医用外置多叶光栅的性能和特点

刘丰华 戴国胜 何自怀 贺州市人民医院 放疗科 （广西 贺州 542899）

多叶光栅又称多叶准直器，是医用电子直线加速器的关键部件，是实现肿瘤精确放疗的必要条件。多叶光栅的工作原理是通过小电机控制叶片的走动形成治疗射野，射线通过射野到达肿瘤位置，达到治疗的目的。多叶光栅按照其安装的位置分为内置多叶光栅和外置多叶光栅。现在出厂的加速器基本上都是配备了内置多叶光栅，但是还有一些比较旧的机型配置的是外置多叶光栅，本院的KB1800型加速器配备的是外置多叶光栅，其型号为DMLC，其性能和特点具有代表性。

1.DMLC多叶光栅的基本结构

多叶光栅的构成单元是单个叶片，由钨合金制成，叶片宽度为叶片两侧面间的宽度，叶片的长度为平行于叶片运动方向的叶片的物理长度，叶片的高度为叶片顶面和底面间的物理高度。DMLC多叶光栅由51对钨合金叶片组成，分布在A边和B边，运动方向为X轴方向。光栅叶片的物理厚度分为1.63mm、2.16mm、3.07mm三种，其在等中心的投影宽度分别为3.1mm、4.2mm、6.0mm。中间位置叶片最薄，两边的叶片最厚。叶片长度为12.4cm，叶片的高度为7cm，而且上表面的宽度小于下表面的宽度，上下面呈梯形机构。叶片间采用凹凸槽的结构设计，相邻叶片的凸槽和凹槽彼此镶嵌在一起，不让射线直接通过，大大降低了射线的漏射率。

2.DMLC多叶光栅的安装位置

DMLC多叶光栅替代了原来射野挡块托架的位置，成为三级准直器，直接位于二级准直器（下光阑）的下方。外置的多叶光栅相对独立，不集成与加速器控制系统，出现故障便于维修。不足之处是增加了治疗机臂的重力负荷，DMLC多叶光栅重35kg，安装时必须在机架另一端增加同样重量的配重，导致整个机架承受的重量增加了70kg。安装完毕后等中心至光栅上表面的距离为50.8cm，比原装带托架使用时治疗距离增加，提高了摆位的效率。

3.DMLC多叶光栅叶片的控制

主板两块sideA和sideB，提供电源和控制信号。

小电动机（微型直流伺服电机DC15V）和丝杆102组，每组电机和丝杆连接一根叶片，A边和B边各51组，形成射野时小电机高速旋转由丝杆带动叶片移动，移动速度大于10mm/s。每块主板设置有64个信号通道，当有信号通道损坏时可以启用备用通道。

大电动机，sideA和sideB各有两个大电机，控制sideA和sideB两边的叶片整体移动，每个大电机配备一个DC24V的电磁制动器。叶片的整体移动提高了工作效率，同时可以形成过中心的不规则射野。

光纤放大器，通过发射和接受激光信号用来判定叶片的初始化位置，如有叶片走位错误便会报错。光纤放大器发射端激光的光亮度必须在5000以上，如果亮度低于此值则必须把亮度调高或者更换光纤放大器。

4.DMLC多叶光栅控制文件的生成

DMLC控制文件包括两部分，DMLC叶片位置生成文件和DMLC叶片位置驱动文件，前者是将治疗射野的大小和边界翻译成DMLC相应叶片的位置，生成叶片位置文件。后者是将生成的叶片位置文件转换成叶片位置驱动文件，由DMLC的控制计算机完成。实际操作过程是，由计划系统TPS生成计划文件，再把计划文件通过网络传输到DMLC控制电脑，由DMLC控制软件来实现DMLC射野的走位，包括叶片的控制逻辑、叶片的速度控制、叶片位置的监测，还包括患者信息、射野个数、上下光阑的开合大小、机架角度、机头角度等。

5.DMLC多叶光栅的质量控制

DMLC作为一种准直器，具有常规准直器的一切性能指标，包括旋转中心轴与射线束中心轴的符合性，DMLC形成的照射野与灯光野的符合性，DMLC本身及相邻叶片间、相对叶片合拢时的漏射线等都符合放疗质控要求。由于DMLC的叶片是独立运动的，每个叶片的到位准确性，必须对每个叶片逐一检查。

5.1 叶片的标定

步骤1：点击DMLC多叶光栅控制软件“Leaf Thickness”界面，然后点击叶片控制界面上的按钮“Run”。光栅会走成一个厚度标定的形状（见图1）。

步骤2：测得光栅叶片的数值为W1：23.9cm，W2：7.2cm，W3：5.7cm。

步骤3：测完W1、W2和W3后，点击“Creat calibration fle”，创建一个新的标定文件，将所测得的值输入界面中相应的空格内。

图1. 光栅厚度标定

步骤4：点击按钮“Save selected calibration fle”，叶片厚度就会被自动计算和保存。

步骤5：系统计算得到叶片等中心厚度：

第20、22、24、26、28、30、32（共7片）片：3.1mm（物理值：1.63mm）；

第17～19、21、23、25、27、29、31、33～35片（共12片）：4.2mm（物理值：2.16mm）；

第1～16、36～51片（共32片）：6.0mm（物理值：3.07mm）。

5.2 叶片位置标定

步骤1：将治疗床升至等中心处，在床上固定一张毫米刻度纸，以mm为单位，以黑十字中心为原点，画一个直角坐标系。

步骤2：点击“Cal.verify”界面，设置“Step Value”为4.8mm，系统会给出指定的34个物理位置，将叶片分别走到这些位置，并在刻度纸上读出等中心位置的值，记录在表格中。

步骤3：选择前面创建的标定文件，将这些值输入“Cal.verify”界面中，点击按钮“Save selected calibration fle”，叶片位置就会被自动计算和保存。

步骤4：从计划系统中输出一个不规则MLC文件，并打印该适形等中心平面图。在DMLC控制程序中运行该MLC文件，得到该适形走位的光野形状，将其与打印出来的适形图相对比，如果重合，表示标定正确，如不重合，重复步骤1～3，直到该适形图与光野走位一致为止。实际测量叶片走位最大误差＜0.5mm。

5.3 剂量验证（用8MVX线测量）

5.3.1加装外置多叶光栅的加速器必须重新做剂量标定（误差不得超过2%）步骤1：水箱摆放在治疗床上，调整治疗床至SSD=100cm。步骤2：射野设为10cm×10cm，用光野来对准水箱上的方框。

步骤3：电离室放在水下最大剂量深度处，在加速器上出100MU实施照射，测量吸收剂量（理论上应该等于100cGy）填入下表，允许误差不得超过2%，否则需重新标定加速器剂量，直至误差满足要求为止。见表1。

5.3.2三维适形计划（3DCRT）绝对剂量验证（误差不得超过3%）步骤1：制定一个三维适形计划，处方剂量为200cGy。步骤2：布5个适形野，SAD=100cm，在等中心上设置1个POI。

步骤3：计算射野跳数，输出DMLC驱动文件。

表1. 剂量标定

表2. 三维适形计划的剂量使用

表3. 静态调强计划的剂量使用

步骤4：对三维适形计划的剂量使用电离室测量，将计算得到的剂量值与电离室测得的值进行比较。见表2。

5.3.3静态调强计划（IMRT）绝对剂量验证（误差不得超过3%）步骤1：制定一个静态调强计划，处方剂量为200cGy。步骤2：布5个野，SAD=100cm，在等中心平面或轴上设置1个POI。

步骤3：计算优化剂量，输出DMLC驱动文件。

步骤4：对静态调强计划的剂量使用电离室测量，将计算得到的剂量值与电离室测得的值进行比较。见表3。

5.3.4静态调强计划相对剂量验证

静态调强计划相对剂量的80%剂量线的面积重合率应超过90%。

步骤1：修改3.3计划的处方剂量为80cGy。

步骤2：重新输出对应的光栅驱动文件。

步骤3：将胶片夹入模体之间，与CT片平行放置，位于等中心所在CT层面。将夹有胶片的体模重新摆位，在加速器上实施该逆向调强计划。

步骤4：冲洗胶片后，将冲洗出的胶片输入验证系统，计算出胶片的80%等剂量线，计算80%等剂量线包围的面积Sr。

步骤5：将计划系统计算的80%等剂量面积Sp与实际照射的胶片测量的80%等剂量面积Sr按空间位置重叠，计算两者的重合面积Sc和面积重合率ΔS。见表4。

表4. 静态调强计划相对剂量验证

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