医用直线加速器等中心定位系统的质量控制方法

黄云杰

福建省医科大学附属肿瘤医院·福建省肿瘤医院 （福建福州 350014）

医用直线加速器是一种用于肿瘤放射治疗的重要医用设备。目前，市面上主流的医用直线加速器，无论是瓦里安、医科达等进口品牌，还是联影、新华等国产品牌，基本都是以等中心原理设计的。医用直线加速器的等中心精确度对于放射治疗的准确度非常重要[1-2]，而用于放射治疗时摆位参考的等中心定位指示系统的精确度亦非常重要，需要定期严格执行质量控制检测。

以往的一些关于医用直线加速器等中心质量控制的研究，仅介绍了对激光灯的检测与调整方法，其中，检测工具通常采用设备自带的前指针，方法通常参考设备安装时的调整步骤[3-6]。然而，实际上医用直线加速器用来指示定位等中心的装置不仅仅是激光灯，还包括准直器的光野十字线、指示源皮距的光矩尺，以及围绕等中心旋转的机架、准直器等运动结构。我们总结多年从事加速器质量控制工作的经验，认为在做等中心指示精确度的质量控制时，应将上述定位装置作为一个系统来检测，且应有严格的先后参考顺序。因此本研究采用的检测装置不使用针尖比较粗（通常≥2 mm）的前指针，且考虑到设备长期使用磨损、机房环境改变等因素的影响，归纳的检测与调整方法也与装机时比较烦琐的调整方法有所不同，而是考虑应用使用中的设备，且等中心的定位指示应更多地契合辐射束的中心轴。

1 检测与调整方法

本研究描述的机架、准直器角度、空间方位等检测与调整方法均基于放射治疗设备坐标系IEC61217，先通过检测和调整找出X、Y 轴平面上的等中心点位置，再确定Z 轴上的等中心点位置。为保证准确度，完整的检测流程建议参考以下顺序进行。

1.1 机架角度指示准确度的检测

由于后续有多项测试需要机架在准确的0°、90°、270°等角度完成，因此，先进行机架角度的准确度检测。检测方法较简单，即使用精度高于0.5 mm/m的水平尺，将其平整地贴合在准直器可靠的测量面上，调整机架角度使气泡在刻度线以内居中，即可保证机架角度误差范围在0.05°以内，然后检测加速器上针对机架角度的指示是否准确，指示误差应校准到小于0.1°。

1.2 光野垂直度的检测与调整

当设计、安装良好的加速器机架置于0°时，灯光野中心轴应有良好的垂直度。不同加速器灯光源位置的设计有所不同。医科达多款型号加速器的灯光源均是装在准直器的光学组件上，跟随准直器旋转；而瓦里安TrueBeam 的灯光源是安装在机头内，不随准直器转动。因此，针对两个品牌加速器的光野垂直度检测方法略有不同。针对医科达加速器的光野垂直度检测采用机头外的参考物（如固定在床面上的圆孔板），通过观察投影移动情况，调整反光透镜的3个角度调节螺钉；针对瓦里安加速器的光野垂直度检测可采用挂在准直器上的电子限光筒，通过观察十字膜的交叉点投影，直接调整光源位置；当调整至投影的180°旋转移动误差不超过0.5 mm 时，即可保证光野垂直度误差在0.05°以内。

1.3 光野十字线位置准确度的检测与调整

针对光野十字线的位置准确度，不仅仅是检测交叉点是否与准直器的旋转轴重合，还应检测X、Y 轴方向的两根线与多叶光栅、钨门的边缘是否平行。检测方法：将机架置于0°，利用限束装置打开方形射野或检测十字线专用的十字形射野，将治疗床面置于近似等中心高度即可；先将准直器置于90°，在床面上用平整的坐标纸刻度线对齐十字线和交叉点投影，并固定好坐标纸防止其移动，此时可先检测十字形与多叶光栅、钨门的平行度，然后旋转准直器至270°，观察交叉点和坐标纸参考点的误差，若误差大于0.5 mm，则应细微对半平移、旋转调整十字线膜片，然后重复以上检测步骤。当达到最大射野面积时，十字线与多叶光栅、钨门的边缘平行度误差应小于1 mm。

1.4 光野射野一致性的检测

本次研究的质量控制方法是基于加速器等中心定位系统应更准确地指示出辐射束轴位置的理念，因此，光野射野保持良好的重合性尤为重要，只有保证光野能够准确地模拟出辐射野的大小和位置，后续的一系列检测和调整才能以光野作为可靠的参考。

针对光野射野一致性的检测是通过利用显影精度很高的X 线摄影胶片测算出射野与光野之间的误差，误差应小于1 mm。此项检测应完成加速器配置的所有X 线能量的测试，并可选择多个不同大小的射野进行测试，以验证不同能量、不同射野面积时的光野射野重合性良好。若超出误差，则须由有经验的工程师综合调试靶位置、偏转磁场等束流伺服，并用水箱等工具完整测量射野均整度、对称性等射线质量指标（调试方法较复杂，此处不作详细描述）。

1.5 准直器角度指示准确度的检测与调整

在针对上述几项内容的测试中，暂不需要确保准直器的角度指示精确，但后续检测、调整激光灯的步骤则需要确保准直器的角度精确。现介绍一种既简便又有较高精确度的检测与调整方法：将机架置于0°，准直器置于0°或90°，限束装置开到最大射野，在地面上贴纸胶布标记出与机架旋转轴垂直的光野十字线的两端投影，顺时针和逆时针旋转机架约30°，观察转机架过程中投影线与标记点的重合情况，若不重合，则微调准直器角度并重新画标记点，直至转动过程中投影线与标记点完全重合，此时准直器所处角度即为准确的0°或90°。加速器上准直器角度的指示误差应校准到小于0.1°。

1.6 激光灯的检测与调整

检测激光灯指示的位置是否精确，首先需要在空间中找出准确的等中心点。上述检测与调整方法已经帮助我们确定出X、Y 轴平面上等中心点的位置，现需确定Z 轴（即垂直方向）上等中心点的位置。具体方法：在治疗床面上固定放置一根针尖直径小于0.5 mm 的指针，机架置于0°时，将针尖与光野十字线交叉点的投影重合，并将针尖的高度参考当前的激光灯指示置于近似等中心点位置，然后顺时针和逆时针旋转机架约45°，观察转机架过程中针尖与十字线交叉点的投影是否重合，若不重合，则通过升降治疗床的高度微调针尖的位置，直至旋转机架时两个点投影完全重合，针尖此时所处的位置即准确的等中心点位。

待找到准确的等中心点位置后，不仅需检测各方向激光灯垂直线、水平线在等中心点位置的指示精确度，还需检测在治疗范围内各激光线的重合度、旋转度。当需要调整时，激光灯的调整顺序一般为：先调整机房左右两侧的激光灯，然后调整机房顶上的激光灯和治疗床尾的纵向激光灯。在调整机房左右两侧的激光灯时，先调整垂直线灯源和水平线灯源的倾斜角度，通过调整倾斜角度，使一侧的激光线投射到对侧的激光灯源上，如此调整后两侧的垂直和水平激光均会在机房空间范围内有良好的重合性，然后分别将机架转至90°和270°，参考已校正过的光野十字线来调整两侧激光垂直线和水平线的旋转，与十字线重合即可，最后通过平移调整，将两侧激光线与指示等中心点的针尖对齐。对于机房顶上的激光灯与治疗床尾的纵向激光灯，调整步骤顺序同上。

1.7 光矩尺的检测

光距尺经常被用在质量验证模体摆位时指示入射面的源皮距，亦是较重要的指示等中心高度的定位装置。待“1.6”中用针尖找出准确的等中心点位置后，即可检测光距尺在源皮距=100 cm 位置的准确度，在等中心点位置的指示误差应小于1 mm。对于其他位置的检测，可使用卷尺测量针尖或床面的升降距离，对照光距尺的指示变化是否准确，其他位置的指示误差应小于2 mm。

2 实际应用

采用上述方法检测、调整的等中心定位系统，对于医科达加速器，可利用Ball-Bearing 模体和Flexmap 软件功能，对于瓦里安加速器，可利用ISOCAL 模体和MPC 软件功能，且有研究表明，以上方法均可用于验证加速器的等中心定位精确度，且结果可靠[7-9]。实际应用情况如下。

2.1 设备与材料

实验设备为我院安装的医科达Axesse 与瓦里安TrueBeam 加速器，以及LAP ASTOR 型和LAP APOLLO 型加速器专用定位激光灯。

检测材料包括高精度水平尺、1 mm 方格坐标纸、尖端直径小于0.5 mm 的直型指针、免冲洗胶片、卷尺等。

2.2 验证方法

利用检测、调整好的等中心定位系统对准测试模体上的参考刻度线摆位，并按照软件操作要求完成MV 和kV 影像照射，软件会根据获取的影像自动计算出模体摆位的位置与射束中心的误差。

2.3 验证结果

多次测试结果显示，医科达Axesse 加速器定位指示精确度误差可被控制在0.7 mm 以内（图1），瓦里安TrueBeam 加速器定位指示精确度误差可被控制在0.5 mm 以内（图2），表明将本研究所述方法用来检测、调整等中心定位系统可获得较高的精确度。

图1 医科达Axesse 加速器等中心指示精确度的测试结果

图2 瓦里安TrueBeam 加速器等中心指示精确度的测试结果

3 讨论

关于等中心定位系统的检测周期和误差，我们可以参考国家标准，也可以根据设备性能和医院实际需要，适当提高。例如，本研究各项检测指标要求大部分高于国家标准；各项检测周期，除了稳定性较好的光野射野一致性检测可每季度或半年进行1次，其余项目每周进行1次。

检测所使用的材料与方法，各有不同，且各有优缺点。例如，使用前指针寻找等中心点的方法，由于前指针的针尖较粗，指示的点不可能很精确，加之前指针结构设计问题，稍微磕碰即有可能造成指示不准，因此，每次使用前需先检测前指针的精确度，增加了工作量；使用装机时调整激光灯的方法，一般追求激光灯水平线与垂直线的绝对水平与垂直，相对烦琐，此种方法适用于新设备，但对于旧设备，由于长期使用机械磨损等问题，激光灯并不需要绝对水平与垂直，应更多地契合光野十字线（辐射束轴）。

本研究所使用的均为常用、容易获取的设备和材料，无需购买昂贵的专用检测设备，成本较低且能保证精确度较高；总结出的方法明确了各项目检测调整的先后参考顺序。依据过往经验，若各项目的检测顺序不正确，则有可能造成检测结果不正确，或需要多次反复调整，影响效率。本研究所述方法经实践证明达到了较高的调整精确度，希望能够为业内同行从事该项工作提供参考。