QA BeamChecker Plus在醫(yī)用加速器日檢質(zhì)控中的使用及性能評(píng)價(jià)

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療科，廣東汕頭515031)

陳 泓，吳麗麗(通訊作者)，林 浩

精確放射治療技術(shù)靜態(tài)調(diào)強(qiáng)和旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)在給予腫瘤區(qū)域足夠的、精確的治療劑量的同時(shí)，減少周圍正常組織和器官受照劑量，提高腫瘤控制率、減少正常組織的放射并發(fā)癥。為了保證精確放射治療的安全和有效， 必須對(duì)整個(gè)治療計(jì)劃進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確的執(zhí)行，完成治療的全過(guò)程需要實(shí)施質(zhì)量保證(QA)。其中，加速器劑量輸出特性的質(zhì)量保證是一個(gè)重要的方面。許多劑量誤差可以

通過(guò)對(duì)加速器性能進(jìn)行定期的質(zhì)量控制(QC)加以解決，包括定期對(duì)加速器的輸出劑量、平坦度、對(duì)稱性、光野與射野重合性、半影等主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段要用到多種測(cè)量?jī)x器，如：靜電計(jì)與電離室、二維矩陣探測(cè)器，模體、膠片等，檢測(cè)過(guò)程比較繁瑣，耗時(shí)耗力同時(shí)缺乏系統(tǒng)性，很難實(shí)現(xiàn)加速器性能的日檢質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。本部門自2012 年引進(jìn)了美國(guó)Standard Imaging 公司的晨檢儀QA BeamChecker Plus(QABC+)，為開(kāi)展日常的加速器劑量輸出特性質(zhì)量保證工作提供了很大的方便，取得了比較滿意的效果。

1 儀器組成與工作原理

晨檢儀QA BeamChecker Plus是由平行板電離室探測(cè)器組成，電離輻射信號(hào)經(jīng)電子線路處理，通過(guò)內(nèi)置軟件比較測(cè)量所得的加速器輸出量、平坦度、對(duì)稱性等主要技術(shù)指標(biāo)與基準(zhǔn)值(baseline)的差異，判斷其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 從而達(dá)到質(zhì)量保證目的。QABC+總共由8個(gè)平行板電離室探測(cè)器組成，其中位于中心軸的1 個(gè)電離室測(cè)量輸出劑量的穩(wěn)定性； 位于X 軸和Y 軸上離中心7.5cm 的4 個(gè)電離室探測(cè)器測(cè)量照射野平坦度和對(duì)稱性；另外3 個(gè)電離室檢測(cè)射線質(zhì)。測(cè)量時(shí)，內(nèi)置的傳感器自動(dòng)完成溫度和氣壓的補(bǔ)償修正。該儀器可檢測(cè)直線加速器60Co-25MV-X 射線及6-25MeV電子線的中心軸劑量穩(wěn)定性、平坦度及對(duì)稱性穩(wěn)定性:光子線測(cè)量面具有3. 5cm 厚的水等效材料，電子線測(cè)量面具有1. 5cm 厚的水等效材料。

2 QA BeamChecker Plus基準(zhǔn)值的建立

使用前，首先要對(duì)QABC+進(jìn)行標(biāo)定，建立加速器能量模式各項(xiàng)參數(shù)的基準(zhǔn)值，并設(shè)立質(zhì)量保證計(jì)劃。以TrueBeam加速器 的6MV-X線為例，具體操作步驟包括：(1)調(diào)校加速器符合各項(xiàng)性能指標(biāo)；(2)定義質(zhì)量保證計(jì)劃；(3)標(biāo)定光子線和電子線能量；(4)建立用來(lái)比較每次檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量保證誤差標(biāo)準(zhǔn)，(5)設(shè)立擺位條件：將QABC+的X線測(cè)量面向上放置于治療床，上方電離室朝向機(jī)架，調(diào)整儀器放置水平，設(shè)置機(jī)架、多頁(yè)準(zhǔn)直器和治療床角度為0°，開(kāi)野大小20×20cm2，源皮距SSD=100cm，射野中心十字線對(duì)準(zhǔn)QABC+的十字線，激光線分別與晨檢儀側(cè)面的十字線對(duì)齊。(6)連接電腦軟件測(cè)量，以400MU/min的劑量率出束200MU，讀取數(shù)據(jù)，建立中心軸劑量、平坦度，軸向?qū)ΨQ性和橫向?qū)ΨQ性的基準(zhǔn)值，同時(shí)產(chǎn)生針對(duì)該臺(tái)加速器的6MV-X線產(chǎn)生唯一的識(shí)別碼，在后續(xù)測(cè)量中QABC+無(wú)須連接電腦軟件，直接通過(guò)該識(shí)別碼確認(rèn)TrueBeam的6MV-X線，實(shí)現(xiàn)無(wú)線獨(dú)立測(cè)量，方便快捷。

3 QA BeamChecker Plus日檢流程

完成以上準(zhǔn)備工作后就可以快捷地進(jìn)行日常的加速器日檢工作，以基準(zhǔn)值為參考，將后續(xù)測(cè)量的結(jié)果與其進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)加速器各項(xiàng)參數(shù)的變化。首先，開(kāi)機(jī)預(yù)熱儀器使之與治療室達(dá)到熱平衡。按預(yù)設(shè)要求為儀器擺位，按預(yù)設(shè)要求設(shè)置加速器照射參數(shù)，檢查無(wú)誤后進(jìn)行照射。照射結(jié)束后，實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果和基準(zhǔn)值自動(dòng)比較，如果某一項(xiàng)指標(biāo)超出閾值，會(huì)以紅燈警示，同時(shí)顯示錯(cuò)誤代碼，如ASM ( 軸向?qū)ΨQ性)報(bào)警，CST ( 中心軸劑量穩(wěn)定性)報(bào)警。這時(shí)，物理質(zhì)控人員可以根據(jù)具體情況做出調(diào)整加速器參數(shù)重新測(cè)量或測(cè)量通過(guò)的決定。相關(guān)測(cè)量結(jié)果會(huì)自動(dòng)存入QABC+，電腦軟件可通過(guò)數(shù)據(jù)線讀取并存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果，以便日后進(jìn)行加速器性能指標(biāo)穩(wěn)定性回顧分析及物理質(zhì)量保證分析。

4 QA BeamChecker Plus檢測(cè)參數(shù)的定義

QABC+檢測(cè)內(nèi)容包括以下四個(gè)參數(shù)，中心軸劑量穩(wěn)定性，平坦度偏差，軸向?qū)ΨQ性偏差和橫向?qū)ΨQ性偏差。

4.1中心軸劑量穩(wěn)定性定義：[M(t)-M(t0)]/M(t0)(1)

4.2平坦度偏差定義平坦度計(jì)算公式F=(Mmax-Mmin)/(Mmax+Mmin)，(2)

平坦度偏差計(jì)算公式：[F(t)-F(t0)]/F(t0)(3)

4.3軸向?qū)ΨQ性偏差定義軸向?qū)ΨQ性計(jì)算公式：SA=(Mtop-Mbottom)/(Mbottom)(4)

軸向?qū)ΨQ性偏差計(jì)算公式：[SA(t)- SA(t0)]/SA(t0)(5)

4.4橫向?qū)ΨQ性偏差定義橫向?qū)ΨQ性計(jì)算公式：ST=(Mright-Mleft)/(Mleft)(6)

橫向平坦度偏差計(jì)算公式：[ST(t)- ST(t0)]/ST(t0)(7)

其中M(t)是經(jīng)溫度氣壓校準(zhǔn)的中心電離室日檢讀數(shù)，M(t0)是中心電離室基準(zhǔn)值讀數(shù)；Mmax是上、下、中心、左、右五個(gè)電離室讀數(shù)的最大值，Mmin是上、下、中心、左、右五個(gè)電離室讀數(shù)的最小值；F(t)是平坦度日檢讀數(shù)，F(xiàn)(t0)是平坦度基準(zhǔn)值；Mtop是上方電離室讀數(shù)，Mbottom是下方電離室讀數(shù)；SA(t)是軸向?qū)ΨQ性日檢讀數(shù)，SA(t0)是軸向?qū)ΨQ性基準(zhǔn)值。Mright是右方電離室讀數(shù)，Mleft是左方電離室讀數(shù)；ST(t)是橫向?qū)ΨQ性日檢讀數(shù)，ST(t0)是橫向?qū)ΨQ性基準(zhǔn)值。

QABC+采用不同于ICRU定義的對(duì)稱性計(jì)算方法，在計(jì)算對(duì)稱性時(shí)沒(méi)考慮中心軸劑量，可能是考慮到3.5 cm 深度處射野離軸曲線呈“horn 形分布”。但如此設(shè)計(jì)減小了該設(shè)備的質(zhì)量，使用更方便。

5 QA BeamChecker Plus 臨床經(jīng)驗(yàn)

以TrueBeam 的6MV-X線為例，在2012年9月-2014年2月共采用QABC+進(jìn)行307次日檢測(cè)量，其中18次報(bào)CST錯(cuò)誤，提示中心軸劑量超過(guò)預(yù)設(shè)誤差范圍，需物理質(zhì)控人員進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，4次是由于QABC+溫度氣壓傳感器故障引起，QABC+需送廠家維修。13次是由于加速器故障，出現(xiàn)劑量連鎖，導(dǎo)致輸出劑量低于預(yù)設(shè)劑量引起CST報(bào)警，清除連鎖，重新進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果通過(guò)測(cè)試，同時(shí)報(bào)設(shè)備維修科對(duì)加速器進(jìn)行維修調(diào)試，解決加速器劑量連鎖問(wèn)題。2次由于擺位錯(cuò)誤引起報(bào)警。剔除4次測(cè)量?jī)x器故障和2次擺位錯(cuò)誤的結(jié)果，307次日檢測(cè)量結(jié)果顯示加速器TrueBeam的6MV-X線劑量穩(wěn)定性的通過(guò)率為96%，該能量模式光子束運(yùn)行非常穩(wěn)定，符合臨床治療要求。

6 用QABC+進(jìn)行加速器劑量輸出特性質(zhì)量保證的優(yōu)點(diǎn)

6.1集成化設(shè)計(jì)，把加速器的輸出量、平坦度、對(duì)稱性等主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)功能整合為一體，多種檢測(cè)指標(biāo)通過(guò)單次測(cè)量即可得到，操作簡(jiǎn)單，提高工作效率。

6.2實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，擺位簡(jiǎn)單，方便快捷。傳統(tǒng)的熱釋光劑量?jī)x或膠片法每次檢測(cè)后，需要刻度退火測(cè)量或經(jīng)過(guò)洗片、黑度計(jì)讀數(shù)等工序， 耗時(shí)耗力才能得出結(jié)果，而電離室和二維矩陣探測(cè)器擺位操作繁瑣，不適合頻繁的日檢質(zhì)控工作。而QABC+可以現(xiàn)場(chǎng)得到測(cè)量結(jié)果，方便日常質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。

6.3測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存入設(shè)備芯片，可以隨時(shí)通過(guò)電腦軟件調(diào)用并提供圖文報(bào)告。通過(guò)觀察機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的變化情況，可進(jìn)行加速器性能指標(biāo)穩(wěn)定性回顧分析及物理質(zhì)量保證分析，為醫(yī)用加速器的日常維護(hù)提供參考依據(jù)。

7 用QABC+進(jìn)行放射治療質(zhì)量保證的缺點(diǎn)

7.1不能進(jìn)行絕對(duì)劑量的測(cè)量及劑量分布的驗(yàn)證QABC+位于中心軸的電離室探測(cè)器用于測(cè)量加速器輸出劑量的穩(wěn)定性，可以給出劑量的相對(duì)偏離比,但不能測(cè)量絕對(duì)劑量。對(duì)加速器進(jìn)行絕對(duì)劑量校準(zhǔn)，需要使用經(jīng)過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定過(guò)的電離室、輻射劑量?jī)x；對(duì)臨床IMRT和VMAT計(jì)劃進(jìn)行劑量驗(yàn)證，需要使用電離室、輻射劑量?jī)x平，模體，膠片及平板探測(cè)器陣列如Mapcheck、MatriXX，或三維探測(cè)器如Delat4，ArcCHECK(TM) 等。

7.2不能用于測(cè)量射野標(biāo)稱的平坦度和對(duì)稱性射野平坦度通常定義為在等中心處(位于10 cm水模體深度下)或標(biāo)稱源皮距下10cm水模體深度處，最大射野80%寬度內(nèi)最大、最小劑量偏離中心軸劑量的相對(duì)百分?jǐn)?shù)m。在80%射野寬范圍內(nèi)取偏離中心軸對(duì)稱的兩點(diǎn)的劑量率的差值與中心軸上劑量率的比值的百分?jǐn)?shù)稱為射野的對(duì)稱性。QABC+加的光子面只有3.5cm，而且僅有5個(gè)電離室測(cè)量用于測(cè)量，無(wú)法測(cè)量出射野面內(nèi)的最大值和最小值。所以QABC+只能用于相對(duì)的射野平坦度和對(duì)稱性測(cè)量，其測(cè)量的平坦度和對(duì)稱性的偏差才是對(duì)評(píng)估加速器劑量輸出特性有意義的參數(shù)，該參數(shù)能夠反映加速器的射野劑量分布的穩(wěn)定性。

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