通过剂量验证检测MLC运动的准确性

李志聪，李陆军，余海坤，麻恣铭，周庆华

通过剂量验证检测MLC运动的准确性

李志聪，李陆军，余海坤，麻恣铭，周庆华

目的：通过剂量学验证检测加速器多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）运动的准确性。方法：使用MatriXX测量Open野与MLC动态射野的剂量分布，验证5例鼻咽癌动态调强放疗患者在MLC校准前后的剂量分布。结果：（1）Open野的中心点剂量与TPS一致，3%/3 mm γ通过率为98.91%；（2）MLC动态射野的中心点剂量测量值和TPS的差异校准前和校准后分别为3.23%和-0.36%，校准前和校准后3%/3 mm γ通过率分别为95.89%和98.94%；（3）5例鼻咽癌患者计划校准前后3%/3 mm γ通过率分别为（90.234±5.485）%和（99.528±0.321）%。结论：动态调强放疗中MLC的运动精度直接影响靶区内的剂量准确性，通过剂量学验证可以检测MLC运动的准确性。

MatriXX；多叶准直器；动态调强放疗；剂量验证

0 引言

多叶准直器的动态调强是利用多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）叶片的相对运动，实现对射野强度的调节。其特征是叶片运动过程中，射线一直处于“ON”的状态[1]。射野内不同剂量强度的分布是通过运动MLC来遮挡实现的[2]。MLC运动的微小误差都会直接影响剂量强度的分布，从而影响剂量的准确性，尤其在治疗复杂病例时表现得更为明显。因此，MLC的校准及其质量保证工作成为临床物理师工作的一个重要部分[3]。本文通过使用二维空气电离室矩阵MatriXX测量鼻咽癌动态调强计划的剂量分布来检验MLC运动的准确性。

1 材料与方法

1.1 测量仪器与设备

IBA的二维空气电离室矩阵MatriXX及其配套的Multicube模体由1 024个空气电离室组成，相邻电离室中心距离0.762 cm，有效测量范围24 cm× 24 cm[4]。美国瓦里安公司生产的Varian 23EX直线加速器，配备60对全自动独立的MLC，在等中心平面上，该MLC中间的40对叶片宽度为0.5 cm，两旁各10对叶片为1.0 cm，最大射野为40 cm×40 cm，其动态运动方式属于滑窗模式（sliding windows），同时配有Eclipse10.0计划系统。

1.2 测量Open野的输出剂量分布

使用Eclipse计划系统制作20 cm×20 cm大小的射野，利用IBA的二维空气电离室矩阵MatriXX及其配套的Multicube模体测量其分布，然后与放射治疗计划系统（treatment planning system，TPS）导出来的平面剂量分布进行比较。比较等中心点剂量和3%/3 mm γ通过率。

1.3 测量MLC的动态剂量分布

利用shape软件制作滑窗运动方式的MLC文件，射野大小为12 cm×20 cm，计划叶片运动间距为1 cm。测量结果与TPS导出的平面剂量分布进行比对。比较等中心点剂量和3%/3 mm γ通过率。

1.4 患者调强剂量验证

选取2013年6月于本科接受放疗的5例确诊鼻咽癌患者。患者的治疗计划是由Eclipse10.0治疗计划系统采用逆向优化方式进行优化得到的。待患者计划评估合格后，将计划移植至验证模体中，验证的设备是MatriXX及其配套的Multicube模体。机架角、床转角和小机头角度全部归于0°，由Eclipse计划系统计算模体剂量分布，导出平面剂量分布与测量剂量分布进行比较。分析参考点剂量和3%/3 mm γ通过率。

2 结果

2.1 Open野的输出剂量分布

Open野的验证结果直接受到机器的输出量、平坦度和对称性等剂量学参数的影响。通过测量结果分析其中心点剂量（测量值86.9，TPS值86.7，偏差0.23%），3%/3 mm γ通过率为98.91%。这些通过率差的点集中在射野边缘，可能是受铅门端面半影区剂量不准确性的影响，对验证的结果影响不会很显著（如图1、2所示）。

图1 Open野测量值与TPS值的Profiles曲线重合性分析

图2 Open野的测量值与TPS值的γ分布图

2.2 测量MLC的动态剂量分布

校准前的中心点偏差3.23%、3%/3 mm γ通过率95.89%；校准后中心点偏差-0.36%、3%/3 mmγ通过率98.94%。数据结果见表 1，profiles曲线吻合度如图3所示，3%/3 mm γ剂量分布如图4所示。

图3 校准前、后动态MLC野测量值与TPS值的Profiles曲线重合性比较

图4 校准前、后MLC野测量值与TPS的γ分布图比较

表1 MLC动态剂量分布校准前后MatriXX剂量验证结果

2.3 患者调强剂量验证

由表2可知患者MLC校准前后的中心点偏差和γ通过率。校准MLC后等中心点剂量差异与计划系统计算值差异缩小；校准前2%/2 mm γ通过率为（53.954±9.886）%，3%/3 mm γ通过率为（90.234± 5.485）%；校准后2%/2 mm γ通过率为（85.814± 5.982）%，校准后3%/3 mm γ通过率为（99.528± 0.321）%。校准后γ通过率显著提高。

表2 5例鼻咽癌患者MLC校准前后MatriXX剂量验证结果

3 讨论

动态调强放疗中，MLC引起的剂量误差主要来源于叶片弧形端面与叶片间的透射以及MLC运动的准确性。前二者Eclipse计划系统可以通过MLC叶片平均透射和剂量学叶片间距参数来模拟MLC的透射剂量学效应，通过计算得到与实际测量一致的结果[5]。而MLC运动精度发生变化只有通过测量才可以发现，其精度的变化直接关系到整个靶区剂量的准确性。

MLC运动的准确性其实是MLC叶片如何能够精确地进行定位的问题[6]。在Varian加速器准直器的A、B 2面各有一个固定在加速器机头上的红外线发射器和接受器，通过红外线发射器发出的红外线通过一窄缝形成一束很窄的光束射向接受器。MLC在控制器的控制下向红外线光束移动，当运动的叶片前端挡住了进入光束，而没有完全挡住光束时接收器接收到信号，控制系统即可知道叶片的绝对位置。一般在加速器完成安装、调试、校准后，叶片最终的运动位置就是以红外线光束为参考的，也就是作为叶片绝对位置值的参照点。但在日常的治疗工作中，MLC叶片使用的频率非常高，出现MLC连锁故障也最频繁，需要经常进行维修和保养。如果在维修和保养过程中叶片初始的“零”位出现偏差，就会影响叶片运动位置点的确定，从而影响到放疗剂量的准确性。

直接反映出来的现象就是在进行患者治疗计划剂量验证时发现测量的所有验证计划剂量分布变差，存在系统性的偏差。通过分析前文Open野的测量结果可以判断机器的剂量学参数良好；而MLC的动态剂量分布结果中，Profiles比较显示测量值偏高于TPS值，3%/3 mm γ通过率为95.89%且通过率较差的点无规则地分布在射野范围内，由此确定验证结果显示的剂量偏差主要来源于运动的MLC。考虑到不久前对MLC进行了维修，有可能叶片初始的“零”位出现偏差，所以决定对MLC重新校准。校准完毕后，再进行MLC动态剂量分布测量并选择与以前通过率优秀的调强计划进行验证得到的结果进行比对。通过图3和图4比较，可以看出校准后剂量分布符合性明显提高；通过表2比较结果可以看出，MLC校准前与校准后二者的调强计划γ通过率差别比较显著，校准后通过率得到了明显提高。

综上所述，MLC的运动精度发生变化会直接影响到靶区内剂量，使用MatriXX通过剂量学验证可以检测MLC运动的准确性；每次对MLC叶片进行维护保养后应该对叶片的初始“零”位进行重新校准，才能更好地保证MLC运动的准确性。加速器日常的检测项目中没有针对动态MLC的检测规范，所以亟须制定MLC相关的检测规范[7-8]。加强MLC的检测与动态调强剂量分布的验证，可确保放疗患者治疗的安全有效[9]。

[1] 胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京：原子能出版社，1999：123-133.

[2] 葛宁，陈福慈，徐利明.多叶准直器动态调强和静态调强方式的比较[J].医疗卫生装备，2007，28（12）：59-61.

[3] 邓小武.放射治疗的物理质量控制与治疗保证[J].中国肿瘤，2008，17（8）：660-665.

[4] 张书旭，周凌宏，陈光杰，等.二维空气电离室MatriXX系统的应用研究[J].中华放射医学与防护杂志，2009，29（1）：93-96.

[5] 杨瑞杰，王俊杰，张喜乐，等.多叶准直器透射对调强放疗剂量计算准确性影响观察[J].中华放射肿瘤学杂志，2013，22（2）：157-160.

[6] 莫莉，廖福锡，徐子海.西门子多叶光栅人工校准方法研究与实验[J].医疗卫生装备，2011，32（8）：113-114.

[7] 孙朝阳，肖峰，石梅，等.Varian多叶准直器（MLC）常规测量方法及质量保证[J].中国医学物理学杂志，2005，22（6）：697-698.

[8] 马攀，戴建荣，史杰.二维半导体探测器阵列在多叶准直器日常质量保证中的应用[J].中华放射医学与防护杂志，2009，29（2）：217-220.

[9] 崔念基，卢泰祥，邓小武，等.实用临床放射肿瘤学[M].广州：中山大学出版社，2005：15-23，95-96.

（收稿：2013-10-29 修回：2014-02-13）

Accuracy detection of multileaf collimator movement by dose verification

LI Zhi-cong,LI Lu-jun,YU Hai-kun,MA Zi-ming,ZHOU Qing-hua
（Department of Radiotherapy,Wuzhou Red Cross Hospital,Wuzhou 543002,Guangxi Zhuang Autonomous Region,China）

ObjectiveTo detect the accuracy of the multileaf collimator(MLC)by dose verification.MethodsMatrixx was used to measure the dose distribution of Open field and dynamic MLC field.The dose distribution of 5 patients with nasopharyngeal carcinoma(NPC)treated with dynamic IMRT was verified before and after MLC calibration.ResultsThe absolute dose of centre points of Open field were consistent with TPS,and 3%/3 mm γ passing rate was 98.91%.The absolute dose of centre points of dynamic MLC field was different with TPS by 3.23%before calibration while-0.36%after calibration,and 3%/3 mm γ passing rate was 95.89%before calibration while 98.94%after calibration.The 3%/3mm γ passing rate of the five patients was(90.234±5.485)%and (99.528±0.321)%respectively before and after calibration.ConclusionThe motion accuracy of the MLC directly influences the dose accuracy of the target volume,and the dose verification can test the motion accuracy of MLC.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：97-99]

MatriXX;multileaf collimator;dynamic intensity modulated radiation therapy;dose verification

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）09-0097-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.09.097

李志聪（1985—），男，助理工程师，主要从事肿瘤放射物理方面的研究工作，E-mail：lzhc_1027@163.com。

543002广西梧州，梧州市红十字会医院放疗科（李志聪，李陆军，余海坤，麻恣铭，周庆华）