基于MPC的VitalBeam直线加速器束流一致性与准直系统性能检测

赖友群 福建医科大学附属厦门弘爱医院 肿瘤中心放疗中心 （福建 厦门 361006）

内容提要： 直线加速器的质控工作在精准放疗中起着关键作用。瓦里安推出的机器性能检测（Machine Performance Check，MPC）功能可在短时间内快速完成加速器的日检工作。本文借助MPC模块实施VitalBeam直线加速器日检工作，分析讨论VitalBeam加速器的束流一致性参数和准直系统指标的检测结果。通过第三方剂量测量设备的验证，证实MPC模块的检测工作是可信的。VitalBeam直线加速器的性能相对稳定，有助于临床肿瘤患者的精准治疗。

精准放疗中，直线加速器的质控工作至关重要。瓦里安近年来新上市的VitalBeam直线加速器是基于其智能化加速器平台创新设计全功能医用直线加速器。可快速完成质控工作，且患者治疗速度明显提升，具有独特临床应用优势。

美国医学物理学家协会第40号报告[1]和第142号报告[2]对加速器不同频度的质控（QA）作了非常详细的指导。报告中将质控工作主要分为日检、月检和年检这三个频度。其中，日检工作能快速反映直线加速器的精准度。为此，瓦里安公司推出了一款涵盖基本日检工作的产品——Machine Performance Check（MPC）。MPC可在几分钟内完成加速器的基本日检工作。

很多研究证实MPC模块用在TrueBeam直线加速器上是可行的[3-5]，但其在VitalBeam直线加速器上的可行性暂未研究。本文为研究VitalBeam直线加速器性能的稳定性和MPC模块的可信性，本文收集了2019年1月～2020年3月时间段的加速器MPC检测数据，借助IBA公司的Dose 2静电计和FC-65G指型电离室执行加速器绝对剂量的测量和刻度。分析讨论了VitalBeam直线加速器的束流一致性和准直系统指标的稳定及准确度。

1.材料与方法

1.1 MPC检测项目

MPC是一个瓦里安公司开发集成到加速器系统内的自检工具，它可以装至TrueBeam 2.0及以上版本的直线加速器系统内。MPC主要用于检测直线加速器的束流一致性、准直系统、等中心床摆位和机架旋转精度等多方面的关键性能指标。

1.2 MPC检测步骤

MPC检测主要包括检测模体摆放、界面打开、能量选取和结果查看四步。模体第一次摆放时，检测时要首先获取床值。之后检测若摆放位置不变，则无需重复获取床值。

1.3 性能指标的允许偏差值

VitalBeam直线加速器的束流一致性和准直系统各参数检测的可容忍偏差见表1。

1.4 绝对剂量测量

直线加速器绝对剂量测量借助的是IBA公司的Dose 2静电计、FC-65G指型电离室和固体水。源皮距为100cm，将FC-65G指型电离室的探头置于固体水水下5.2cm（有效测量深度）处。出束时射野开到10×10cm2，出100MU，用Dose 2测量，获取面板读数。最后利用公式1进行剂量换算，得到100MU对应的绝对剂量数值。

式中：DW—有效测量点处水的吸收剂量；M—剂量计测量面板读数；NX—电离室空气中的照射量校准因子；W/e—在空气中形成每对离子（电荷量为1个电子的电荷）所消耗的平均能量，W/e=33.97J/C；Katt—校准电离室时，电离室室壁及平衡帽对校准辐射（一般为60Co的γ射线）的吸收和散射的修正；Km—电离室室壁及平衡帽材料对校准辐射空气等效不充分而引起的修正；SW·air—校准深度水对空气的平均阻止本领比；Pu—扰动修正因子；Pcel—中心电极影响，其数值取1。

2.结果与讨论

2.1 束流一致性

束流一致性检测包括束流输出量、均匀度和中心偏移量三部分。输出量检测结果见图1。从图中可看出，加速器的输出量整体上呈现上升趋势，这主要因为随加速器使用时间的增长，束流输出量会发生波动。这属于机器运行的正常状况。说明MPC检测出的输出量大体趋势是准确的。此外，图1中a、b、c三点处输出量出现偏高现象。当剂量突然变高，且增量较大时，需对加速器实施绝对剂量校准。剂量校准后，第二天MPC检测的输出量数值明显下降，且之后一段时间内保持一个相对稳定的数值。可见MPC模块的检测结果是可信的。

图2呈现了束流均匀度稳定性检测的结果。15个月的束流均匀度稳定性数值为0.611%±0.189%。最大为1.2%，最小为0.19%。可看出束流均匀性基本保持稳定。图3反映束流中心偏移量的检测情况，15个月内的中心偏移量维持在0.275±0.101mm，最大为0.56mm，最小只有0.02mm。

束流一致性的检测结果表明VitalBeam直线加速器的束流性能较稳定，MPC检测结果是准确且可信的。

2.2 准直系统检测

2.2.1 MLC叶片精度

从图4可看出，MLC叶片的各参数基本保持稳定。A侧叶片的最大偏移量和平均偏移量分别为-0.379±0.025mm和-0.085±0.021mm。B侧叶片的最大偏移量和平均偏移量分别为-0.661±0.036mm和-0.310±0.019mm。两侧叶片的偏移量较小。检测结果表明VitalBeam直线加速器的MLC精确度较高，性能稳定，可提供更多的临床便利。

图1. 束流输出稳定性检测结果

图2. 束流均匀度稳定性检测结果

图3. 束流中心偏移量检测结果

图4. MLC中A、B两侧叶片精确度检测结果。a—A侧叶片最大偏移量；b—A侧叶片平均偏移量；c—B侧叶片最大偏移量；d—B侧叶片平均偏移量。

图5. Jaw中X、Y方向偏移量检测结果。a—X1方向偏移量；b—X2方向偏移量；c—Y1方向偏移量；d—Y2方向偏移量。

2.2.2 Jaw位置精度

图5提供了加速器铅门（Jaw）在X、Y方向偏移情况。可以看出，随时间的推移，各方向的铅门位置偏移基本趋于一致。且经计算可得出X、Y方向的铅门位置偏移量数值为：X1=-0.281±0.035mm；X2=0.185±0.024mm；Y1=-0.369±0.141mm；Y2=0.631±0.133mm。铅门的偏移量远小于各方向的可接受阈值（X方向为±1mm，Y方向为±2mm）。此结果再次验证了VitalBeam直线加速器的性能稳定性。

2.2.3 准直系统旋转精度

经MPC数据统计计算，VitalBeam直线加速器准直系统的旋转偏移量为0.123°±0.03°，其最大偏移值为0.23°，最小偏移值为0.02°。其偏移量大概维持在0.1°附近。可见VitalBeam直线加速器准直系统的旋转较为稳定且准确。

3.结论

本研究发现瓦里安公司新上市的VitalBeam直线加速器在束流一致性和准直系统方面的性能指标相对稳定，符合临床治疗要求，且可为精准放疗提供较好的设备要求。自带的MPC模块可快速并准确地完成加速器的质控工作，大大降低放疗物理师的工作负担，提高其工作效率。