA iON来评估基于模体的测量。该软件还具有独立的蒙特卡洛剂量计算和LFQA功能，其点击次数未包含在现状比较中，以确保公平的工作流程对比。然而，在无模体替代方案中，myQA iON中的点击次数被用作LFQA的实际工作负荷估计。

3. 结果
3.1. 灵敏度分析
在临床现实条件下，基于模体的PSQA检测到29个错误场景中的15个，综合灵敏度为52%，其中所有场景计划都使用了相同的预定义测量位置（图2）。相比之下，无模体方法检测到29个错误中的26个，综合灵敏度为90%，使用了LFQA和APC。虽然手动和自动物理检查的独立灵敏度均为48%，但LFQA的表现更好，其独立灵敏度分别为83%和10%。

3.2. 操作效率分析
完成HNC计划的单个PBS场的所有四个子过程需要315次鼠标点击（图3），其中大部分点击用于将治疗和QA计划导入OIS。相比之下，食道计划的集成OIS工作流程需要255次点击，主要用于执行手动MPE检查。

4. 讨论
本研究量化了无模体PSQA相较于基于模体的PSQA的优势，自动化、基于日志文件的策略展示了更高的错误检测灵敏度和工作流程效率。通过揭示当前基于模体的解决方案的固有局限性，我们的研究结果表明有必要重新设计QA流程并采用自动化的无模体方法。同时评估灵敏度和操作负担是对这一持续范式转变的新颖且实用的贡献：除了验证特定解决方案外，我们还提供了一种可复制的策略，用于商业PT系统环境中基准测试和调试替代的无模体QA工作流程，通过客观的性能指标促进更广泛的临床应用。

将两种PSQA方法应用于人工错误场景后，我们发现无模体方法由于利用日志文件信息进行点级统计和3D伽马指数分析，能够有效检测到即使是非常微小的单点偏差。相比之下，基于模体的QA方法仅限于点剂量测量和2D伽马指数分析，在临床现实条件下难以检测到这些错误。这些差异源于基于模体的设置的固有局限性，即剂量是在预定义的、特定于计划的点/平面上测量的，容忍度较高。因此，捕获超出容差偏差的可能性较低，一些临床相关的剂量错误未能被检测到。

特别是，基于模体的PSQA工作流程未能完全检测到某些严重性等级≥III的场景，这些场景由于局部剂量偏差≥3%而被认为具有临床相关性。只有在理想条件下执行测量，即在TPS预测的每个错误场景的最大剂量偏差位置进行测量时，基于模体的PSQA才能达到相同的90%综合灵敏度，从而检测到所有临床相关的错误。

日志文件重建的点剂量与Semiflex测量结果在每个场景中的差异在±3.5%范围内，显示出随着严重性等级的增加，剂量偏差向更高的方向发展的明显趋势。在理想条件下，点剂量测量在29个场景中检测到17个，其独立灵敏度为59%。在现实条件下，只有最严重的全球过量情况（场景5，严重性等级IV）能够通过点剂量测量检测到，其独立灵敏度仅为3%（补充材料3）。作为参考，未修改的临床计划的点剂量与计划剂量在±1%范围内一致，反映了高剂量区域内均匀位置的现实PSQA测量条件。

在理想/现实条件下，Lynx测量使用2D Γ(3%/3mm)标准分别检测到三个/两个场景，其独立灵敏度分别为10%/7%。

另一方面，LFQA在没有依赖外部探测器位置的情况下评估了完整的3D计划剂量，因此不区分理想和现实条件。使用更敏感的3D Γ(2%/2mm)标准，它检测到了29个场景中的8个（补充材料3）。几乎所有通过3D伽马指数分析检测到的场景（独立灵敏度为28%）也通过逐点比较被检测到（独立灵敏度为76%），这意味着LFQA的增强灵敏度主要来源于点统计，而不是剂量重建。

对于HNC计划的单个PBS场，完成基于模体的单独OIS工作流程的所有四个子过程需要315次鼠标点击（图3），其中大部分点击用于将治疗和QA计划导入OIS。相比之下，食道计划的集成OIS工作流程需要255次点击。

无模体工作流程进一步要求18次手动输入关键治疗参数（例如，患者姓名、处方、放射范围调节器、MU），而集成OIS工作流程记录了10次此类操作。第一次和第二次MPE检查所需的点击次数在两种工作流程中相当，但在QA计划生成和OIS计划导入方面存在显著差异。在集成OIS工作流程中，QA计划生成的工作量几乎翻倍，而OIS计划导入所需的点击次数减少了87%。

对于当前的单独OIS工作流程，每个治疗计划的QA计划准备大约需要60分钟。将QA计划导入OIS需要额外的30分钟。第一次和第二次MPE检查各自需要30-45分钟，具体取决于计划复杂性和操作员经验。总而言之，所有四个子过程每个治疗计划大约需要150-180分钟。

对于集成OIS工作流程，QA计划准备、OIS计划导入以及第一次和第二次MPE检查的相应执行时间也有类似的记录。大约的时间分别为：QA计划准备：10分钟，OIS计划处理：10分钟，第一次和第二次MPE检查：30-60分钟，每个治疗计划的总时间大约为50-80分钟。

通过任务自动化（例如，使用APC代替冗余的MPE检查）或废除某些步骤（例如，使用LFQA替代QA计划生成），无模体替代工作流程的实现可以潜在地将当前所需的鼠标点击次数减少202次（单独OIS工作流程减少36%）和170次（集成OIS工作流程减少33%）。无模体PSQA的总时间大约为每个治疗计划50分钟，包括myQA iON中的独立剂量计算45分钟，以及APC执行5分钟。这相当于单独OIS工作流程的PSQA时间减少了72%，集成OIS工作流程减少了38%，尚未考虑由于没有模体设置、测量和分析而节省的时间。

4. 讨论
本研究量化了无模体PSQA相较于基于模体的PSQA在PT中的优势，自动化、基于日志文件的策略在错误检测灵敏度和工作流程效率方面表现出色。通过揭示当前基于模体的解决方案的固有局限性，我们的发现指出了重新设计QA流程和采用自动化、无模体方法的必要性。同时评估灵敏度和操作负担是对这一持续范式转变的新颖且实用的贡献：除了验证特定解决方案外，我们还提供了一种可复制的策略，用于商业PT系统环境，以便通过客观性能指标来基准测试和调试替代的无模体QA工作流程。

通过将两种PSQA方法应用于人工错误场景，我们发现无模体方法由于利用日志文件信息进行点级统计和3D伽马指数分析，能够有效检测到即使是微小的单点偏差。相比之下，基于模体的QA方法仅限于点剂量测量和2D伽马指数分析，在临床现实条件下难以检测到这些错误。这些差异源于基于模体的设置的固有局限性，即剂量是在预定义的、特定于计划的点/平面上测量的，容忍度较高。因此，捕捉超出容忍限度的偏差的可能性较低，一些临床相关的剂量错误未被检测到。

特别是，基于模体的PSQA工作流程未能检测到大多数涉及点位置和能量扰动的场景。根据受影响点的数量和偏差的大小，这些错误类型可能导致显著的剂量失真，并且与多个未被检测到的临床相关场景相关（严重性等级III和IV）。相反，无模体方法仅未能检测到非常小的点位置偏差，这些偏差仅限于严重性等级I。这些场景是故意引入的，作为对两种PSQA工作流程的挑战，并不预期会产生临床相关的剂量效应，即使应用于多个点。

测量剂量与其TPS预测之间的不一致通常是由于在陡峭剂量梯度下的探测器定位不确定性造成的，尤其是在引入点剂量变化时。由于理想的测量位置与剂量梯度最明显的位置一致，因此计划剂量与Semiflex测量剂量在±3.5%范围内的吻合被认为是令人满意的。虽然探测器定位影响了Semiflex和Lynx的测量，但Lynx测量的2D GPR可能还受到剂量归一化效应的影响。

无模体工作流程中的更全局的3D伽马指数分析通过消除对预定义测量位置的依赖，克服了许多这些问题。LFQA通过在治疗条件下（计划的机架/床角度）重新构建患者CT上的剂量，提供了更多临床相关的反馈——与基于模体的工作流程中简化的几何形状（角度折叠为0°）形成对比。通过分别评估高剂量和低剂量区域或应用局部伽马标准，灵敏度可以进一步提高。然而，LFQA的主要优势在于其能够进行点级统计分析，有效地识别了几乎所有单点操作。尽管如此，由于喷嘴内部ICs的固有测量不确定性，LFQA（逻辑文件质量保证）中需要设定非零的容差，这意味着在这些阈值内的小范围位置变化或监测单元的变化可能无法被检测到。然而，这些容差水平被设置得足够低，以确保任何未被检测到的偏差都可以被确信为在临床上无关紧要。相比之下，空气间隙的变化通常具有临床相关性，但无法从日志文件数据中获取，因为喷嘴位置并未被记录。不过，这些差异通过物理检查被捕捉到了，这表明LFQA和APC（自动粒子剂量计算）之间存在互补的协同作用。

由于日志文件可能受到PT系统（粒子治疗系统）内在错误的影响，因此事先已经对从日志文件中得出的斑点参数和剂量的再现性进行了彻底评估，结果显示与计划值的偏差可以忽略不计[15]。此外，斑点位置、大小和MU（监测单元）的输送验证已经是大多数PT中心标准日常QA（质量保证）的一部分。这些现有程序可以很容易地扩展到包括对日常QA输送的自动化日志文件分析，从而提供一个连续的验证机制（日志文件数据的QA），确保完全依赖于日志文件而不是基于幻影的测量来进行PSQA（粒子束强度质量保证）。

值得注意的是，基于幻影的PSQA通常被LFQA和独立的二次剂量计算所替代，后者要么基于日志文件的剂量重建，要么基于原始治疗计划。这种组合也在欧洲粒子治疗网络（EPTN）当前的讨论中受到青睐，以制定ESTRO关于粒子治疗中PSQA的指南。两种计划参数检查解决方案显示出相同的检测性能，因为自动化方法是基于脚本的手动MPE（机器参数检查）的复制。虽然这没有提高灵敏度，但通过消除两名MPE进行冗余的四眼评估的需求，提高了效率。在本研究进行时，MPE检查的范围有限，只审查了第一层和最后一层的能量，而没有评估单个斑点。因此，中间层能量的变化或单个斑点参数的变化未被发现。

我们的发现与Matter等人的先前报告[17]一致，他们展示了使用日志文件剂量重建和对机器导向文件进行零容忍检查的无幻影PSQA具有更高的灵敏度，在他们的研究中实现了100%的错误检测率。通过在我们的基于DICOM的APC中添加明确的逐点偏差检查，也可以达到类似的灵敏度水平，而不会增加QA时间。两项研究中使用的灵敏度指标并不具有通用性，因为检测率本质上取决于模拟错误的特定类型和严重程度。对不同的临床参考计划引入的不同错误场景可能会导致相同的QA方法产生不同的检测性能。尽管如此，我们的方法仍然适用于在可比条件下对其他PSQA工作流程进行基准测试，并且可以扩展到其他PT中心和治疗场所。

从操作努力的角度来看，集成OIS（优化成像系统）基于幻影的工作流程由于更好的TPS-OIS（治疗计划系统-优化成像系统）集成和减少了手动报告处理的时间而涉及较少的交互。生成QA计划所需点击次数更多；然而，在分离OIS工作流程中，这一步骤完成所需的时间更长。增加的时间主要归因于非点击交互，包括为Semiflex测量手动识别高剂量区域、为Lynx测量手动导出平面剂量以及手动将数据输入Excel电子表格。实施无幻影的替代工作流程通过消除QA计划的生成、基于幻影的测量准备和分析、冗余的MPE检查以及重复的文档步骤，减少了手动任务。这可以减轻工作人员的工作负担并降低人为错误的可能性[16]。此外，LFQA能够在单个斑点级别立即识别错误来源，从而在效率上相比外部剂量测量具有显著优势。

虽然鼠标点击次数在我们的研究中提供了PSQA操作努力的客观衡量标准，但它们没有考虑到非点击任务和认知负荷，如滚动图像、视觉解释数据、输入数据和等待时间。因此，观察到的鼠标点击次数减少33–36%是一个保守的估计，考虑到每个治疗计划可实现的约38–72%的时间减少。尽管在基于点击的操作努力分析中没有涵盖，但在无幻影工作流程中，幻影设置和照射时间也会被消除，每周至少可释放2小时的治疗室使用时间。Hernandez-Morales等人[18]也报告了类似的效率提升，他们证明仅仅通过部分自动化基于幻影的操作，工作流程持续时间至少可以减少50%。将这种自动化与我们的研究中所展示的LFQA结合使用，可能会通过完全消除对基于幻影的束流测量的需求，进一步减少工作负担。

总之，这项工作突显了无幻影PSQA作为质子治疗中更灵敏、更高效、更可扩展的替代方案在临床上的潜力。我们的分析表明，无幻影的替代方案具有更高的错误检测灵敏度和更轻的操作负担。对于临床应用，无幻影PSQA可以在验证阶段与现有的基于幻影的工作流程并行实施，几乎只需要少量的额外操作努力。这种并行方法将帮助诊所建立信心并收集特定场所的证据，促进安全过渡到完全无幻影的PSQA。

**CRediT作者贡献声明**
Lukas Cornelius Wolter：撰写 – 审查与编辑、撰写 – 原稿、可视化、监督、软件、方法论、正式分析、数据管理。
Yazeed Ghannam：调查、正式分析、数据管理。
Kenneth Poels：撰写 – 审查与编辑、资源、调查。
Stefan Menkel：撰写 – 审查与编辑、监督、方法论。
Fabian Hennings：撰写 – 审查与编辑、可视化。
Kevin Souris：撰写 – 审查与编辑、概念化。
Theresa Lenk：调查。
Kristin Stützer：撰写 – 审查与编辑、可视化。
Christian Richter：撰写 – 审查与编辑、监督、项目管理、方法论、概念化。