两种检测医用电子直线加速器多叶准直器叶片到位精度的方法

孔伟，王永东，杨万福，丁伟，余文军，尚钧(通信作者)

1 宁夏医科大学总医院 (宁夏银川 750001)；2 宁夏卫生健康综合服务中心 (宁夏银川 750001)

调强放射治疗和容积旋转弧形调强放射治疗已成为治疗各部位肿瘤的主要放射治疗方法[1-2]，而肿瘤处方剂量的准确投照均需借助多叶准直器精确到位得以实现，因此，多叶准直器的到位精度将直接影响放射治疗实施的精确性。目前，对于多叶准直器的质量控制方法，国内外医院多单独利用某种方法完成，关于多种方法联合使用且彼此相互验证的情况较少[3-4]。基于此，本研究利用多叶准直器的位置已知的医科达Precise医用电子直线加速器系统中内置的射野，在同光路条件下对胶片和电子射野影像装置(electronic portal imaging device，EPID)同时照射，然后使用黑度仪测量胶片影像中多叶准直器的位置信息，利用AutoCalTM软件分析EPID影像中多叶准直器的位置信息，并对两种方法测得的数据进行比较，以探讨两种方法联合应用于多叶准直器质量控制工作的可行性，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 多叶准直器叶片到位精度的检测射野

本研究选择医科达Precise医用电子直线加速器中内置的5组已知叶片位置的射野作为多叶准直器叶片到位精度的检测射野，且均在维修模式下打开。由于EPID探测板的源皮距为160 cm，以及1～40对叶片同时打开投影到EPID时的尺寸大于探测板测量范围，因此需分三部分进行：先测量第20对叶片的到位数据，再分别测量第1～19对叶片的到位数据和第21～40对叶片的到位数据。测量第20对叶片所用的5组射野见图1～5；1～19对叶片位于第20对叶片上方，21～40对叶片位于第20对叶片下方，每组射野中1～40对叶片的位置是相同的，见表1。

图1 测量第20对叶片使用的第1组射野

图2 测量第20对叶片使用的第2组射野

图3 测量第20对叶片使用的第3组射野

图4 测量第20对叶片使用的第4组射野

图5 测量第20对叶片使用的第5组射野

表1 5组射野的叶片位置数据(mm)

1.2 测量方法

在同光路条件下，在治疗床面放置胶片并调节床高至源皮距(source to surface distance，SSD)为100 cm，且在胶片上下各放置厚度为1 cm的固体水，并打开EPID影像采集板；模拟各个射野走位，利用灯光野观察确定各个射野的有效成像面积均在胶片区域内；将EPID采集的图像传递给设备内置软件AutoCalTM进行分析，其中AutoCalTM软件使用影像灰度比例52%作为边缘判断阈值(软件内置设定比例)，而胶片得到的影像经黑度仪分析，经本研究反复测试并参考其他研究者的经验，使用灰度比例52%作为边缘判断阈值[4]，测量示意图见图6。

注：EPID为胶片和电子射野影像装置

1.3 射线束能量的选择和照射剂量的确定

由于6 MV为放射治疗中最适合的X线能量，也是目前放射治疗使用最多的射线能量，因此，本研究选用6 MV X线，参考AutoCalTM使用说明及以往研究经验，确定每个照射野出束量为70 MU[5-6]。

1.4 实验方法

首先对第20对叶片的位置数据进行影像获取，分别用AutoCalTM软件分析EPID影像，用黑度仪分析胶片，得到叶片距离辐射中心的两组位置数据，然后同样分别对第1～19和第21～40对叶片的射野影像进行分析得到该叶片距离辐射中心的位置数据。

1.5 统计学处理

2 结果

两种方法测量的1～40对叶片位置均在误差允许范围内；两种方法第5组射野的Y1方向和Y2方向、第4组射野的Y1方向的1～40对叶片的位置数据比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；两种方法得到的其他数据比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表2～3。

表2 1～40对叶片5组射野的位置数据统计

表3 1～40对叶片5组射野的位置数据差异性统计学分析

3 讨论

多叶准直器是调强放射治疗实施过程中最为复杂的部件，且可直接影响投照剂量的准确性，其中准直器叶片到位精度受到了诸多因素的影响[7-10]。Mu等[11]和李成强等[12]的研究表明，叶片随机误差对剂量分布的影响较小，叶片整体性的外扩和内收误差对剂量分布的影响较大；且在放射治疗过程中，叶片整体性的误差时有发生。医科达医用电子直线加速器多叶准直器的结构特殊，其由虚源到等中心方向分别为多叶、后备型薄片准直器(X方向)、下叶准直器(Y方向)[13]，由于叶片远离等中心，对运动位置的控制需要更加严格，因此，应对多叶准直器的叶片到位精度进行必要的质量控制。目前，国内外医院测量多叶准直器叶片到位精度的方法主要有胶片法、电离室法、电子射野影像系统法和平面探测器矩阵法等，以上均可满足多叶准直器的质量控制要求[14-19]。

本研究所使用的医用电子直线加速器实施调强放射治疗的主要方式为静态调强，在整个治疗范围和过程中，两侧叶片边界需要移动多个不同的位置，因此叶片的位置必须准确，如此才能保证计划剂量的准确投照。我们通过两种方法测得的40对叶片到位误差均等于或小于美国医学物理学家协会第142号报告(TG-142)推荐值±1 mm，两种方法测量的叶片偏差一致性也相同；通过对两种验证方法的运用和对比说明，其对于校准多叶准直器叶片到位精度均是可行的。

本研究使用已知多叶位置的射野，在同光路条件下对EPID和胶片同时照射，获取多叶准直器各个叶片的位置影像，采用相同的影像灰度阈值得到两种方法下各个叶片的位置数据并比较两者的差异，且通过数据分析软件SPSS 16.0分析比较两种方法的数据差异性，结果显示，EPID影像和软件联合应用以及胶片和黑度仪组合使用的方法均可作为多叶准直器叶片到位精度检测的质量控制方法。实践中，我们认为胶片法利于质量控制文件留档和作为设备维保循证依据且易于执行，难度较小；EPID与软件结合的方法获得的量化数据精度更高，且更便于将数据分析结果直接导入加速器进行多叶准直器叶片位置校准，目前的应用甚至可达到直接“一键式”校准多个叶片数据。

总之，两种方法的结合使用更利于保障多叶准直器叶片到位精度检测工作的可靠性，两者的互验过程更有助于发现设备存在的隐性问题，因此，对于多叶准直器质量控制和质量保证工作，建议制定合理且合适的质量控制方案，定期采用多于1种的检测方法是非常有意义的尝试和实践。