晨检仪在直线加速器日常质量控制应用中的性能研究

王 哲　程金生*

当前，放射治疗已经成为治疗肿瘤的主要手段之一，而医用电子直线加速器作为放射治疗的主要设备，其稳定性的好坏直接影响放射治疗的效果。有关肿瘤控制概率(tumour control probability，TCP)和正常组织并发症概率(normal tissue complication probability，NTCP)的研究表明，当照射剂量偏离7%～10%时，会导致肿瘤和正常组织出现临床上可检测到的变化[1-5]。为了保证整个放射治疗过程的精确、安全及有效，必须对放射治疗全过程实施质量保证和质量控制，保证临床治疗的稳定性，提高治疗剂量的准确性和精度，以便较好地处理肿瘤和周围正常组织的剂量关系，使肿瘤得到最大限度的局部控制，而周围正常组织的损伤最小，达到提高治疗疗效的目的。

加速器剂量输出特性的日常质量控制是一个非常重要的方面，包括中心轴输出剂量、射野对称性、射野均整度、光野一致性以及射线质等主要指标。传统的检测仪器有电离室和剂量仪、二维矩阵探测器、三维扫描水箱、胶片等，使用时过程较为繁琐，操作复杂，费时费力，很难在治疗前较短时间内实施质量控制[6-8]。晨检仪作为检测加速器基本剂量学参数的一体化集成设备，可以在较短时间内实现对加速器的质量控制[9]。晨检仪作为检测设备，其自身的性能是影响加速器质量控制结果的因素之一，因此对晨检仪的质量控制非常必要。本研究旨在通过分析比较晨检仪和剂量仪、三维水箱对医用直线加速器剂量学参数检测的结果，对晨检仪的性能进行分析和评价。

1　材料与方法

1.1　仪器设备

采用SRT-CJ15型晨检仪(北京康卫瑞德公司)，由15个指形电离室组成，位于中心轴的1个电离室测量中心轴输出剂量的稳定性，位于X轴和Y轴上的12个电离室可以测量10 cm×10 cm、15 cm×15 cm和20 cm×20 cm照射野均整度和对称性，另外两个电离室检测射线质。晨检仪需通过网线与电脑连接，打开软件检测到射束后自动测量并保存结果。

采用Clinac 600C/D型电子直线加速器(美国瓦里安)，其为6 MV单光子直线加速器；Blue Phantom2三维扫描水箱及OmniPro-Accept 7高级数据采集和分析软件(德国IBA公司)；CC13电离室探测器：灵敏体积为0.13 cm3；30013型0.6 cm3灵敏体积电离室和UNIDOS E型剂量仪(德国PTW公司)，经过国家计量院标准实验室刻度标定；30 cm×30 cm×30 cm标准水模体；温度计、气压表。

1.2　加速器校准

根据国际原子能机构(International Atomic Energy Agency，IAEA)TRS-277报告的要求，使用剂量仪、标准水模体和0.6 cc电离室校正加速器输出剂量，使其在标准条件下在水中最大吸收剂量点处(1 MU=1 cGy)。使用IBA蓝水箱、CC13电离室测量并调整直线加速器射野均整度和对称性，使其符合国家标准GB15213-94“医用电子加速器性能和试验方法”的要求。

1.3　基准值建立

剂量仪和三维水箱第1 d测得中心轴输出剂量(central axis output，CAX)、均整度(flatness，FLAT)及对称性(symmetry，SYM)结果数据作为剂量仪和三维水箱的基准值，然后对晨检仪进行基准值的建立，其步骤如下。

(1)将晨检仪放置于治疗床上，调节水平，表面十字线与射野中心十字线重合，将加速器机架和多叶准直器的角度调为0 °，射野大小为10 cm×10 cm，源皮距(source skin distance，SSD)为100 cm。

(2)连接电脑软件，直线加速器输出6 MV能量的X射线，剂量率为300 MU/min，输出200 MU。

(3)建立基准值，保存基准值文件，注明日期、加速器型号和X射线能量，方便以后的日常监测工作[10]。

1.4　实验数据获取

基准值建立之后，使用剂量仪、三维水箱和晨检仪对加速器的CAX、FLAT及SYM每日测量，条件同建立基准值条件，连续测量3周，记录并保存结果。以基准值作为进行归一计算偏差，设定晨检仪各项参数误差范围：CAX≤3%、FLAT≤3%以及SYM≤3%[11]。

1.5　检测参数定义

根据国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)的规定[12]计算FLAT和SYM。

FLAT的计算为公式1：

式中Mmax、Mmin分别为在100 cm的SSD和10 cm的水模体深度处垂直于中心射束轴平面上三维水箱测得射野离轴比曲线中央80%范围内的最大和最小剂量值。

SYM的计算为公式2：

式中Mx、M-x分别为在100 cm SSD和10 cm水模体深度处垂直于中心射束轴平面上均整区内关于中心轴对称的两点剂量的较大值和较小值。

1.6　数据处理

使用EXCEL 2007软件对结果进行数据处理，以基准值作为进行归一计算偏差。

2　结果

2.1　CAX剂量结果比较

剂量仪经过温度、气压校正以及国家计量院标准实验室刻度检定，结果稳定性好；晨检仪未经温度和气压校正，其结果与剂量仪结果比值归一之后有一定的波动，与基准值相比最大偏差为0.87%，最小偏差为0.11%，在规定的3%范围内，符合AAPM TG142报告规定，CAX剂量监测结果见表1。

表1　CAX剂量结果比较

2.2　FLAT监测结果比较

射野FLAT监测，分为左右方向(FLAT LR)和枪靶方向(FLAT GT)。其结果均符合国家标准GB15213-94的要求，晨检仪结果接近于三维水箱结果，与三维水箱结果比值归一之后，FLAT LR的最大偏差为0.96%，FLAT GT的最大偏差为0.48%，均在可接受范围之内，其结果见表2。

2.3　SYM监测结果比较

射野SYM监测，分为SYM LR和SYM GT。其结果均符合国家标准GB15213-94的要求，晨检仪结果接近于三维水箱结果，与三维水箱结果比值归一之后，SYM LR的最大偏差为0.40%，SYM GT的最大偏差为0.59%，均在可接受范围之内，其结果见表3。

表2　FLAT监测结果比较

表3　SYM监测结果比较

3　讨论

医用电子直线加速器的日常质量控制对确保放射治疗剂量的准确、安全具有重要的作用，因此，对直线加速器的晨检工作就显得尤为重要。照射野剂量输出特性是评价直线加速器射束的重要参数，主要包括CAX、射野FLAT和SYM。根据IEC的规定，射野FLAT定义在100 cm的SSD和10 cm的水模体深度处垂直于中心射束轴平面上最大射野的80%范围内均整区域内最大剂量点和最小剂量点的比值；SYM定义在100 cm的SSD和10 cm的水模体深度处垂直于中心射束轴平面上辐射野均整区域内关于中心射束轴对称的两点剂量的比值。在三维水箱扫描过程中，探头只采集到了左右和枪靶两条轴上的数值，而晨检仪只是采集到了这两条轴上数个点的数值，测量过程、操作步骤被简化，但测量结果显示，测得的射野FLAT和SYM准确可靠。三维水箱和晨检仪测得结果均符合国家标准GB15213-94“医用电子加速器性能和试验方法”中规定的要求，对5 cm×5 cm至30 cm×30 cm射野，辐射野FLAT≤106%，SYM≤103%。一般情况下可以将三维水箱测得结果作为加速器射野剂量学参数的标准，晨检仪监测结果较接近三维水箱结果，只是波动范围较大一些。在研究进行过程中，在每次摆位时都可能会存在摆位误差，还有电离室的不确定性，都会造成结果上的偏差，这些都将无法避免。

本研究中使用600 C/D型电子直线加速器和Blue Phantom2蓝水箱，Grattan等[13]和Kapanen等[14]经过长达数年对Varian 600 C/D型直线加速器输出剂量的分析研究，认为其输出剂量稳定，变化较小。Daniel Daniel等[15]和Akino等[16]对4种常见的三维扫描水箱对比分析，IBA蓝水箱能够提供足够的精度和可重复性。直线加速器和三维水箱的稳定和精确，为晨检仪结果的可靠性提供了一定的保障。

晨检仪结果经过调取测量软件中原始数据计算得出，并未完全依赖测量软件计算。晨检仪与剂量仪和三维水箱计算比值之后，将加速器引起的不确定度消掉，其结果仅反映晨检仪、剂量仪及三维水箱的状态。剂量仪经过国家计量院刻度标定，结果准确可靠，三维水箱的精度和可重复性也很好。因此，比值的偏差能很好的反映晨检仪的性能，各项指标偏差结果均在可接受范围之内，该晨检仪能够满足直线加速器的晨检需求。

在实际应用中，三维水箱体积大、操作复杂，不宜用于每日晨检；胶片用于检测时还需扫描、读片，过程繁琐，不能即时得到检测结果，不推荐用于日常质量控制。晨检仪用于日常质量控制时摆位时间短，操作简单，可以为每日放射治疗前对直线加速器的质量控制工作节省宝贵的时间。每日晨检后，晨检仪能够即时读出检测结果并记录保存，方便物理质量控制人员对加速器剂量学参数的监测，并可通过观察加速器晨检结果的变化情况，进行加速器性能指标稳定性回顾分析及物理质量保证分析，为直线加速器的日常维护提供依据[17]。

医用直线加速器的日常质量控制工作是保证放射治疗过程准确、安全执行的重要部分，在每日放射治疗之前，进行操作复杂、过程繁琐的质量控制工作显然已经满足不了目前的需求。晨检仪作为检测直线加速器基本剂量学参数的一体化集成设备，在进行日常质量控制时操作简单、摆位时间短，通过一次出束即可测量射野内FLAT和SYM等指标，能够实现在每日放射治疗前对直线加速器的快速质量控制，具有较好的应用前景。

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