NMSR600医用直线加速器输出剂量稳定性的测量分析

傅洪杰

NMSR600医用直线加速器输出剂量稳定性的测量分析

傅洪杰①

目的：分析NMSR600医用直线加速器输出剂量稳定性。方法：使用9606B电离室剂量仪，按IAEA规程确定测量参数值，将吸收剂量计算公式化简成仪表读数乘以总校正因子的形式。结果：对东软NMSR600医用直线加速器51周的输出剂量测量结果统计，偏差为2%以内的达90%以上，偏差为3%以内达到98%以上。结论：东软NMSR600医用直线加速器可以满足临床对输出剂量稳定性的要求。

直线加速器；剂量；测量；稳定性

傅洪杰,男,(1971- ),本科学历，主治医师。新乡市第一人民医院放疗科，从事肿瘤放射治疗工作。

[First-author’s address]Department of Radiotherapy 1stHospital of Xinxiang, Henan 453000,China.

近年来，随着人们对疾病认识的逐渐深入，以及先进放射治疗设备的发展，使三维适形放射治疗(three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT)，调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)，影像引导放射治疗(image guided radiotherapy，IGRT)，容积弧形调强放射治疗(volumetric Intensity modulated arc therapy，VMAT)等新的放射治疗技术被先后应用到放射治疗领域，使现代放射治疗技术进入到精确诊断、精确定位、精确计划、精确验证和精确治疗的“五精”时代。现代新技术为放射治疗提供了毫米级甚至是亚毫米级的靶区定位、计划设计及剂量分布计算。因而在放射治疗过程中必须制定严格的质量保证与质量控制标准，规范操作，保证放射治疗的稳定性，提高治疗实施的准确性和精度，以便使肿瘤区域达到足够的精确的治疗剂量，而使周围正常组织和器官受照量最少，提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的放射并发症，最终提高患者生存率和生存质量[1-2]。

在放射治疗的质量保证与质量控制中，加速器输出剂量的稳定是进行放射治疗最基本的物理学因素，而治疗过程中医疗人员稍有疏忽就有可能造成剂量偏差，直接影响到靶区剂量的准确性，从而影响放疗质量。因此，直线加速器输出剂量的稳定性是肿瘤放射治疗质量保证的重要环节。本研究对国产NMS600型医用直线加速器的输出剂量稳定性进行测量分析。

1 材料与方法

1.1 被测设备

东软医疗系统有限公司生产的6 MV单光子NMSR600型医用电子直线加速器，其最大输出剂量率为400 cGy/min，多档可调。同时配置了剂量率伺服系统、独立光阑系统以及windows操作界面软件控制系统等。

1.2 测量环境与仪器

现场环境温度为15～25 ℃，大气压强为80～110 kPa，相对湿度为20%～70%。剂量仪为中国测试技术研究院9606B电离室剂量仪，其技术特点：具有温度、气压、校准因子修正功能；极化电压可调、极性可反转；宽的量程为0.0001～1999.9 Gy；优良的线性为0.2%(20 cGy/min)；重复性为0.1%(20 cGy/min)；年稳定性为0.5%(典型值)。剂量仪的电离室性能应符合有关规定的要求，经计量检定机构检定合格。所用模体为标准水模体，容积为30 cm×30 cm×30 cm。剂量仪器气压计为空盒气压表，其测量范围为80～110 kPa，最小分度值分别为0.1 kPa，经过温度、示度和补充订正后的测量误差≤0.2 kPa，注意空盒气压表的补充订正值随时间而改变，因此补充订正值不得超过6个月使用期限，超过时必须重新进行检定。

1.3 测量6 MV光子射束的辐射质(D20/D10)

检定时放射源到模体表面距离SSD=100 cm，模体表面的照射野为10 cm×10 cm，射束中心轴与光野中心重合，且与模体表面垂直。若用圆柱形电离室，电离室轴线与射束中心轴垂直；若用平行板电离室，射束中心轴垂直于平行板电离室的入射面。电离室有效测量点沿射束中心轴移动，分别测出在10 cm和20 cm处的吸收剂量为D10和D20，求出辐射质剂量比D20/ D10。实测结果 D20/D10=0.59。

1.4 测量方法

(1)校正现场温度、气压和湿度。用开放式电离室(电离室空腔内的气体和外界空气相通)在测量空气中或水模体的吸收剂量时，对剂量仪的初始读数要进行温度和气压的校正(电离室空腔的空气密度效应校正)。在测量时温度相差3 ℃，或大气压相差1 kPa时，测量结果偏差达1%[3]。因此，对温度、气压变化引起的测量误差必须予以修正，其修正因子为公式1：

式中标准温度为20 ℃，标准气压为101.3 kPa，KTP为电离室的温度和压力校正因子；t为现场测量时机房的温度，单位℃；p为现场测量时的大气压(kPa)。

对于相对湿度的校正，是源于水蒸气和空气的电子密度不同以及产生一对离子所需的能量(电离功)不同造成的。电离室工作环境中空气的相对湿度的影响一般相对较小，如电离室校准时的相对湿度为50%，而现场测量时的相对湿度在20%～70%，则相对湿度的校正通常＜1%，故在大多数情况下可忽略不计。

(2)测量有效测量点的吸收剂量。在水模体中，束流中心轴上某特定深度处有效测量点的吸收剂量(公式2)：

式中M是经过校准的剂量仪读数；Nx为照射量校准因子；W/e为在空气中形成每对离子(其电荷量为1个电子的电荷)所消耗的平均能量，W/e=33.97(J/C)；Katt为校准电离室时，电离室室壁及平衡帽对校准辐射(通常为60Co的γ射线)的吸收和散射的修正；Km为电离室室壁及平衡帽的材料对校准辐射空气等效不充分而引起的修正；Sw,air为校准深度水对空气的平均阻止本领比，其与射线能量和测量深度有关；Pu为电离室室壁和空腔对水体模中电子通量影响的扰动因子，其与射线能量、电离室室壁材料及体积相关；Pcel为电离室中心电极材料与空气不完全等效的校正因子，其与射线种类、能量以及电离室半径有关[4]。

根据吸收剂量公式(2)并计算总校准因子K的值。其中照射量校准因子单位为C·kg-1·div-1，当用伦琴R做照射量单位时，其中Nx=2.58×10-4C·kg-1·div-1；W/e=33.97(J/C)；Katt和Km由电离室厂家给出；Sw,air和水中校准深度，根据已测量6 MV光子的辐射质查表1来确定。Pu查图1；Pcel(当光子能量＜25 Mev，电离室室壁材料是石墨，中心电极材料为铝)一般数值为1。根据上述结果可将吸收剂量计算公式简化为公式3：w

在水下校准深度的吸收剂量[7]。辐射质同校准深度和Sw,air的关系见表1。圆柱形电离室的扰动修正因子Pu如图1所示。

表1 辐射质同校准深度和Sw,air的关系

图1 圆柱形电离室的扰动修正因子Pu曲线图

(3)有效测量点的确定和调整。在标准测量条件下，将电离室有效测量点置于水中校准深度5 cm处。按IAEA第277号报告[1]电离室的有效测量点不在其几何中心，对于高能光子束由几何中心向射线入射方向移动0.6 r，r为电离室的内径，电离室半径为3.1 mm，0.6 r≈2 mm，即应在保持源皮距不变的情况下，使模体的水位分别增加2 mm，将电离室的几何中心置于水下5.2 cm处，其高度应放在水模体的0刻度线处。水面距电离室有效测量点的实际深度是水面与有机玻璃壁产生的亮线的下沿处[5]。

(4)测量。加速器开机预热30 min，检查所有连锁电路、机械运动、参数设置、水气系统以及真空系统等处于正常状态准备就绪后。打开剂量仪，测量前预热15 min，电离室及水模体提前放置机房，使测量时水温与室温温差≤2 ℃，将现场气压值和水温值输入9606B剂量仪。加速器每次出束100 MU，每个数据测量3次，每次间隔1 min，取3次测量的平均值，计算剂量偏差；剂量偏差公式4：

式中DoseM0为实测值，DoseCal为标称值。标称值为86cGy，每周测量1次，共测量51周。

2 结果

2013年1月至2013年12月经过每周一次共51次的测量，其结果见表2和如图2所示。

图2 对NMS 600型医用直线加速器51周输出剂量稳定性的测量结果示意图

结果表明，6 MV、X射线的数据剂量偏差在3%以内，其中46次剂量偏差在2%以内(占90.19%)，4次剂量偏差在2%～3%之间，1次剂量偏差＞3%(占98.03%)，设备通过工程师和物理师的检修和校正后剂量偏差降至1%范围之内。美国AAPM Report 142以及国家《医用电子加速器辐射源》计量检定规程JJG589-2008规定，医用加速器输出稳定性偏差应该在3%以内，测量结果均符合标准，表明NMSR600加速器输出剂量稳定性指标能满足临床要求，符合国家标准[6-7]。

3 讨论

放疗物理师需要每周至少一次进行加速器输出剂量的校正，而有条件的科室应作为日常检查进行加速器输出剂量的校正。在日常质量保证工作中，如果发现加速器剂量出现偏差时，物理师应及时调整加速器相关参数，确保加速器的系统误差在符合国家要求的同时尽可能的小，以保证患者治疗剂量的准确性，防止患者接受照射的剂量过高或不足。如果发现加速器剂量偏差＞3%或输出剂量连续不断漂移上升时，物理师应该仔细检查设备，及时发现问题。及时关注设备运行状态，分析出现问题的原因，以助于指导机器的日常维护和对故障现象的分析[8-11]。

当加速器长时间的连续工作状态，能够导致加速器的某些电子元件过热，出现工作参量的飘移现象，最终影响医用直线加速器输出剂量的稳定性。因此，放疗物理师要定期对医用直线加速器输出剂量进行监测，及时发现其是否出现剂量偏差。

表2 对NMS 600型医用直线加速器51周输出剂量稳定性测量结果

静电计及电离室需每年定期送国家标准实验室进行标定，空盒气压表每半年要重新检定，以确保仪器的精密度和测量的准确性，尽可能地减少测量的系统误差，提高测量的精度。

综上所述，在临床上放射治疗的根本目的在于通过最大限度地提高靶区剂量准确性和减少靶区周围正常组织放射损伤，从而不断提高治疗的局部控制率，减少正常组织和器官的放射副作用。因此，提升直线加速器输出剂量的稳定性，是放疗物理师的首要任务，也是肿瘤放射治疗质量保证的重要措施。

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Measurement analysis of the dose output stability of NMSR600 medical linear accelerator/

FU Hong-jie// China Medical Equipment,2014,11(12):62-65.

Objective:To measure and analyse the Dose Output Stability of NMSR600 Medical Linear Accelerator.Methods:Use of measuring instrument is 9606B dosimeterThe parameter values of measurement are determined according to IAEA regulations, and absorbed dose calculation formula is briefed to the form that the reading of instrument multiplies cumulative correction factor.Results:Statistics of output dose measurement have been done on NMSR600 accelerator in 51 weeks. Over 90% of the measurement error is less then 2%, and over 98% (degree of confidence) of the measurement error is less then 3%.Conclusion:NMSR600 medical Linear Accelerator is able to totally satisfy the clinical requirement of dose output stability.

Linear accelerator; Dose; Measurement; Stability

1672-8270(2014)12-0062-04

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.022

2014-08-26

①新乡市第一人民医院放疗科 河南 新乡 453000