直线加速器无均整器模式质量控制项目与方法的探讨

程永良，吴 辉，胡志鹏，孙 丹

（1.湖北省浙安检测技术股份有限公司，湖北 武汉430000；2.江西辐射剂量检测院有限公司，江西 南昌330000）

医用电子直线加速器无均整器模式（FFF）是将加速器机头上的均整器拿掉，其具有比均整模式（FF）高2-4倍的剂量率，电子污染减少、射野外剂量少、机头散射较少等特点，该技术在21 世纪初开始应用于IMRT（调强放射治疗）模式中，并在2012 年左右开始应用于临床。相比SBRT（立体定向体部放疗），FFF 具有单次分割剂量大、靶区小、对靶区剂量的均整度要求低，可以利用较高的剂量率来缩短治疗时间以减少器官运动影响的特点，同时其对正常组织的剂量体积、靶区覆盖度等方面的评价明显优于FF 技术[1]。近些年来，FFF 模式应用于VMAT（容积旋转调强放疗）也是放射治疗研究的热点，特别是集中在食管癌、前列腺癌、肺癌的旋转容积调强治疗[2]。

从放射防护角度，Kry 等[3]通过蒙特卡罗模拟得出FFF模式的泄露辐射、十值层、墙体与患者的散射因子均比FF 模式低，在相同的能量与剂量率下，可以减少10%～20%的机房主屏蔽墙的厚度的理论。同等工作条件下，FFF 模式累积剂量低于FF 模式，但是FFF 模式下周围剂量当量率会超过国家标准的要求，建议可以对FFF 模式周围剂量当量率适当放宽[4]。同时，FFF 模式与FF 模式在相同条件下中子消退时间短，且距中心靶位点越远中子消退时间越短。加速器移除均整器后中子的消退时间与累积剂量明显降低，这有利于对工作人员与患者的放射防护，现有的加速器机房设计的防中子措施也同样适用于FFF 模式加速器[5]。因此，从放射防护来说FF 模式的机房设计可以满足FFF 模式机房的需求，不会增加对工作人员与公众的辐射影响。

目前，国内外均无有效的检测标准来规范FFF 模式的质量控制检测，作者在此谈论一下自己的看法。首先，FF 模式下测定的标定剂量与输出量的差异无法代替FFF模式下测量的数据。研究发现，加速器剂量率的变化会导致实际输出剂量变化，吸收剂量在相邻剂量率间变化相近，但不同两档剂量率中最大和最小吸收剂量率偏差较大，且IMRT 出现更明显的偏差，每一档均比三维适形偏差更大[6]，同时FFF 模式射线质与FF 模式也区别明显。

因此，为了确保质控的全面性，加速器除了FF 模式的质控指标外，建议在FFF 模式下对剂量偏差、重复性、线性（剂量、剂量率）、日稳定性、X 射线深度剂量特性、X射线方形照射野的均整度和对称性[7-8]等六项指标进行质10cm。图中横坐标为光子能量，纵坐标为一个光子在各个能量区间所占的份额，其中能谱已经对注量值进行归一。与FF 模式比较，移除均整器之后，6MV FFF 的光子平均能量下降了0.415MeV，10MV FFF 的光子平均能量下降了0.84MeV，两个能量挡位的FFF 模式中低能（能1MeV）光子所占的份额均上升了约20%。由于均整器对低能光子吸收截面较大，因此在去除均整器后，低能光子大量增加，由图可以看出FFF 模式的能谱向左移动，能谱软化明显[12]。控检测，其判别标准可参考FF 模式。对于绝对剂量的测量过程中，在电压100-300V 的条件内，TG-51 推荐的“双电压”法对FFF 模式的电离电荷符合率（pion）值依然是有效的，当静电计、电离室剂和量率发生变化时，pion值的变化较小。但随着测量深度的变化，pion 值的变化会变大，这在临床上不能忽略，如果测量深度发生变化或者设置的电压超过上述电压范围，那pion 值的计算可采纳“Jaffé-plot”的方法来验证[9]。

因FFF 模式应用的SBRT 多采用小野，因此在进行FFF 模式质控时要特别关注小野的测量，但小野准直器会部分遮挡辐射源，这会造成低能散射线减少，从而改变了射线能谱，射线能量因此提高，次级电子的射程会变长，侧向带电粒子平衡将会不存在，部分源遮挡效应和侧向电子不平衡效应使射线在水中的剂量梯度急剧变大，射线离轴曲线会呈现尖峰形状，过大的测量探头会造成平均容积效应，即探头会测量周围的低剂量区域，从而低估了小野的测量值，因此我们选用的电离室灵敏体积的边界与被照射边界的距离要满足侧向带电粒子平衡的距离要求[10]，因此小野测量建议选用尖点电离室和半导体电离室，并对选用的探头做出必要的修正。测量FFF 模式时候对于不同照射野选取电离室的选择需要额外注意，测量小野的输出因子时候，建议至少采用两种探头，相互交叉比对数据，从而提高数据的可信度。

对于射线质即与入射方向平行的平面内的测量，FFF 模式深度剂量特性可以采用测量FF 模式的方法，同时可以采用相同的方法进行描述[11]。图1 分别给出采用蒙特卡罗模拟的6MV FF 模式和FFF 模式、10MV FF 模式和FFF 模式的光子线能谱，设置的照射野为10cm×

图1 6MV FF 和FFF（a）、10MV FF 和FFF（b）（10×10）cm2 的光子线能谱

对于FFF 模式光子束离轴比（FFF-OAR）质控参数的设置，目前业内未形成统一的规范。由图2 可以看出，FFF 模式在不同照射野内分布不均匀，射野越大降低得越明显，而且FFF 模式的能谱随射野改变相比FF 模式变化较小，即FFF 模式的光子线能谱对离轴距离的依赖性低。现在业内大多数方法均采用FF 模式光子束离轴比（FF-OAR）来推导出FFF-OAR，但是这些方法存在剂量误差较大或普遍性较差或容易受到FFF-OAR 对称性和测量误差的影响等各种问题，而且均依赖于FF-OAR，对于纯FFF 光子束的设备（如Tomotherapy）并不适用[13-15]。

图2 不同照射野下FF 模式与FFF 模式的离轴比曲线

有学者采用分别由野外向野内、由野内向野外求OAR 的二次导数，连接前者的最小值和后者的最大值，其连线的中点为射野的边界，可以定义左右两侧射野边界之间的距离为剂量学射野大小。采用高斯函数对80%射野范围内的OAR 曲线进行拟合，所得的参数用于描述OAR 形状特点。该方法无需借助FF-OAR，同时得到的射野大小误差<0.11cm，射野中心误差<0.05cm[16]。

因FFF 模式多用于小野，需多关注三维水箱小野采样的设置，水箱不同步长对小野测量影响较大，对于百分深度剂量（PDD）来说，步长较小可以准确描述建成区的百分深度剂量，对于OAR 数据，由于照射野半影区域范围一般在几个毫米量级，步长过大会丢失数据，不同采样时间对小野PDD 和OAR 测量影响较小。因此在三维水箱采样时，推荐使用0.5mm 采样步长，采样时间设置为0.5s。半导体探头应该让探头的长轴与射线束中心轴平行探头放置在照射野的中心位置，如果使用的三维水箱没有对应的自动校准功能，可以在测量的深度处扫描Y轴与X 轴两条离轴曲线，然后根据水箱软件提供的中心偏差手动调整探头的中心位置。在测量以前所使用的探头一定要预热，只有充分预热才能开始测量[17-18]。

综上所述，加强对直线加速器FFF 模式下的剂量偏差、重复性、线性（剂量、剂量率）、日稳定性、X 射线深度剂量特性、X 射线方形照射野的均整度和对称性等指标的质量控制检测势在必行，同时对电离室的选取、pion 值计算与水箱参数设置时可按照本文介绍的方法进行设置。而对于OAR 数据的质量控制参数的设置，目前国内外尚无统一的检测规范，可按照上述几种方法开展日常工作，并做进一步探讨研究。