医用加速器物理特性质量控制的持续改进分析

杨玉刚齐洪志许 林尚 革*



医用加速器物理特性质量控制的持续改进分析

杨玉刚①齐洪志①许 林①尚 革①*

杨玉刚,男,(1984- ),硕士，物理师。新疆医科大学第一附属医院肿瘤中心，从事肿瘤放射物理工作。

目的：改进和完善加速器物理特性质量控制工作，以实现提高肿瘤局部控制率，减少正常组织并发症的发生。方法：使用Daily QA3晨检仪、二维电离室矩阵Mapcheck、DOSE1、FC65-G指形电离室、固体水、三维水箱及胶片等工具，对医用加速器的物理特性进行质量控制监测。结果：通过对持续改进医用加速器物理特性的质量控制工作，使得输出量误差均在3%以内，有效监测出因部件老化而引起的物理特性的改变。结论：医用加速器物理特性质量控制工作持续改进后，可规范和便捷地完成质量保证(QA)工作，并可认识和评估放射治疗中的风险，以防止或控制潜在隐患，有效保证放射治疗的安全性和准确性。

医用加速器；物理特性；质量保证；质量控制；质量检测；持续改进

①新疆医科大学第一附属医院肿瘤中心 新疆 乌鲁木齐 830054

[First-author’s address] Department of Cancer Center, First Affiliated Hospital, Xinjiang Medcial University, Urumqi 830054, China.

放疗治疗是临床肿瘤治疗不可或缺的治疗手段之一，因而有越来越多的医疗机构购置医用加速器实施精确放射治疗。精确的放射治疗技术是在肿瘤区域给予足够的、精确的治疗剂量，在提高肿瘤控制率的同时降低周围正常组织和器官受照剂量，减少正常组织的辐射并发症[1]。医用电子直线加速器是目前高新的放射治疗设备，其物理性能直接关系到放射治疗的效果，要求最后达到肿瘤区域的剂量必须控制在允许的误差范围之内，而超剂量照射会引起不可逆的辐射损伤，甚至会加重病情；若剂量不足，则不能达到治疗的效果，增加肿瘤局部复发率。因此，加速器物理特性的质量保证显得尤为重要。为此，本研究对医用加速器物理特性质量控制的持续改进开展进一步分析探讨，以实现提高肿瘤局部控制率，减少正常组织并发症的发生。

1 医用直线加速器物理特性

加速器物理特性的质量保证(quality assurance，QA)包括输出剂量、百分深度剂量(percentage depth dose，PDD)、射线质、对称性、平坦度、光野一致性及输出因子等主要技术指标。医用直线加速器作为实行放射治疗的主要设备，能否做好QA和质量控制，使之可靠稳定地运行，是保证高质量放射治疗精确实施的前提条件[2]。

1.1 监测仪器

加速器物理特性QA监测仪器：①Daily QA3晨检仪(日常质量保证检测仪）和二维电离室矩阵Mapcheck(Nuclear公司)；②DOSE1、FC65-G指形电离室、固体水、三维水箱和胶片(IBA公司)。

1.2 加速器物理特性的技术指标

1.2.1 加速器输出量的QA

加速器输出量的准确性直接影响肿瘤组织和周围正常器官的吸收剂量。光子线和电子线每日监测输出量的稳定性误差＜3%，每月监测＜2%，每年检测＜±1%。通过使用Daily QA3晨检仪监测加速器每日的输出量的稳定性，使用DOSE1、FC65-G指形电离室监测加速器每月和每年输出量的稳定性[3-5]。

1.2.2 PDD和射线质的QA

患者或体模内的中心轴剂量通常在最大剂量深度Zmax处归一为Dmax=100%，并称为PDD[1]。PDD每年检测1次，相对基准值误差值＜1 mm[6]。射线质的大小反应了射线能量的大小。X射线质可以用10 cm×10 cm射野在标称源皮距下10 cm深度处水模体内的PDD值表示，也可用水下10 cm和20 cm的PDD比值(D20/D10)表示。电子线的射线质用电子线PDD曲线上Zmax远侧50%剂量所对应的深度(R50)表示，相对基准误差＜1 mm。PDD和射线质用Daily QA3晨检仪和三维水箱进行监测。

1.2.3 平坦度和对称性的QA

平坦度和对称性是加速器物理特性的重要指标，是反映加速器工作性能的标准。平坦度是在射野宽度中央80%范围内寻找最大剂量Dmax和最小剂量Dmin的值，用F=100×(Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin)表示。对称性的指标为在射野剂量分布曲线上与中心轴距离对称的任意两点的剂量相互差别＜3%。平坦度和对称性每月和每年监测值相对于基准值改变＜1%。平坦度和对称性使用Daily QA3晨检仪、二维电离室矩阵Mapcheck和三维水箱进行监测。

1.2.4 光野一致性的QA

加速器灯光野的大小与辐射野的大小误差应＜2 mm或者一边的1%，每月使用胶片监测1次。Daily QA3晨检仪做每日监测。

1.2.5 输出因子的QA

射野输出因子是不同射野在空气中输出剂量率与参考射野(10 mm×10 mm)在空气中输出剂量率之比。每年光子线以＜4 cm×4 cm射野的输出因子误差＜2%、＞4 cm×4 cm射野的输出因子误差＜1%的指标使用三维水箱进行监测。

2 医用直线加速器监测结果

2.1 输出量的QA监测

使用Daily QA3晨检仪和DOSE1、FC65-G指形电离室可以有效的完成加速器输出量QA工作。2014年以6 MV光子线和6 MeV电子线为例，通过Daily QA3晨检仪对加速器每日输出量的监测。其结果显示，6 MV光子线17 d误差＞2%；无误差＞3%的现象；6 MeV电子线28 d误差＞2%，无误差＞3%的现象。DOSE1、FC65-G指形电离室对加速器校对6 MV光子线和6 MeV电子线为例准测量45次，月检12次，其中实测出误差＞2%有53次，其中Daily QA3晨检仪监测3次为人为操作误差引起(如图1、图2所示)。

图1 Daily QA3对6 MV光子线输出量监测图

图2 Daily QA3对6 MeV电子线输出量监测图

2.2 PDD和射线质的QA监测

通过三维水箱对PDD的QA监测结果显示，6 MeV、9 MeV及12 MeV电子线监测值与基准值的误差均＜1 mm，6 MV光子线监测3次，其中一次是维修加速器电子枪后测量的数据。维修之后虽然R100和射线质相差不大，但是整个曲线的后半部分有上扬的趋势，这样与放射治疗计划系统(treatment planning system，TPS)计算输出的剂量会产生相应的误差，在临床表现为肿瘤周围正常组织实际的受量要高于TPS所评价的受量(如图3所示)。

图3 百分深度剂量监测图

2.3 平坦度和对称性的QA监测

使用Daily QA3晨检仪和二维电离室矩阵Mapcheck可以方便快捷的完成加速器平坦度和对称性的QA工作，并有效监测出3月因加速器部件老化而引起的物理特性的改变。Daily QA3晨检仪对加速器6 MV光子线平坦度和对称性的监测如图4所示，二维电离室矩阵Mapcheck对加速器射野平坦度和对称性监测如图5所示。

图4 Daily QA3对加速器

2.4 光野一致性的QA监测

图5 Mapcheck对加速器

使用免冲洗胶片可以很好地完成光野一致性的QA工作，并且可以多次使用，如上月监测10 mm×10 mm的射野，下月监测15 mm×15 mm的射野，在方便QA监测的同时也可降低经济成本。同样Daily QA3晨检仪也可以对加速器光野一致性进行每日的监测，有效的保证了每日放射治疗准确性(如图6所示)。

图6 胶片对加速器6 MV光子线光野一致性监测图

2.5 输出因子的QA监测

通过三维水箱对射野输出因子进行QA监测，监测值与TPS的基准值基本无偏差(如图7所示)。

图7 三维水箱对加速器6 MV光子线输出因子监测图

2.6 质量控制监测的优缺点

Daily QA3晨检仪在检测中的优点为摆位简单、操作方便及用时少；缺点为监测点少，不能够监测对角线及区域的平坦度对称性，不能监测较大射野和较小射野。二维电离室矩阵Mapcheck的优点为摆位简单、操作方便、用时少、能够监测对角线及区域的平坦度对称性；缺点为监测射野范围受限，不能监测各种大小射野的平坦度和对称性。三维水箱监测的优点为能够监测各种射野的平坦度和对称性，同时能够监测半影的大小、百分剂量深度及输出因子等；缺点为摆位、操作复杂且较为费时。

3 讨论

Daily QA3晨检仪作为加速器物理特性QA监测设备，其摆位简单，同时能够监测输出量、平坦度、对称性和射线质等主要技术指标，在很短的时间方可完成，方便频繁的日常监测工作[7-8]。在Daily QA3晨检仪的监测工作中基准值的建立，摆放的水平度以及温度、气压值是影响其测量的准确性。因此，在日常监测中如果出现较大的偏差，先从上述方面检查。若检查以上因素均为准确，则需要在三维水箱下对加速器进行维修和调整[9-13]。

物理质量控制人员可通过Daily QA3晨检仪和DOSE1、FC65-G指形电离室及时准确的调节加速器的输出量，有效的确保当日放射治疗剂量的安全可靠。Daily QA3晨检仪可以监测加速器的输出量，但是不能对加速器进行绝对剂量的校准。对加速器绝对剂量进行校准时，必须要使用经过国家标准实验室标定过的电离室和辐射剂量仪进行校准。

Daily QA3晨检仪、二维电离室矩阵Mapcheck和三维水箱均可很好地作为加速器平坦度和对称性的监测工具。面对临床工作繁重，物理人员少的情况下采用Daily QA3晨检仪完成加速器QA日监工作，二维电离室矩阵Mapcheck完成加速器QA月检工作，三维水箱完成QA年监测工作和加速器重大维修后的监测工作，可以很好地保证加速器平坦度和对称性的质量控制工作。

加速器能量需有较大校正时必须要对加速器各能量的物理特性进行监测。如果监测值和TPS的基准值有误差时，需TPS输出计划值与实际测量值进行比对，要求维修工程师调节加速器使其参数与基准值相符。维修后无法将调节参数与TPS基准值相符，且误差较大时需对加速器重新进行数据采集，然后对TPS的数据重新拟合。在日常的QA监测中，一些物理特性的改变是因为加速器一些原件老化或者故障引起的。3月份加速器的对称性明显的改变是由于加速器电子枪故障而引起的，可根据日常QA监测判断一些加速器的故障，提前预备相关配件避免出现故障时因无配件耽误患者的正常治疗[14-15]。

4 结语

目前，调强放射治疗、图像引导放射治疗、自适应放射治疗以及立体定向放射治疗等技术的发展，对加速器物理特性质量保证和质量控制的要求也越来越高，加速器物理特性的稳定性是实施精准放射治疗的前提之一[16]。

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Retrospective analysis on quality control of physical characteristics of medical accelerator

YANG Yu-gang, QI Hong-zhi, XU Lin, et al// China Medical Equipment,2016,13(2):42-45.

Objective: To improve quality control of physical characteristics of medical accelerator for improving the tumor control rate and reducing the complications.Methods: Use Nuclear company's Daily QA3 morning check meter, two-dimensional matrix Mapcheck ionization chamber; IBA company DOSE1, FC65-G refers to monitor the quality control of physical characteristics of medical accelerator.Results: Through the continuous improvement of medical accelerator physics quality control, the output error is within 3%, and monitored the changes caused by burn-in.Conclusion: After continuous improvement, it can finish the quality control instantly, and recognize and evaluate the risk in radiation therapy, and prevent or control the potential risks in advance, effectively guarantee the accuracy of radiotherapy.

Medical accelerator; Physical characteristics; Quality assurance; Quality control; Quality monitoring; Continuous improvement

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.013

290576002@qq.com

1672-8270(2016)02-0042-04

R197.39

A

2015-07-13