体部伽马刀质量保证与质量控制

葛　宁，辜石勇，韩栋梁

体部伽马刀质量保证与质量控制

葛宁，辜石勇，韩栋梁

目的：测量体部伽马（γ）刀换源后各项剂量学指标。方法：用PTW电离室剂量仪、球模测量焦点剂量率，Φ15、Φ30和Φ50 mm准直器输出因子，进退床过程中的附加剂量；用智能γ辐射仪、自显影胶片EBT2、焦点测量棒以及球模检测机械中心与辐射中心偏差、辐射野半高宽及半影、焦点综合定位误差、治疗计划综合剂量校准及非治疗状态下的杂散辐射。结果：机械中心与辐射中心偏差0.18 mm，焦点剂量率2.786 Gy/min，各准直器输出因子分别为0.633 5、 0.922 5和1，进退床附加剂量＜2%，Φ15、Φ30和Φ50 mm半影小于12 mm，半高宽与标定值差别分别在2、3和5 mm内，综合定位误差＜2.5 mm，各准直器单靶点剂量计划值与实测值误差＜5%，非治疗状态下的杂散辐射满足防护要求。结论：经换源调试后各项物理学参数符合国家标准，满足临床需要。

体部伽马刀；质量保证；质量控制；中心偏差；焦点剂量率；杂散辐射

0　引言

伽马（γ）刀作为多学科融合的产物，已经成为体部立体定向放射治疗的主要方法之一[1-3]。其原理是将球冠状或呈扇形排列的几十枚（18～54枚）钴源发出的细束γ射线旋转聚焦于靶区内预先布置的靶点处，给予单次较大剂量的放射治疗而达到治疗目的。Masep-GMBS型体部γ刀共25个Co60放射源，按不同的纬度（8～32°）分布在源体上，每个源由一定数量Φ1 mm×1 mm钴粒组成，经氩弧焊密封在双层不锈钢包壳中（源包壳）。整套钴源初装时活度为240.5×（1±10%）TBq（6 500×（1±10%）Ci）。源的比活度为300 Ci/g（属高比度源），初装时焦点处水吸收剂量率大于2.5 Gy/min。包括3种尺寸的准直器，直径分别为15、30和50 mm。ICRU24号报告指出，如果靶区剂量偏离最佳剂量±5%，就有可能使原发肿瘤失控，并使正常组织并发症增加。γ刀治疗小野时集束照射形成的高剂量大梯度变化突出了物理技术方面质量保证的重要性。本单位于2014年9月更换Co60放射源，按照体部γ刀机械和几何性能、剂量学参数及检查频数要求[4]进行测量并记录在册，并以此作为日常开展质保质控的依据。

1　材料与方法

1.1焦点剂量率检测

1.1.1检测材料

PTW TW31014电离室剂量仪及PTW UNIDOS静电计、Φ16 cm球形头模。

2　结果

以上8个方面的测量结果见表1～7。在钴源初装载时，3号最大准直器下Φ16 cm球形头模中心处焦点吸收剂量率为2.786 Gy/min，＞2.5 Gy/min；焦点处机械中心和辐射野中心偏差Δr=0.18mm，≯0.5mm；3种准直器的输出因子分别为0.633 5、0.922 5和1；焦平面上1、2、3号准直器辐射野半影均≯12 mm；进退床过程中的附加剂量ΔD＜2%；综合定位误差头前位Δr=0.96 mm，脚前位Δr=1.10 mm，均＜2.5 mm；单靶点剂量计划规划值与实测值误差≯5%；在距源1 m处杂散辐射引起的吸收剂量率＜20 μGy/h，距屏蔽体表面5cm杂散辐射引起的吸收剂量率＜200μGy/h。

3　讨论

我国独创的体部γ刀技术有较大的剂量聚焦优势，在治疗实质器官肿瘤，如肺癌[5-7]、肝癌[8-9]和胰腺癌[10-11]等方面获得了令人鼓舞的局控率和生存率，放射反应相对较轻，是一种安全有效的体部立体定位放射治疗技术。我国具有体部γ刀技术的完全自主知识产权，与国外同类技术和设备比，价格低廉，操作简便，治疗费用低，易于推广应用，更能满足目前我国多数地区经济基础和科技水平都相对落后的实际需要。开展临床多中心协作研究和推进临床应用的规范化进程对推进放射肿瘤事业发展具有重要意义。体部γ刀不属于远距离放疗设备，我国尚未出台相关的标准和检测规范，目前只能根据企业产品标准并参考国内外相关标准进行检测[11-12]。γ刀治疗涉及定位影像的方式、机器的机械性能、放射剂量输出、剂量计算等多个方面。其质量保证程序参考IAEA277号报告[13]、ICRU24号报告[14]、美国肿瘤放射治疗协作组织（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）的《放射治疗质量保证准则》、我国卫生部43号令《大型医用设备配置与应用管理暂行办法》及GB18871—2002[15]、GB15213—1994[16]、GBZ126—2002[17]和GBZ 128—2002[18]等一系列国家标准，使γ刀质控程序有章可循。

本单位于2008年初装γ刀治疗机，焦点位置处水吸收剂量率为2.8 Gy/min，使用至2014年后换源，

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）焦点剂量率低于1.5Gy/min，影响有效生物剂量及治疗效率，不满足国家标准。经换源后其物理及剂量学检测焦点位置水吸收剂量率、焦点处机械中心与辐射中心偏差、各准直器输出因子、进退床过程中的附加剂量、辐射野半影及半高宽、综合定位误差、治疗计划综合剂量校准及非治疗状态下杂散辐射等指标均达到出厂标准。通过初装及换源2次辐射剂量学指标检测，制订本单位体部γ刀质控日检、月检、季检、年检步骤及标准，保证了治疗质量。

[1]夏廷毅.γ（X）线立体定向放射治疗临床应用规范和治疗进展[J].中国癌症杂志，2006，16（6）：454-458.

[2]夏廷毅.全身γ刀临床诊疗指南及技术操作规范（讨论稿）[J].中国肿瘤，2006，15（8）：500-502.

[3]XIA Ting-yi.Promising clinical outcome of stereotactic body radiation therapy for patients with inoperable stageⅠ/Ⅱnon-small-cell lung cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2006，66（1）：117-125.

[4]夏廷毅，康静波，张宏志.体部肿瘤伽马刀治疗学[M].北京：人民卫生出版社，2010：96.

[5]夏廷毅，李宏奇，王颖杰，等.全身γ刀治疗不能手术Ⅰ和Ⅱ期非小细胞肺癌的临床结果[J].中华放射肿瘤学杂志，2007，16（2）：91-97.

[6]李宏奇，王颖杰，李平，等.体部γ刀治疗早期非小细胞肺癌临床观察[J].中华放射肿瘤学杂志，2012，21（4）：321-324.

[7]于得全，高宏，邵秋菊，等.体部γ刀治疗非小细胞肺癌的剂量学分布及正常组织的保护[J].医疗卫生装备，2011，32（2）：66-67.

[8]杨远游，程海明，穆晓峰，等.伽马刀治疗31例原发性肝癌门脉和/或下腔静脉癌栓临床观察[J].现代肿瘤医学，2014，22（5）：1 130-1 133.

[9]康静波，聂青，张丽萍，等.体部γ刀配合介入化疗栓塞治疗原发性肝癌的临床研究[J].中国肿瘤，2006，15（8）：515-517.

[10]夏廷毅，孙庆选，于甬华，等.体部γ刀治疗52例胰腺癌的疗效分析[J].中华肝胆外科杂志，2006，12（2）：86-88.

[11]常冬姝，李平，王颖杰，等.全身γ刀治疗局限期胰腺癌临床结果分析[J].中华放射肿瘤学杂志，2009，18（6）：470-473.

[12]陈卫辉，范才，刘德庆，等.医用立体定向γ射线体部治疗装置放疗质量保证[J].中国辐射卫生，2004，13（4）：267.

[13]IAEA.Absorbed dose determination in photon and electron beams：an adaptation of the IAEA international codes of practice[R].Austria：IAEA，1998.

[14]ICRU.Determination of absorbed dose in a patient irradiated by beams of X or gamma rays in radiotherapy procedures[R].USA：ICRU，1976.

[15]GB 18871—2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].

[16]GB 15213—1994医用电子加速器性能和试验方法[S].

[17]GBZ 126—2002医用电子加速器卫生防护标准[S].

[18]GBZ 128—2002职业性外照射个人监测规范[S].

（收稿：2015-04-14修回：2015-07-15）

Quality assurance and control of body gamma-knife

GE Ning,GU Shi-yong,HAN Dong-liang
（Department of Radiotherapy,Wuhan General Hospital of Guangzhou Military Area Command,Wuhan 430070,China）

Objective To measure the dosimetry parameters of body gamma-knife after changing the Co60sou rce. Methods Ionization chamber and spherical model were used to measure the focus dose rate,Φ15,Φ30 and Φ50 mm collimator output factors,and additional dose during the process of radiation therapy.Smart gamma radiometer,autoradiography films EBT2,focus detecting stick and spherical model were applied to measuring the deviation between the mechanical center and the center of radiation field,the full width at half maximum(FWHM)of radiation field,radiation penumbra,integrated positioning error of the radiation focus,the dosage calibration of the TPS and the stray radiation without treatment.Results The deviation between the mechanical center and the center of radiation field was 0.18 mm,the focus dose rate was 2.786 Gy/min,and Φ15,Φ30 and Φ50 mm collimator output factors were 0.633 5,0.922 5 and 1 respectively.Additional dose during the process of radiation therapy was less than 2%,and radiation penumbra was less than 12 mm and the deviations of FWHM of Φ15,Φ30 and Φ50 mm collimators were within 2,3 and 5 mm respectively.Integrated positioning error of the radiation focus was less than 2.5 mm,the dosage calibration of the treatment was less than 5%and the stray radiation without treatment met the national standard.Conclusion The dosimetry parameters of body gamma-knife after changing the Co60source meet the national standards and the clinical needs.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：91-93，105]

body gamma-knife;quality assurance;quality control;center deviation;focus dose rate;stray radiation

[中国图书资料分类号]R318.6；TH774A

1003-8868（2015）10-0091-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.091

葛宁（1982—），女，物理师，主管技师，主要从事放射物理方面的研究工作，E-mail：cindy0371@163.com。

430070武汉，广州军区武汉总医院放疗中心（葛宁，辜石勇，韩栋梁）

1.1.2检测步骤

（1）将测量支架固定在负压床固定位置；（2）将带有插板孔的球模固定在测量支架，插板平行于屏蔽门；（3）将电离室探头插入球模插板孔内，用工控计算机生成计划将电离室送入焦点位置；（4）在3号Φ50mm准直器下，辐照7～8s后开始测量，测试3次。经公式

得出焦点位置水吸收剂量率。

式中：（μen/ρ）水/（μen/ρ）有机玻璃为水对有机玻璃的质能吸收系数；Nx为电离室校准因子×2.58×10-4C/（kg·R）（1 R=2.58×10-4C/kg）；M为静电计读数；W/e= 33.97 J/C，为在空气中形成一个离子对所消耗的能量；Katt、Km为电离室壁散射及平衡非空气等效修正因子；Ktp=（273.15+t）/293.15×（101.325/P），为温度和大气压强修正因子；Kh为空气湿度修正因子；Ks为离子收集非饱和修正因子；S有机玻璃·空气为有机玻璃与空气的阻止本领比；Pu为扰动修正因子；Pcel为中心电极的非空气等效修正因子。

测量时，环境温度为23℃，大气压强为100.88 kPa，相对湿度为49.5%。3次仪表读数分别为2.711、2.715、2.712 R，平均值为2.713 R。由公式（1）计算，水吸收剂量率为2.786 Gy/min。

1.2焦点处机械中心与辐射中心偏差的检测

1.2.1检测材料

EBT2胶片、焦点测量棒、光密度计。

1.2.2检测步骤

（1）将测量支架固定在负压床固定位置；（2）将EBT2胶片放入焦点测量棒的暗盒中并打孔定出机械中心；（3）将焦点测量棒固定在测量支架，暗盒平行于屏蔽门；（4）打开Φ15 mm准直器进行辐照；（5）与屏蔽门平行、垂直平面各辐照胶片；（6）辐照后的胶片经冲洗显影，通过密度计测量后给出结果。X、Y、Z 3个方向的偏差Δx=0.01 mm、Δy=0.17 mm、Δz= 0.05 mm得到焦点处机械中心与辐射中心总偏差Δr=（Δx2+Δy2+Δz2）1/2=0.18 mm。

1.3各准直器输出因子

1.3.1检测材料

PTW TW31014电离室剂量仪及PTW UNIDOS静电计，Φ16 cm球形头模。

1.3.2检测步骤

步骤见1.1.2焦点剂量率检测步骤。分别测出3种准直器（Φ15、Φ30和Φ50 mm）在焦点位置处水吸收剂量率，并将Φ15、Φ30值与Φ50 mm准直器值作归一处理，得出各个准直器输出因子分别为0.633 5、 0.922 5和1。

1.4进退床过程中的附加剂量

1.4.1检测材料

PTW TW31014电离室剂量仪及PTW UNIDOS静电计，Φ16 cm球形头模。

1.4.2检测步骤

步骤见1.1.2焦点剂量率检测步骤。设计输出剂量在开启准直器后测量，实际输出剂量在准直器关闭仅移动床时开始测量，分别测量3种准直器在不同辐照时间内的辐照剂量，将实际输出剂量减去设计输出剂量得到附加剂量，见表1～3。γ刀在每次治疗和测量中，均要进行进/退床、准直器和源体的启动/停止、屏蔽放射源的开关体的开/关以及屏蔽门的开/关等动作，每种动作均需要一定的时间，会给患者和测试者带来一定的附加辐射剂量，称之为附加剂量或终端效应。

表11号准直器下附加剂量

辐照时间/min设计输出剂量D0/cGy实际输出剂量D/cGy附加剂量ΔD/ cGyΔD/D0（%）1 176.5180.03.51.98 2 353.0359.16.11.73 3 529.5533.00.50.09

表22号准直器下附加剂量

辐照时间/min设计输出剂量D0/cGy实际输出剂量D/cGy附加剂量ΔD/ cGyΔD/D0（%）1 257.0262.05.01.95 2 514.0520.86.81.32 3 771.0777.86.80.88

表33号准直器下附加剂量

辐照时间/min设计输出剂量D0/cGy实际输出剂量D/cGy附加剂量ΔD/ cGyΔD/D0（%）1 278.6282.53.91.40 2 557.2560.73.50.63 3 835.8840.04.20.50

1.5辐射野半影及半高宽测量

1.5.1检测材料

EBT2胶片，Φ16 cm球形头模，密度计及分析软件。

1.5.2检测步骤

（1）将测量支架固定在负压床固定位置；（2）将胶片装入球模暗盒内并将其固定在测量支架上；（3）每组准直器分别辐照XZ和YZ平面上的剂量场片；（4）处理刻度片，获得刻度曲线；（5）用刻度曲线处理剂量场胶片得出焦点剂量场分布、半影和辐射野尺寸，测量结果见表4。焦斑中心剂量的最大值为D；定义由剂量分布曲线中80%D至20%D的区域为半影区，半影区的宽度叫半影宽度，简称半影。半影越小，剂量场的边缘越陡峭，越锋利；半影越大，则剂量场的边缘越钝。γ刀焦点剂量场在某一方向的分布可能不完全对称，可有左右半影之分，分别用PL和PR表示；剂量场分布曲线50%D处的宽度叫半高宽（full width at half maximum，FWHM），FWHM反映了各准直器的焦点剂量场在X（或Y或Z）剖面的大小。

表4半高宽及辐射野半影校准结果mm

准直器坐标轴半高宽辐射野半影标准要求 实测值 标准要求 实测值PL（左）实测值PR（右）1X10±210.58≤1207.5307.79 Y15±215.58—13.5412.70 Z10±210.50≤1207.2007.96 2X25±323.62≤1210.3309.90 Y33±333.18—12.1906.43 Z25±323.70≤1208.8010.07 3X35±537.25≤1211.0010.33 Y47±548.59—03.2214.31 Z35±536.82≤1208.1307.03

1.6综合定位误差

1.6.1检测材料

EBT2胶片，Φ16 cm球形头模。

1.6.2检测步骤

（1）将胶片插入暗盒Φ16 cm球模中，用真空负压袋将球模固定在定位床某一位置，安装CT定位框架；（2）按最小层厚和层距进行CT扫描；（3）用计划系统求出球模中心即靶点位置，并计算出该位置在治疗坐标系中坐标值；（4）胶片盒中装入胶片打孔固定，装入球模并还原到定位时的位置进行曝光；（5）通过密度计测量数据后给出结果，见表5、6。其中总偏差

表5头前综合偏差（1号准直器）mm

坐标轴偏差总偏差Δr X Δx=0.170.96 Y Δy=0.88 Z Δz=0.33

表6脚前综合偏差（1号准直器）mm

坐标轴偏差总偏差Δr X Δx=0.131.10 Y Δy=0.27 Z Δz=1.06

1.7治疗计划综合剂量校准

1.7.1检测材料

PTW TW31014电离室剂量仪及PTW UNIDOS静电计，Φ16 cm球形头模。

1.7.2检测步骤

（1）用真空负压袋将球模固定在定位床上，安装CT定位框架；（2）送入CT机按最小层厚层距（1 mm）进行扫描，经放射治疗计划系统（treatment planning system，TPS）三维重建；（3）在球模中心，分别用1、2、3号准直器给定照射剂量1 000 cGy，得出照射时间；（4）将电离室插入球模插板孔内，送入靶点位置进行辐照；（5）处理数据得出结果，见表7。

1.8非治疗状态下杂散辐射

1.8.1检测材料

智能型γ辐射仪。

表7治疗计划综合剂量校准

注：1 R=2.58×10-4C/kg

准直器辐照时间/s计划剂量/cGy实测数据/R实测剂量/cGy误差/% 13491 0009.601985.5-1.45 22361 0009.679993.5-0.65 32161 0009.690994.7-0.53

1.8.2检测步骤

（1）关闭屏蔽门和所有准直器；（2）分别在距源1 m和距屏蔽体表面5 cm的球面上均匀选点，用γ辐射仪测量。