二維矩陣用于加速器質(zhì)量控制檢測(cè)的可行性

尚玉芬 曹書華 朱曉博 倪昭聰

德州市第二人民醫(yī)院放射物理技術(shù)科，山東 德州 253000

前言：參考美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)會(huì)(AAPM)推薦的TG142報(bào)告，在全國(guó)各家醫(yī)院使用的六種加速器(包括多葉準(zhǔn)直儀(MLC)葉片)中使用了多少IMRT質(zhì)量控制。探索在IMRT質(zhì)量控制測(cè)試中應(yīng)用二維矩陣以滿足IMRT加速器的常規(guī)測(cè)試需求的可行性，這些需求具有就地精度，MLC傳輸，MLC就地可再現(xiàn)性，劑量驗(yàn)證等。

1 加速器質(zhì)量檢測(cè)概述

長(zhǎng)期用于醫(yī)院加速器質(zhì)量控制和測(cè)試的工具主要包括電離箱、膠片、電子場(chǎng)圖像驗(yàn)證器和矩陣檢測(cè)器。這些工具具有不同的檢測(cè)原理和測(cè)量分辨率。(1)電離箱是最早使用的電離放射線檢測(cè)器，具有良好的劑量測(cè)量特性，是用于絕對(duì)劑量驗(yàn)證點(diǎn)劑量測(cè)量的參考劑量計(jì)，但空間分辨率較低；(2)膠片具有高空間分辨率。然而，這也是昂貴，復(fù)雜和靈活的，并且對(duì)環(huán)境條件非常敏感。(3)EPID測(cè)量精度達(dá)到0.1毫米，可以直接安裝在升級(jí)版上進(jìn)行實(shí)時(shí)或脫機(jī)身份驗(yàn)證，但可以使用設(shè)備。軟件價(jià)格昂貴，方法復(fù)雜，檢測(cè)結(jié)果對(duì)各醫(yī)院的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)敏感，難以通用；(4)通過比較，二維矩陣檢測(cè)器可以同時(shí)測(cè)量點(diǎn)劑量和相對(duì)劑量，具有良好的能量響應(yīng)，劑量線性和高空間分辨率。此外，測(cè)量的可重復(fù)性適用于放射治療的質(zhì)量控制測(cè)試，具有使用簡(jiǎn)便，精準(zhǔn)性高的優(yōu)點(diǎn)。

2 加速器質(zhì)量控制檢測(cè)項(xiàng)目及方法

2.1檢測(cè)儀器 使用的設(shè)備主要包括電離箱，二維矩陣，八邊形幻影，用于IMRT加速器的X射線(6MV)和固體水。每個(gè)加速器均處于正常加工狀態(tài)，并且員工定期進(jìn)行質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。實(shí)驗(yàn)之前，使用由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)劑量測(cè)定實(shí)驗(yàn)室(SSDL)校準(zhǔn)的0.6cm3離子箱對(duì)加速器和2D基質(zhì)劑量特性進(jìn)行發(fā)射。

2.2MLC到位精度 位置精度的檢測(cè)采用1號(hào)加速器，采用邊緣函數(shù)法，在測(cè)量之前，請(qǐng)通過薄膜法嚴(yán)格確定基準(zhǔn)葉片的絕對(duì)位置，以確保邊緣函數(shù)的精度。設(shè)計(jì)兩個(gè)10cmx22cm的輻照?qǐng)?，一個(gè)是參考場(chǎng)，矩陣的中心與場(chǎng)的中心對(duì)齊，MLC葉片的邊緣投影在電離箱的中心，另一個(gè)在邊緣附近。它是一個(gè)電離箱，葉片呈階梯狀(stepandshoot方法從距電離箱中心10mm處開始掃描，覆蓋電離箱并在距中心10mm處停止。步長(zhǎng)為，離電離箱較遠(yuǎn)的區(qū)域(10-3mm)和離電離箱較近的區(qū)域(1≤3mm)步長(zhǎng)更改為0.2mm。用100MU照射參考場(chǎng)，測(cè)量場(chǎng)時(shí)每一步。同時(shí)記錄葉片邊緣相對(duì)于電離箱中心的位置，并通過相應(yīng)的軟件獲取電離箱的測(cè)量值，在測(cè)量區(qū)域中電離箱的測(cè)量值為參考場(chǎng)。相同，返回離子盒讀數(shù)，使用OriginPro8軟件將歸一化的相對(duì)劑量曲線化，并獲得MLC刀片的邊緣功能曲線，捕獲區(qū)域中同一側(cè)上所有刀片的邊緣功能。比較并更正MLC刀片的準(zhǔn)確性。

2.3MLC的透射率 將加速器框架角度設(shè)置為0，將不同厚度的固體水添加到不同的二維矩陣中，有效的測(cè)量點(diǎn)是最大劑量深度(dmax)，輻照?qǐng)鰹?cmx5cm，輻照400MU，記錄測(cè)量值D1，關(guān)閉MLC，從現(xiàn)場(chǎng)位置移開MLC端面，照射400MU，并記錄測(cè)量值。D2，D2/D1是刀片的平均傳輸速率。

2.4MLC的到位重復(fù)性 加速器框架的角度設(shè)置為0°，將二維矩陣放置在八角形幻影中，放置在SAD=100cm的治療床中，將MLC調(diào)整為10cmx10cm的輻射場(chǎng)，應(yīng)用200MU，并進(jìn)行平面劑量分布。關(guān)閉MLC后5分鐘，重復(fù)上述步驟以獲取劑量分布圖。重復(fù)上述步驟，將鏡架角度旋轉(zhuǎn)至45°或135°。使用伽馬劑量分析方法對(duì)使用矩陣分析軟件兩次獲得的劑量分布圖進(jìn)行分析和評(píng)估，劑量偏差為2%，距離偏差為2mm(2%/2mm)。

2.5劑量驗(yàn)證 用于IMRT測(cè)量的矩陣尺寸認(rèn)證可以分為點(diǎn)測(cè)量確認(rèn)和相對(duì)分布確認(rèn)。即，將IMRT字段中的反饋測(cè)量結(jié)果與醫(yī)療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)提供的測(cè)量結(jié)果以及該測(cè)量結(jié)果在該字段中的分布進(jìn)行比較。并通過矩陣提供分析軟件。直接繪制劑量分布圖，并使用伽瑪指數(shù)和其他分析方法。

該測(cè)試僅驗(yàn)證平面劑量分布。將二維矩陣放在八角形幻影中進(jìn)行CT掃描，并將與每個(gè)加速器匹配的TPS用作驗(yàn)證計(jì)劃。放置加速器，然后制定一個(gè)電子計(jì)劃附帶的分析程序?qū)⒂?jì)劃的測(cè)量分布與實(shí)際的測(cè)量分布進(jìn)行比較。通過伽馬測(cè)量分析評(píng)估結(jié)果并選擇減少3%，偏差3mm(3%/3mm)的常用值。

3 加速器質(zhì)量控制檢測(cè)結(jié)果

3.1MLC葉片到位精度檢測(cè) 1號(hào)加速器的MLC葉片位置精度的檢測(cè)結(jié)果由邊緣函數(shù)曲線表示。如果刀片靠近電離箱的中心，則曲線將是筆直的?？梢酝ㄟ^讀取單個(gè)刀片的相應(yīng)劑量并將其與參考刀片邊緣功能進(jìn)行比較來獲得刀片的位置。測(cè)得的刀片位置精度在+0.1毫米內(nèi)。該方法與使用相同類型矩陣的Elekta加速器測(cè)試結(jié)果一致。3.2伽瑪通過率，MLC透過率，MLC就地再現(xiàn)性測(cè)試5加速劑劑量驗(yàn)證表2顯示了伽瑪通過率，MLC透過率和MLC就地再現(xiàn)性測(cè)試結(jié)果。差異是由于半導(dǎo)體的角度和重力的影響而引起的，但在允許范圍內(nèi)。

3.2二維矩陣對(duì)6臺(tái)加速器多個(gè)主要質(zhì)量控制項(xiàng)目檢測(cè) 在這項(xiàng)研究中，使用二維矩陣來測(cè)試六個(gè)加速器的多個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量控制項(xiàng)目。不同類型的矩陣的測(cè)試結(jié)果是可以接受的，并且沒有顯著差異。原因并不排除所有選定的實(shí)驗(yàn)對(duì)象都是大型醫(yī)院中的加速器。醫(yī)師考慮了不同矩陣(例如電離箱和半導(dǎo)體矩陣)中檢測(cè)器的不同結(jié)構(gòu)和材料，矩陣平板中小型檢測(cè)器的不同分布以及矩陣本身的劑量特性。每天的質(zhì)量保證工作都做得很好，這是不可避免的。未來的研究將需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣品水平和樣品多樣性。例如，可以從不同級(jí)別的醫(yī)院中選擇經(jīng)過測(cè)試的測(cè)試人員。以相同的速度使用一個(gè)矩陣，或者使用一個(gè)矩陣對(duì)測(cè)試使用不同的增強(qiáng)功能。刪除重要對(duì)象并進(jìn)行分析以獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果。由于中國(guó)沒有IMRT質(zhì)量控制測(cè)試的等效標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究可以根據(jù)TG142報(bào)告和常見的臨床指標(biāo)分析結(jié)果，并使用雙向矩陣進(jìn)行IMRT質(zhì)量控制測(cè)試。診斷矩陣之間的差異是無法比擬的，但是與醫(yī)院質(zhì)量保證這一非常復(fù)雜的任務(wù)相比，審計(jì)機(jī)構(gòu)更加關(guān)注測(cè)試設(shè)備是否經(jīng)過認(rèn)證。二維矩陣方法都可以用作IMRT加速器質(zhì)量控制測(cè)試的常規(guī)測(cè)試設(shè)備，只要在使用前對(duì)其性能進(jìn)行了嚴(yán)格的調(diào)整即可。

4 討論

4.1應(yīng)加強(qiáng)醫(yī)療照射設(shè)備的質(zhì)量控制 使用設(shè)備之前，應(yīng)執(zhí)行可接受的測(cè)試以確保設(shè)備的性能滿足廣泛的要求。在使用過程中，應(yīng)根據(jù)AAPM標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)輻射放射治療協(xié)會(huì)推薦的質(zhì)量控制要求，定期檢查管線的增強(qiáng)材料。例如，加速器輸出的可重復(fù)性，劑量線性，每周和每月的短期穩(wěn)定性(包括每日穩(wěn)定性)，光束限制裝置，龍門和治療床，場(chǎng)均勻性和對(duì)稱性。滿足參數(shù)要求，例如場(chǎng)均勻性和對(duì)稱性，以及保證線性加速器機(jī)械，幾何和輻射性能的場(chǎng)均勻性。由于設(shè)備老化而導(dǎo)致的性能指標(biāo)不穩(wěn)定性也會(huì)增加，因此要加強(qiáng)放射治療設(shè)備的防護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

4.2加強(qiáng)衛(wèi)生監(jiān)督管理 電子醫(yī)療加速器性能和保護(hù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)很早就已經(jīng)建立。在放射診斷和治療管理?xiàng)l例之前，沒有相法規(guī)要求，因此大多數(shù)地方衛(wèi)生當(dāng)局只監(jiān)督對(duì)放射工作場(chǎng)所的保護(hù)。許多放療醫(yī)療機(jī)構(gòu)身后都有設(shè)備和人員不足，缺乏輻射健康方面的法律知識(shí)以及對(duì)輻射防護(hù)漠不關(guān)心等問題。因此要完善控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要定期測(cè)試放射治療設(shè)備，對(duì)放射治療質(zhì)量有重大影響的放射治療人員進(jìn)行嚴(yán)格系統(tǒng)的培訓(xùn)，加強(qiáng)衛(wèi)生監(jiān)督，以確保管理有效。

4.3增加對(duì)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的資助 一些項(xiàng)目的合格率相差超過10%。原因可能是醫(yī)療設(shè)備，人力資源和放射治療設(shè)備技術(shù)等等。大多數(shù)基層醫(yī)院二手和陳舊的設(shè)備由于性能不穩(wěn)定而出現(xiàn)故障。再加上員工無法嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試方法和頻率進(jìn)行日常設(shè)備維護(hù)。這些都會(huì)影響放射治療的質(zhì)量。因此，要加大對(duì)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的資金投入，改善基礎(chǔ)放射治療設(shè)施，加強(qiáng)對(duì)放射治療設(shè)備，健全的自我檢查系統(tǒng)，詳細(xì)記錄，定期檢查、管理和測(cè)試。通過培訓(xùn)，學(xué)習(xí)，評(píng)估，獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰等措施提高員工素質(zhì)，并增加責(zé)任，以確保放射治療設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.4提高安全文化素養(yǎng) 醫(yī)學(xué)照射是最大的人工電離輻射源，其實(shí)際活動(dòng)涉及從事輻射工作的醫(yī)務(wù)人員手術(shù)技能和防護(hù)知識(shí)等因素，包括對(duì)受照患者(尤其是醫(yī)務(wù)人員)的教育，都直接影響放射治療的質(zhì)量。因此要加強(qiáng)對(duì)醫(yī)務(wù)人員技術(shù)方面的教育培訓(xùn)，提高安全文化素養(yǎng)，放療目標(biāo)、放療位置、設(shè)備性能、防護(hù)安全等方面明確利益相關(guān)者的責(zé)任，建立有效的安全保護(hù)體系，確保輻射工作者和患者的健康。

5 結(jié) 論

IMRT技術(shù)在中國(guó)的快速發(fā)展極大地改善了對(duì)癌癥患者的治療效果。在明智地使用IMRT技術(shù)時(shí)，應(yīng)格外謹(jǐn)慎地使用最新技術(shù)，因此嚴(yán)格質(zhì)量控制測(cè)試的重要性非常重要。二維矩陣方法已成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)中常見的日常質(zhì)量控制設(shè)備，本研究表明，二維矩陣可以用作標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以加快技術(shù)服務(wù)組織的速度。