Checkmate 2用于放射治療加速器輸出劑量檢測的可行性

于浪，楊波，孫玉亮，孫顯松，王欣海，李文博，姜斐，李楠，邱杰，張福泉

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射治療科，北京100730

Checkmate 2用于放射治療加速器輸出劑量檢測的可行性

于浪，楊波，孫玉亮，孫顯松，王欣海，李文博，姜斐，李楠，邱杰，張福泉

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射治療科，北京100730

目的探討Checkmate 2作為日檢工具用于放射治療加速器輸出劑量檢測的可行性。方法按照國際原子能機構(gòu)(International Atomic Energy Agency，IAEA)第277號報告建議方法刻度Varian 2300CD加速器的兩檔光子線6、15 MV及五檔電子線6、9、12、16、20 MeV，每日分別使用指型電離室和Checkmate 2測量各檔能量100 MU的輸出量，得出各自劑量偏差，最大允許偏差為±2%。分別實測環(huán)境溫度氣壓值和讀取Checkmate 2溫度氣壓顯示值，計算溫度氣壓修正因子。連續(xù)進行3個月工作日共66次測量，比較每日各檔能量測量值以及溫度氣壓修正準確性。結(jié)果各檔能量的電子線及X射線的Checkmate 2與指型電離室測量結(jié)果均滿足絕對劑量偏差不超過2%的標準，且兩者比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。實測及Checkmate 2測量得出的平均溫度氣壓修正因子分別為1.032±0.007和1.033±0.007，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.452);相關(guān)性分析顯示兩者呈正相關(guān)(r=0.92，P=0.000)。結(jié)論Checkmate 2可真實反映加速器劑量輸出的大體趨勢，且測量工作耗時短、操作簡便，是直線加速器晨檢劑量輸出檢測的良好工具。

加速器;晨檢;輸出劑量;Checkmate 2

Med J PUMCH，2016，7(1):33－36

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及新設(shè)備的應(yīng)用，放射治療的水平不斷提高，已經(jīng)由傳統(tǒng)的調(diào)強放射治療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)［1］向容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療(volume-modulated arc therapy，VMAT)［2］及斷層調(diào)強放療(tomotherapy)技術(shù)［3］發(fā)展，可以通過圖像引導(dǎo)放療(image-guided radiation therapy，IGRT)、自適應(yīng)放療(adaptive radiation therapy，ART)保證治療精度，但加速器的輸出劑量準確與否是所有技術(shù)成功的前提［4］。本研究通過比較Checkmate 2和指型電離室對加速器各檔能量的劑量輸出結(jié)果，分析Checkmate 2在加速器晨檢劑量輸出測量中的可靠性及穩(wěn)定性。

材料和方法

儀器設(shè)備

Sun Nuclear公司生產(chǎn)的Checkmate 2，PTW公司0.6cc指形電離室及dose1靜電計，小水箱，M3固體水，水銀溫度計及氣壓計，Varian 2300CD加速器。

指形電離室和Checkmate 2劑量輸出測量方法

固體水中指形電離室讀數(shù)的獲取:參考國際原子能機構(gòu)(International Atomic Energy Agency，IAEA)第277號報告加速器刻度方法，照射條件為源皮距(source to surface distance，SSD)=100 cm，10 cm×10 cm照射野(X線)或15 cm×15 cm限光筒(電子線)，設(shè)置加速器輸出為100機器跳數(shù)(monitor unit，MU)，于各能量最大劑量點深度處刻度加速器［5］。因固體水滿足密度、電子密度和有效原子序數(shù)與水相似三個等效參數(shù)，故用固體水代替小水箱獲得指形電離室測量參考值，便于日后操作?？潭群眉铀倨骱髷[放固體水，保證照射野邊界向外各個方向上至少5 cm的水環(huán)境且電離室下方的水深至少為10 cm，以滿足散射條件［6］。保持SSD=100 cm，分別于電離室上方放置1、2、3、5、10 cm固體水，對應(yīng)測量電子線6、9、12、16、20 MeV以及X射線6、15 MV各檔能量100 MU的輸出量，照射條件與刻度時相同，記錄參考讀數(shù)［4］。每日使用固體水及電離室重復(fù)測量相應(yīng)照射條件下各檔能量100 MU輸出量的電離室讀數(shù)，電離室每日測量各檔能量的劑量偏差值C_x(x為能量)=讀數(shù)/參考讀數(shù)×100%。

Checkmate 2的刻度:照射條件為SSD=100 cm，10 cm×10 cm照射野(X線)或15 cm×15 cm限光筒(電子線)從低能電子線到高能X線分別照射100 MU，分通道刻度Checkmate 2。每日重復(fù)用固體水以及Checkmate 2測量相應(yīng)照射條件下100 MU輸出量，Checkmate 2顯示值M_x=測量值/刻度值×100%。

溫度氣壓修正因子測定

由于電離室及Checkmate 2的測量結(jié)果受環(huán)境溫度及氣壓影響，所以要進行環(huán)境溫度及氣壓的測量。Checkmate 2自帶溫度氣壓感應(yīng)器，可實時測量環(huán)境的溫度、氣壓值，用于測量結(jié)果的修正。另外加速器機房內(nèi)部有溫度計及水銀氣壓計，每日記錄環(huán)境的溫度及氣壓值，用于電離室測量結(jié)果的修正。分別計算溫度氣壓修正因子Kpt=(273.15+t)/(273.15+20)× 101.3/p，其中t為室溫，p為室壓。實測溫度氣壓修正因子為C_Kpt，Checkmate 2測量結(jié)果得出溫度氣壓修正因子為M_Kpt。

統(tǒng)計學(xué)處理

在工作日連續(xù)測量3個月，共獲取66組測量結(jié)果。采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 19.0，使用配對樣本t檢驗對兩種方法測量數(shù)據(jù)間差異進行比較，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

指形電離室和Checkmate 2對各檔能量劑量輸出的測量結(jié)果

Checkmate 2和指形電離室兩種方法測量結(jié)果均滿足IAEA第277號報告要求的絕對劑量偏差不超過2%的標準，不同能量射線66次測量的均值見表1。配對樣本t檢驗結(jié)果表明無論是不同能量的電子線還是X射線，兩種測量方法所得數(shù)據(jù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均＞0.05)。

溫度氣壓修正因子變化趨勢

實測及Checkmate 2測量得出的平均溫度氣壓修正因子C_Kpt和M_Kpt分別為1.032±0.007和1.033± 0.007，二者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.452)。相關(guān)性分析顯示二者呈正相關(guān)(P=0.000)，Pearson相關(guān)系數(shù)r=0.92(圖1)。

圖1 實測及Checkmate 2測得66 d溫度氣壓修正因子趨勢線圖C_Kpt:實測溫度氣壓修正因子;M_Kpt:Checkmate 2測量結(jié)果得出溫度氣壓修正因子

討論

指形電離室作為加速器輸出劑量測量的金標準已廣泛用于臨床工作中，但由于其操作步驟相對復(fù)雜且需要進行手動溫度氣壓校正，而且除劑量外不能驗證射野大小、等中心精度等指標，這些因素導(dǎo)致指形電離室在加速器晨檢應(yīng)用中受到限制。

Checkmate 2具有十五通道記憶功能，自動溫度氣壓校準，自帶激光燈擺位線，10 cm×10 cm、20 cm× 20 cm射野標記線，中心點電離室的測量體積為0.6 cm3，固有建成材料密度為1 g/cm2，反向散射層為厚3.6 cm的丙烯酸樹脂，可測量6～25 MeV的電子線，1～25 MV的光子線，最大脈沖劑量3.65 cGy，最大平均劑量率3410 cGy/min。重復(fù)性短期內(nèi)為0.2%，長期為0.5%/年，不僅可以方便地測量輸出劑量相對偏差，其表面的標記線還可以驗證鉛門的到位，并可利用表面標記中心點進行加速器等中心精度的驗證。自帶溫度氣壓傳感器靈敏度高，為數(shù)字化讀取，可實時便捷地監(jiān)測環(huán)境條件變化。多檢測通道可靈活運用，本科室現(xiàn)用其第8通道每日測量同一旋轉(zhuǎn)調(diào)強計劃，比較執(zhí)行誤差，即用于加速器綜合執(zhí)行能力的檢測。與其他方法結(jié)合使用可以更好地達到臨床質(zhì)控目的［7］。本研究結(jié)果表明，Checkmate 2的測量結(jié)果與指形電離室同等可比，提高了加速器晨檢中劑量輸出重復(fù)性及準確性的測量效率。

Checkmate 2校準簡單，加速器刻度好以后只需按照要求將其擺放至等中心位置，SSD=100 cm處給予100 MU的照射，然后按一下設(shè)備校準鍵即可完成該通道校準;自動化程度高，束流停止照射3 s后通道自動切換至下一通道，無需人工切換;續(xù)航能力強，自帶24 V電源，一次充電可完成20次左右的日檢工作。但是臨床使用時應(yīng)注意:前端電路部分應(yīng)避免被照以免損壞電子部件;射束異常中斷時要注意通道的自動跳轉(zhuǎn)，以免能量和其校準通道不能對應(yīng)，導(dǎo)致測量結(jié)果錯誤;電量過低(＜20%)時會導(dǎo)致測量結(jié)果比正常電量時偏低，因此建議當設(shè)備電量低時應(yīng)及時充電，以免影響測量結(jié)果。

綜上，Checkmate 2作為加速器晨檢工具其測量結(jié)果從低能電子線到高能X線測量與指型電離室測量結(jié)果無顯著差異，真實反映了加速器輸出劑量的趨勢，可提高加速器晨檢過程中的劑量檢測效率。另外具有刻度簡單、自帶可充電電源、測量過程耗時短等特點，便于日常操作，其自帶溫度氣壓傳感器精度高、穩(wěn)定性好，對自身測量結(jié)果的溫度、氣壓修正準確可信，可作為加速器晨檢中輸出劑量的檢測工具。

表1 Checkmate 2和指形電離室測量各檔能量劑量輸出結(jié)果(%，±s)

表1 Checkmate 2和指形電離室測量各檔能量劑量輸出結(jié)果(%，±s)

6 MeV9 MeV12 MeV16 MeV20 MeV6 MV15 MV指形電離室100.73±0.37100.51±0.41100.93±0.42100.62測量方法±0.38100.85±0.26100.39±0.43100.56±0.23 Checkmate 2100.66±0.37100.39±0.41100.79±0.65100.62±0.31100.80±0.36100.35±0.34100.52±0.28 t值1.7101.7501.5100.1641.5011.6071.387 P值0.9200.8500.1360.8700.1380.5460.170

［1］Ozyigit G，Yang T，Chao KS，et al．Intensity-modulated radiation therapy for head and neck cancer［J］．Curr Treat Options Oncol，2004，5:3-9．

［2］Nasr A，Habash A．Dosimetric analytic comparison of inverse and forward planned IMRT techniques in the treatment of head and neck cancer［J］．J Egypt Natl Canc Inst，2014，26: 119-125．

［3］Lee FK，Yip CW，Cheung FC，et al．Dosimetric difference amongst 3 techniques:TomoTherapy，sliding-window intensitymodulated radiotherapy(IMRT)，and RapidArc radiotherapy in the treatment of late-stage nasopharyngeal carcinoma(NPC)［J］．Med Dosim，2014，39:44-49．

［4］Chen Z，Errico F，Nath R．Principles and requirements of external beam dosimetry［J］．Radiat Measurements，2007，41: S2-S21．

［5］IAEA Technical Reports Series No 277．Absorbed dose determination in photon and electron beam:an international code of practice［R］．2nd Ed．Vienna:IAEA，1997．

［6］胡逸民．腫瘤放射物理學(xué)［M］．北京:原子能出版社，1999．

［7］Lim S，Ma SY，Jeung TS，et al．Development of a one-stop beam verification system using electronic portal imaging devices for routine quality assurance［J］．Med Dosim，2012，37: 296-304．

Feasibility of Checkmate 2 in Radiotherapy Accelerator Output Check

YU Lang，YANG Bo，SUN Yu-liang，SUN Xian-song，WANG Xin-hai，LI Wen-bo，JIANG Fei，LI Nan，QIU Jie，ZHANG Fu-quan
Department of Radiation Oncology，Peking Union Medical College Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences＆Peking Union Medical College，Beijing 100730，China

QIU JieTel:010-69155481，E-mail:qiujie819@aliyun．com

ObjectiveTo discuss the feasibility of Checkmate 2 as a daily check device in radiotherapy accelerator output check．MethodsAccording to the methods proposed in International Atomic Energy Agency (IAEA)Report No．277，Varian 2300CD accelerator's two photon beams(6 MV and 15 MV)and 5 electronic beams(6，9，12，16，and 20 MeV)were calibrated．Ionization chamber and Checkmate 2 were used to measure the output of the beam at 7 energies delivering 100 MU every day．Maximum permissible error was±2%．Ambient temperature and air pressure were measured and also detected by Checkmate 2 to calculate the correction factor．A total of 66 continuous measurements were carried out in workdays in 3 months to compare the measurements at different energies and accuracy of temperature and air pressure correction factor every day．ResultsIn the measurement results of both Checkmate 2 and ionization chamber，the absolute dose errors were within 2%，and the differences between the two measurement results showed no statistically significant difference(P＞0.05)．Measured and Checkmate 2-calculated mean temperature and pressure correction factor were 1.032±0.007 and 1.033±0.007，respectively，with no significant difference(P=0.452)．Correlation analysis showed that the two correction factors were positively correlated(r=0.92，P=0.000)．ConclusionsCheckmate 2 could re-flect the dose output with short measurement time and simple operation．It may be applied as a very useful device for linear accelerator output morning check．

accelerator;morning check;output dose;Checkmate 2

邱杰電話:010-69155481，E-mail:qiujie819@aliyun．com

R811.1

A

1674-9081(2016)01-0033-04

10.3969/j.issn.1674-9081.2016.01.007

2014-12-18)