Mobetron移動式術中放療加速器劑量學參數(shù)穩(wěn)定性評估*

廖雄飛，姚杏紅，黎杰，張達， ，王培，譚庭強，康盛偉，郎錦義

術中放射治療(intraoperative radiation therapy，IORT)是指在手術過程中直接暴露腫瘤或腫瘤浸潤區(qū)域并進行單次大劑量照射，同時周圍正常組織被屏蔽，受照劑量較低。該技術對于提高腫瘤局控率和減輕正常組織放射性損傷都具有積極的臨床意義[1-2]。術中放療于1909年首次應用于臨床，發(fā)展至今已成為多種腫瘤治療的有效手段[3-7]。

2017年4月我院引進Mobetron移動式術中放療加速器，經(jīng)過加速器安裝、調(diào)試、建立有效的劑量和質量控制體系，于同年8月22日正式治療首例患者，截止目前共治療患者31例，收集各檔能量輸出劑量偏差及輸出能量檢測數(shù)據(jù)共50組，本研究對采集的數(shù)據(jù)進行分析，評估Mobetron加速器的劑量學參數(shù)穩(wěn)定性，為臨床使用提供必要的參考數(shù)據(jù)，并為同行的質量控制工作提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本院引進的可移動式IORT系統(tǒng)Mobetron?2000(Intraop Medical，CA)，主要由治療單元、調(diào)制單元和控制單元三個部分組成；采用高能電子束進行治療，具有6、9、12MeV 三檔能量，輸出劑量率可達330cGy/min；標稱源皮距為50cm，治療機頭正下方裝有射線屏蔽裝置，減少射線透射。底座下方裝有電動滑輪，可控制移動速度及方向。在電機帶動下，機架可分別在AB平面(±45°)及GT平面(±30°)等中心旋轉；同時在垂直方向升降±15cm，左右前后方向平移±5cm，如圖1所示。

該移動加速器配備圓筒型限光筒，對射束進行準直。限光筒直徑從3～10cm，按0.5cm遞進共15個直徑大小，每個限光筒匹配0°、15°和30°三個角度，配合臨床需要使用，每一個限光筒均配備了0.5cm和1cm厚度的有機玻璃組織補償片，用來改變射線照射的深度，從而改變患者體內(nèi)劑量分布情況。治療過程中，首先由醫(yī)師確定照射范圍及照射深度，醫(yī)師選擇合適的限光筒安放在需要照射的部位，然后通過一套固定裝置將限光筒與治療床連接并固定限光筒的位置，移動加速器調(diào)節(jié)加速器的機頭方向和位置，利用加速器附帶的激光定位系統(tǒng)實現(xiàn)射束中心軸與限光筒中心軸重合，最后在控制單元進行出束治療。調(diào)制單元是該設備的核心部分之一，加速器絕對劑量、劑量率及能量等重要參數(shù)的調(diào)整均在調(diào)制單元進行調(diào)節(jié)，調(diào)試單元包括維修和臨床兩種模式，如果加速器參數(shù)出現(xiàn)偏差后，工程師一般先在物理模式調(diào)試，最后在臨床模式再次驗證調(diào)試后的結果并確定加速器的最終狀態(tài)。

圖1 Mobetron加速器及其組件

Figure 1. Mobetron and Its Components

1.2 測量設備及方法

在加速器安裝調(diào)試階段主要運用IBA公司二代藍水箱配備PPC40和CC13兩種型號的電離室進行數(shù)據(jù)采集及測量。測量的主要內(nèi)容包括各檔能量及各直徑限光筒的PDD及Profile曲線，對加速器進行劑量刻度等。在日常QA、QC工作中，利用加速器附帶的專用質控設備進行測量，包括0.6cc電離室，CNM劑量儀以及專用測量模體(IntraOP QA Phantom)，如圖2。針對三檔能量設計了三個測量模塊，主要是測量深度Dmax與D50不同，具體參數(shù)見表1，組成該模體的材料是聚甲醛，密度為1.42 gm/cm3，在Dmax與D50兩個點測量時，注意要進行180°翻轉，即測量點在上方。

表1 不同能量對應測量模塊參數(shù)

Table 1.Geometric Parameters of QA phantom

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

圖2 IntraOP QA 模體示意圖

Figure 2. Dragram of IntraOP QA Phantom

加速器劑量檢測主要是利用0.6cc電離室、劑量儀及QA模體測量加速器各檔能量的輸出劑量偏差及射線質偏差。輸出劑量偏差Δ=(Dmax-Dref)/Dref×100%；其中Dref是裝機驗收完成時運用QA模體測量的標準數(shù)據(jù)，Dmax是日常檢測時測量數(shù)據(jù)。射線質參數(shù)計算公式：Q=D50/Dmax。在加速器完成裝機驗收的同時，用QA模體進行測量D50及Dmax，記錄此刻加速器在模體中的射線質等參數(shù)，以后加速器日檢狀態(tài)均以此參數(shù)作為基準。在每次檢測Mobetron移動式加速器之前應該對加速器進行預熱，即各檔能量均預照射500MU，然后進行劑量學參數(shù)測量。按照AAPM TG72號報告[8]給出的指導意見，絕對劑量偏差應控制在±3%以內(nèi)，而射線質是按照術中放療加速器特征百分深度劑量曲線(percentage depth dose，PDD)左右各平移1mm后，射線質改變的范圍。以AAPM TG72號報告為依據(jù)，利用QA模體進行測量及計算，得出6MeV電子線射線質允許誤差范圍為(-12.23%～12.54%)；9MeV電子線射線質允許誤差范圍為(-13.26%～13.75%)；12MeV電子線射線質允許誤差范圍為(-11.5%～11.90%)。在日常測量中，主要分為兩種監(jiān)測狀態(tài)，一種是熱機測量，即周中無術中放療計劃的狀態(tài)，為了保持機器的正常運轉狀態(tài)，周末會對術中加速器進行熱機操作，并測量加速器劑量穩(wěn)定性；另一種是周中有術中放療計劃時，術中放療當天手術之前會檢測加速器狀態(tài)測量各檔能量劑量偏差。對術中加速器兩種狀態(tài)下的日常監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，比較兩種不同狀態(tài)下加速器劑量學指標之間的差異。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0軟件對術中放療加速器兩種狀態(tài)下的日常監(jiān)測數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗，若結果成正態(tài)分布則采用兩獨立樣本的t檢驗；若結果是非正態(tài)分布則采用軼和檢驗；P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 輸出劑量穩(wěn)定性結果

術中放療加速器Mobetron在兩種不同狀態(tài)下的輸出能量穩(wěn)定性監(jiān)測結果如圖3，圖4所示。周末19次(圖3)以及周中31次(圖4)測量結果顯示各檔能量輸出劑量穩(wěn)定性誤差均在臨床允許范圍內(nèi)(<3%)。

圖3 周末19次測量絕對劑量偏差統(tǒng)計圖

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

圖4 周中31次測量絕對劑量偏差統(tǒng)計圖

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

2.2 射線質穩(wěn)定性結果

術中放療加速器Mobetron在兩種不同狀態(tài)下的射線質穩(wěn)定性監(jiān)測結果如圖5和圖6所示。周末19次(圖5)以及周中31次(圖6)測量結果顯示其射線質偏差均在臨床允許范圍內(nèi)；6MeV允許誤差范圍為(-12.23%～12.54%)；9MeV電子允許誤差范圍為(-13.26%～13.75%)；12MeV允許誤差范圍為(-11.5%～11.90%)。

圖5 周末19次測量射線質偏差統(tǒng)計圖

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

圖6 周中31次測量射線質偏差統(tǒng)計圖

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

2.3 術中放療加速器劑量學指標統(tǒng)計學結果

對術中放療加速器兩種狀態(tài)下三檔能量的數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢測，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)組進行兩獨立樣本t檢驗分析；非正態(tài)分布數(shù)據(jù)組則進行軼和檢驗分析，統(tǒng)計學分析結果見表2。結果顯示，兩種狀態(tài)下三檔能量的監(jiān)測數(shù)據(jù)差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表2 術中放療加速器劑量學指標統(tǒng)計學結果

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 討 論

IORT已經(jīng)在多種惡性腫瘤中得到廣泛使用，尤其是在胰腺癌[5, 9]、乳腺癌[10-12]、腹膜后腫瘤[13]等取得顯著臨床應用效果。IORT可單獨應用也可以與術后外照射等技術聯(lián)合應用，并可作為根治性切除的輔助治療手段，對控制局部復發(fā)有重要作用。我院引進Mobetron移動式放療加速器至今共治療31例患者，其中包括胰腺癌21例、胃癌3例、乳腺癌2例、結直腸癌3例以及骨肉瘤2例。

Mobetron移動式術中加速器檢測數(shù)據(jù)共計50次，檢測輸出劑量及輸出能量誤差均在允許誤差范圍以內(nèi)，輸出劑量均在±3%以內(nèi)，各檔電子束輸出能量偏差均能滿足臨床應用要求，該研究結果與鞠忠建[14]、周含[15]、汪雋琦[16]等研究結果相似，充分驗證了Mobetron移動式加速器劑量學參數(shù)的穩(wěn)定性。術中放射治療不同于一般的外照射，其單次照射劑量較高，劑量準確性尤為重要。為了確保劑量實施的準確性，每次術中放療前應該對加速器進行監(jiān)測，并記錄當日加速器狀態(tài)及劑量偏差系數(shù)，保持加速器開機狀態(tài)直至術中放療結束，在術中放療實施過程中應該考慮該劑量偏差系數(shù)。同時應該建立完善的日常質控體系，確保Mobetron加速器的正常運轉[17-18]。本研究中分兩種狀態(tài)對Mobetron進行劑量學參數(shù)監(jiān)測，主要考慮是術中放療手術室的環(huán)境不同，周中一般是恒溫恒濕環(huán)境；而周末一般是自然環(huán)境(中央空調(diào)處于關閉狀態(tài))，兩種狀態(tài)下測量的輸出劑量及輸出能量均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，進一步驗證該設備穩(wěn)定性不受環(huán)境影響，建議讓Mobetron移動式加速器處于恒溫恒濕狀態(tài)。

綜上所述，Mobetron移動式術中加速器劑量學參數(shù)穩(wěn)定，能夠滿足臨床應用要求，每次術中放療之前對術中加速器進行QA、QC檢測非常重要，既能保證加速器的正常運轉還能確保單次大劑量照射準確實施。

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利益沖突：本文全部作者均認同文章無相關利益沖突；

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