Mobetron移动式术中放疗加速器剂量学参数稳定性评估*

廖雄飞，姚杏红，黎杰，张达， ，王培，谭庭强，康盛伟，郎锦义

术中放射治疗(intraoperative radiation therapy，IORT)是指在手术过程中直接暴露肿瘤或肿瘤浸润区域并进行单次大剂量照射，同时周围正常组织被屏蔽，受照剂量较低。该技术对于提高肿瘤局控率和减轻正常组织放射性损伤都具有积极的临床意义[1-2]。术中放疗于1909年首次应用于临床，发展至今已成为多种肿瘤治疗的有效手段[3-7]。

2017年4月我院引进Mobetron移动式术中放疗加速器，经过加速器安装、调试、建立有效的剂量和质量控制体系，于同年8月22日正式治疗首例患者，截止目前共治疗患者31例，收集各档能量输出剂量偏差及输出能量检测数据共50组，本研究对采集的数据进行分析，评估Mobetron加速器的剂量学参数稳定性，为临床使用提供必要的参考数据，并为同行的质量控制工作提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本院引进的可移动式IORT系统Mobetron®2000(Intraop Medical，CA)，主要由治疗单元、调制单元和控制单元三个部分组成；采用高能电子束进行治疗，具有6、9、12MeV 三档能量，输出剂量率可达330cGy/min；标称源皮距为50cm，治疗机头正下方装有射线屏蔽装置，减少射线透射。底座下方装有电动滑轮，可控制移动速度及方向。在电机带动下，机架可分别在AB平面(±45°)及GT平面(±30°)等中心旋转；同时在垂直方向升降±15cm，左右前后方向平移±5cm，如图1所示。

该移动加速器配备圆筒型限光筒，对射束进行准直。限光筒直径从3～10cm，按0.5cm递进共15个直径大小，每个限光筒匹配0°、15°和30°三个角度，配合临床需要使用，每一个限光筒均配备了0.5cm和1cm厚度的有机玻璃组织补偿片，用来改变射线照射的深度，从而改变患者体内剂量分布情况。治疗过程中，首先由医师确定照射范围及照射深度，医师选择合适的限光筒安放在需要照射的部位，然后通过一套固定装置将限光筒与治疗床连接并固定限光筒的位置，移动加速器调节加速器的机头方向和位置，利用加速器附带的激光定位系统实现射束中心轴与限光筒中心轴重合，最后在控制单元进行出束治疗。调制单元是该设备的核心部分之一，加速器绝对剂量、剂量率及能量等重要参数的调整均在调制单元进行调节，调试单元包括维修和临床两种模式，如果加速器参数出现偏差后，工程师一般先在物理模式调试，最后在临床模式再次验证调试后的结果并确定加速器的最终状态。

图1 Mobetron加速器及其组件

Figure 1. Mobetron and Its Components

1.2 测量设备及方法

在加速器安装调试阶段主要运用IBA公司二代蓝水箱配备PPC40和CC13两种型号的电离室进行数据采集及测量。测量的主要内容包括各档能量及各直径限光筒的PDD及Profile曲线，对加速器进行剂量刻度等。在日常QA、QC工作中，利用加速器附带的专用质控设备进行测量，包括0.6cc电离室，CNM剂量仪以及专用测量模体(IntraOP QA Phantom)，如图2。针对三档能量设计了三个测量模块，主要是测量深度Dmax与D50不同，具体参数见表1，组成该模体的材料是聚甲醛，密度为1.42 gm/cm3，在Dmax与D50两个点测量时，注意要进行180°翻转，即测量点在上方。

表1 不同能量对应测量模块参数

Table 1.Geometric Parameters of QA phantom

Energy6 MeV9 MeV12 MeVDmax0.95 cm1.44 cm1.64 cmD501.76 cm2.79 cm3.61 cm

图2 IntraOP QA 模体示意图

Figure 2. Dragram of IntraOP QA Phantom

加速器剂量检测主要是利用0.6cc电离室、剂量仪及QA模体测量加速器各档能量的输出剂量偏差及射线质偏差。输出剂量偏差Δ=(Dmax-Dref)/Dref×100%；其中Dref是装机验收完成时运用QA模体测量的标准数据，Dmax是日常检测时测量数据。射线质参数计算公式：Q=D50/Dmax。在加速器完成装机验收的同时，用QA模体进行测量D50及Dmax，记录此刻加速器在模体中的射线质等参数，以后加速器日检状态均以此参数作为基准。在每次检测Mobetron移动式加速器之前应该对加速器进行预热，即各档能量均预照射500MU，然后进行剂量学参数测量。按照AAPM TG72号报告[8]给出的指导意见，绝对剂量偏差应控制在±3%以内，而射线质是按照术中放疗加速器特征百分深度剂量曲线(percentage depth dose，PDD)左右各平移1mm后，射线质改变的范围。以AAPM TG72号报告为依据，利用QA模体进行测量及计算，得出6MeV电子线射线质允许误差范围为(-12.23%～12.54%)；9MeV电子线射线质允许误差范围为(-13.26%～13.75%)；12MeV电子线射线质允许误差范围为(-11.5%～11.90%)。在日常测量中，主要分为两种监测状态，一种是热机测量，即周中无术中放疗计划的状态，为了保持机器的正常运转状态，周末会对术中加速器进行热机操作，并测量加速器剂量稳定性；另一种是周中有术中放疗计划时，术中放疗当天手术之前会检测加速器状态测量各档能量剂量偏差。对术中加速器两种状态下的日常监测数据进行统计学分析，比较两种不同状态下加速器剂量学指标之间的差异。

1.3 统计学方法

采用SPSS 19.0软件对术中放疗加速器两种状态下的日常监测数据进行正态检验，若结果成正态分布则采用两独立样本的t检验；若结果是非正态分布则采用轶和检验；P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 输出剂量稳定性结果

术中放疗加速器Mobetron在两种不同状态下的输出能量稳定性监测结果如图3，图4所示。周末19次(图3)以及周中31次(图4)测量结果显示各档能量输出剂量稳定性误差均在临床允许范围内(<3%)。

图3 周末19次测量绝对剂量偏差统计图

Figure 3. Statistics of Absolute Dose Deviation by 19 Measurements at Weekends

图4 周中31次测量绝对剂量偏差统计图

Figure 4. Statistics of Absolute Dose Deviation by 31 Measurements before Each Intraoperative Radiation Therapy

2.2 射线质稳定性结果

术中放疗加速器Mobetron在两种不同状态下的射线质稳定性监测结果如图5和图6所示。周末19次(图5)以及周中31次(图6)测量结果显示其射线质偏差均在临床允许范围内；6MeV允许误差范围为(-12.23%～12.54%)；9MeV电子允许误差范围为(-13.26%～13.75%)；12MeV允许误差范围为(-11.5%～11.90%)。

图5 周末19次测量射线质偏差统计图

Figure 5. Statistics of Output Energy Deviation by 19 Measurements at Weekends

图6 周中31次测量射线质偏差统计图

Figure 6. Statistics of Output Energy Deviation by 31 Measurements before Each Intraoperative Radiation Therapy

2.3 术中放疗加速器剂量学指标统计学结果

对术中放疗加速器两种状态下三档能量的数据进行正态分布检测，符合正态分布的数据组进行两独立样本t检验分析；非正态分布数据组则进行轶和检验分析，统计学分析结果见表2。结果显示，两种状态下三档能量的监测数据差异均无统计学意义(P>0.05)。

表2 术中放疗加速器剂量学指标统计学结果

Table 2.Dosimetric Parameters inIntraoperative Radiation Therapy

VariableOutput dose deviation/%tPOutput energy deviation/%ZP6MeV(-0.25±1.27)1.550.136(3.76±5.13)1.77∗0.0770.27±0.940.54±2.889MeV(0.54±1.40)0.650.520(-4.63±6.81)1.41∗0.1590.34±1.11-3.11±5.5612MeV(-1.26±1.68)1.41∗0.159(0.47±2.64)1.37∗0.171-0.61±0.85-0.82±2.04

Data in the brackets were collected from 19 weekends;*Wilcoxon.

3 讨 论

IORT已经在多种恶性肿瘤中得到广泛使用，尤其是在胰腺癌[5, 9]、乳腺癌[10-12]、腹膜后肿瘤[13]等取得显著临床应用效果。IORT可单独应用也可以与术后外照射等技术联合应用，并可作为根治性切除的辅助治疗手段，对控制局部复发有重要作用。我院引进Mobetron移动式放疗加速器至今共治疗31例患者，其中包括胰腺癌21例、胃癌3例、乳腺癌2例、结直肠癌3例以及骨肉瘤2例。

Mobetron移动式术中加速器检测数据共计50次，检测输出剂量及输出能量误差均在允许误差范围以内，输出剂量均在±3%以内，各档电子束输出能量偏差均能满足临床应用要求，该研究结果与鞠忠建[14]、周含[15]、汪隽琦[16]等研究结果相似，充分验证了Mobetron移动式加速器剂量学参数的稳定性。术中放射治疗不同于一般的外照射，其单次照射剂量较高，剂量准确性尤为重要。为了确保剂量实施的准确性，每次术中放疗前应该对加速器进行监测，并记录当日加速器状态及剂量偏差系数，保持加速器开机状态直至术中放疗结束，在术中放疗实施过程中应该考虑该剂量偏差系数。同时应该建立完善的日常质控体系，确保Mobetron加速器的正常运转[17-18]。本研究中分两种状态对Mobetron进行剂量学参数监测，主要考虑是术中放疗手术室的环境不同，周中一般是恒温恒湿环境；而周末一般是自然环境(中央空调处于关闭状态)，两种状态下测量的输出剂量及输出能量均无统计学意义(P>0.05)，进一步验证该设备稳定性不受环境影响，建议让Mobetron移动式加速器处于恒温恒湿状态。

综上所述，Mobetron移动式术中加速器剂量学参数稳定，能够满足临床应用要求，每次术中放疗之前对术中加速器进行QA、QC检测非常重要，既能保证加速器的正常运转还能确保单次大剂量照射准确实施。

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