TruebeamTM直线加速器的性能检测和质量保证

黄宝添

TruebeamTM直线加速器的性能检测和质量保证

黄宝添①

目的：通过对TruebeamTM直线加速器的机械参数、射野参数以及影像等中心和呼吸门控系统等进行测试，探讨该加速器性能检测和质量保证的内容及方法。方法：使用水平仪和坐标纸等测量机器的相关机械参数；使用胶片、三维水箱和剂量仪等测量机器的相关射野参数；使用IsocCal模体验证影像等中心偏移；使用剂量仪验证呼吸门控出束准确性。结果：所有测试的机械参数均在误差允许范围之内；在射野参数方面，光野射野一致性误差＜1.2 mm，射束的平坦度＜105%(非均整射束除外)，对称性＜102%，绝对剂量误差＜1%；影像等中心偏差＜3 mm；实施呼吸门控时其剂量偏差＜0.5‰。结论：TruebeamTM直线加速器性能优越，适合开展复杂的放射治疗技术。

直线加速器；性能检测；质量保证

[First-author’s address] Department of Radiation Oncology, Cancer Hospital of Shantou University Medical College, Shantou 515031, China.

美国Varian公司生产的TruebeamTM加速器是目前世界上最先进的直线加速器，该机器运用了大量创新技术，能在复杂的癌症治疗过程中同步处理图像，即使肿瘤在治疗期间因患者的呼吸不断移动，系统依然可以准确捕捉肿瘤的最新位置。通过非均整射束模式(FFF模式)，系统能够准确和快速地提供数倍于前几代技术的剂量率，从而大大缩短了治疗时间[1]。

本研究从物理和工程技术角度探讨该机器的性能检测和质量保证内容及方法[2]。

1 材料与方法

1.1 设备与材料

美国Varian公司TruebeamTM直线加速器；德国PTW公司MP3型三维水箱及MEPHYSTO mc2治疗射束分析系统；美国Standard imaging公司Supermax型剂量仪及A12型指型电离室；美国Kodak公司EDR2慢感光胶片，随机配备的前指针；上海自动化仪表厂水银温度计；南京科航实验仪器有限公司DYM3型空盒气压表；沈阳水平仪厂框式水平仪；美国starrett公司水平仪、德国IBA公司固体水模体；广州科莱瑞迪医疗器材有限公司KT-KAR型小水箱以及进口坐标纸。

1.2 机械参数测量内容及方法

(1)十字线稳定性。利用框式水平仪确定机架在绝对0o，治疗床面升至SSD=100 cm位置，床面放置一白纸并置于光野中心处。打开光野，在十字线交点投影处以点位标记(点A)，旋转小机头至最大角度，记录此时十字线交点在纸上的投影位置(点B)，点A与点B之间的允许误差≤1 mm。

(2)机架等中心稳定性。机架和小机头角度为绝对0o，使用经校准过的前指针并将刻度固定在100 cm处，将一针头固定于治疗床尾位置并与前指针尖端中心处刚好相接。机架旋转至270o、0o、90o和180o位置，分别读取十字线交点处与针尖的位置偏离，4个机架角度的最大位移允许误差≤2 mm[3]。

(3)治疗床旋转中心稳定性。方法与(1)类似，旋转小机头相应地换成旋转治疗床，允许误差≤2 mm。

(4)激光线定位系统指示。两侧墙激光束必须严格水平重合，并与天花板和床尾上的垂直激光束严格相交，其交点必须与等中心严格重合，允许误差＜1 mm。

(5)光距尺(ODI)指示精度。治疗床面升至SSD=100 cm位置，然后将5 cm和10 cm高的标准模体放置在等中心处，观察光距尺的读数是否为95 cm和90 cm，允许误差≤1 mm。

(6)机架读数指示误差。机架旋转至270o、0o、90o和180o的位置，用框式水平仪分别紧靠机头平面，微调机架角度使水平仪上气泡刚好处于中间位置，记录此时In room monitor上机架的读数，读数差别≤0.5o。

(7)小机头读数指示误差。小机头读数置于0o，在地面转盘上放置一张带直线刻度纸板，调节纸板位置，使纸上黑线刚好与机头十字线的一条(Radial方向)完全重合，顺、逆时针转动机架，此时若纸板上黑线与机头十字线偏移，表明小机头不在0o位置，应微调小机头位置，使机头十字线与纸板上黑线完全重合，此时小机头角度为绝对0o；读取此时In room monitor上Collimator的读数，用类似方法分别测试小机头在270o和90o的位置指示误差，读数差别应≤0.5o。

(8)治疗床旋转角度读数指示误差。首先保证机架和小机头处于绝对0o，治疗床读数置于0o，然后将一针头固定于治疗床尾位置，调整针尖位置以保证其与十字线Transverse方向重合，观察在进床过程中针尖是否始终与十字线重合，若不重合则表明此时治疗床并未处于0o位置，需通过调整床的角度保证进床过程中针尖始终与十字线重合。此时，治疗床处于绝对0o，读取此时In room monitor上治疗床旋转角度数值。用类似方法分别测试床在270o和90o的位置准确性，读数差别≤0.5o。

(9)铅门到位精度。将机架和小机头置于0o，在床面等中心处放置坐标纸，铅门Y2方向分别到达坐标纸上的15.0 cm、10.0 cm、0.0 cm及-10.0 cm位置时，读取In room monitor上铅门Y2方向的数值。用类似方法分别测试铅门Y1，X1和X2方向的到位精度(X1和X2方向只能到达-2.0 cm位置)，精度误差≤1 mm。

1.3 射野参数测量内容及方法

(1)光野射野一致性验证[4]。机架和小机头角度置于0o，通过铅门到位精度保证光野读数的准确性，治疗床面升至SSD=100 cm位置，在床面等中心处放置Kodak公司的EDR2胶片(带保护袋)，固定住胶片并打开光野，用工具刀在铅门4个方向半影处各扎2个小孔作为光野标记，最后在胶片上面放置1 cm厚的固体水模体以增加图像对比度，分别对TruebeamTM加速器的6X、6XFFF、10X和10XFFF四档光子线能量分别出350 MU，洗片后观察光野和射野的重合程度，最大允许误差应≤2 mm。

(2)光子线射线质一致性测定。机架和小机头角度置于0o，SSD=100 cm，射野大小为10 cm×10 cm，利用PTW公司的三维水箱测量6X、6XFFF、10X和10XFFF 4档光子线的百分深度曲线(PDD)，并利用分析软件读出其20 cm和10 cm处的吸收剂量比值(TPR20，10)，连续3次测量偏差＜2%。

(3)电子线射线质一致性测定。机架和小机头角度置于0o，SSD=100 cm，照射野为20 cm×20 cm，利用PTW公司的三维水箱测量5档电子线(6E、9E、12E、16E和20E)的PDD，然后利用分析软件读出其50%剂量深度R50，最后通过查表得到射线表面能量E0，连续3次测量偏差＜2%。

(4)射线的平坦度和对称性测量。机架和小机头角度置于0o，SSD=100 cm，射野大小为20 cm×20 cm，利用PTW公司的三维水箱测量6X、6XFFF、10X和10XFFF 4档光子线在水下10 cm处的离轴比曲线(Profile)；电子线(6E、9E、12E、16E和20E)的Profile曲线在射野大小为20 cm×20 cm且水深为dmax处测量。测量完毕后利用随机自带的分析软件读出其(Radial和Transverse)平坦度和对称性数值。对于均整射束(FF射束)，其平坦度允许误差应≤106%，无论对于均整射束还是非均整射束(FFF射束)其对称性允许误差均≤103%。

(5)绝对剂量测量。6X和6XFFF光子线的校准深度为水下5 cm，10X和10XFFF的校准深度为水下10 cm；而电子线的校准深度则在dmax处，其方法是将机架与准直器角度均置于0o，SSD=100 cm，照射野为10cm×10 cm，将电离室中心放在水中校准深度，连续测量3次，取其平均值，剂量误差≤2%[5]。具体剂量测量公式根据IAEA 277号文件进行[6-7]。水中吸收剂量计算如公式1、公式2：

式中ND为电离室空腔的吸收剂量校准因子；Mu为经过温度、气压修正过的剂量仪读数；Sw,air为校准深度处水对空气的平均阻止本领比；Pu为扰动因子；Pcel为电离室中心收集极空气不完全等效修正因子；Nx为计量检定部门给出照射量校准因子(由省级辐射剂量校准部门测量给出)；W/e为在空气中形成一对离子所消耗的平均能量(W/e=33.97 J/kg)；Katt为校准电离室时，电离室室壁及平衡帽对校准辐射的吸收和散射修正；Km为电离室室壁及平衡帽的材料对校准辐射空气不完全等效而引起的修正[8]。

1.4 影像等中心校准

使用随机附带的IsoCal模体，将其安装在治疗床的末端，使该模体上的凹槽位置与机架十字线重合，并在加速器小机头上安装衰减版(Partial attenuation plate)。进入治疗系统的等中心校准(Isocenter calibration)界面，按照系统提示完成影像的校准后，软件会自动给出机械等中心与kV和MV级影像中心的偏差结果，任意方向的kV或MV级影像中心与机械等中心的最大位移不应≤3 mm[9]。

1.5 呼吸门控系统的质量保证

该部分内容按文献10所示方法进行，有无呼吸门控实施时剂量差异应＜0.5‰。

2 结果

TruebeamTM加速器的所有性能测试结果见表1。

光射野一致性验证结果如图1所示；6 X和6XFFF能量光子线的平坦度对称性测试结果如图2所示，其他能量射束与此类似；影像等中心测量结果如图3所示。

图1 光射野一致性测量结果图

图2 6X能量光子线平坦度和对称性曲线图

表1 TruebeamTM加速器的性能测试结果

图3 影像等中心偏差测量图

3 讨论

电子直线加速器在现代肿瘤放射治疗中起着非常重要的作用，其机械和影像性能等参数是影响放射治疗质量的重要因素[13]。根据美国医学物理学家协会标准和中华医学会放射肿瘤学会提出的质量控制要求，应定期对直线加速器进行质量控制检查[14]。而TruebeamTM加速器是当今国内使用较广泛同时也是最先进的加速器，因此，有必要对其性能进行全面检测，并提供严格的质量保证措施。

本研究的测试结果显示，TruebeamTM的相关性能指标均在误差范围之内，很好地满足了临床要求。经过两年半的反复测量研究，发现该机器的机械性能稳定，绝大部分的机械和射野性能参数均未超出误差范围[15]。另一优点是影像校准系统全部采用自动化进行，只要摆好模体位置，其余工作则可在控制室里根据系统提示操作完成，从而极大提高了工作效率。此外，该机器呼吸门控系统出束部分控制得非常精确，剂量误差未出现超标的情况，且绝大部分情况下呼吸门控的剂量误差仅为0.4‰。

不足之处：①激光定位系统容易受到外界的干扰而出现偏移；②发生电离室故障的概率较高，2011年装机以来，出现过一次由于电离室故障而导致治疗系统不断出现错误报告的情况，严重影响了治疗的进度，类似的故障现象曾在国内其他单位出现过；③MV级影像数据采集部分还存在着一定的缺点，如采集不到影像资料等，这些硬件问题尚需进一步改进。

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Performance test and quality assurance of TruebeamTM

HUANG Bao-tian// China Medical Equipment,2015,12(1):50-53.

Objective: To set up the procedures of performance test and quality assurance of TruebeamTMby measuring the mechanical parameters, field parameters, imaging isocenter and respiratory gating systems. Methods: Utilize level and graph paper to test the mechanical parameters; Utilize the film, 3D water tank and dosimeter to measure the corresponding field parameters; Utilize IsocCal phantom to test the shift of imaging isocenter and to use dosimeter to verify the beam on accuracy of respiratory gating systems. Results: All of the tested mechanical parameters were within the tolerance. The coincidence of light field and radiation field was less than 1.2 mm. The flatness was less than 105% except for the flattening filter free beam and the symmetry was less than 102%. The absolute dose error was less than 1%. The shift of imaging isocenter was less than 3 mm and the dose error was within 0.5‰ when the respiratory gating function was implemented. Conclusion: TruebeamTMpossesses superior mechanical performance and is very suitable to carry out complicated radiotherapy techniques.

Linear accelerator; Performance test; Quality assurance

黄宝添,男,(1983- ),硕士，工程师。汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科，从事加速器的质量控制工作。

1672-8270(2015)01-0050-04

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.01.016

2014-02-12

①汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科 广东 汕头 515031