直線(xiàn)加速器無(wú)均整器模式質(zhì)量控制項(xiàng)目與方法的探討

程永良，吳 輝，胡志鵬，孫 丹

（1.湖北省浙安檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢430000；2.江西輻射劑量檢測(cè)院有限公司，江西 南昌330000）

醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器無(wú)均整器模式（FFF）是將加速器機(jī)頭上的均整器拿掉，其具有比均整模式（FF）高2-4倍的劑量率，電子污染減少、射野外劑量少、機(jī)頭散射較少等特點(diǎn)，該技術(shù)在21 世紀(jì)初開(kāi)始應(yīng)用于IMRT（調(diào)強(qiáng)放射治療）模式中，并在2012 年左右開(kāi)始應(yīng)用于臨床。相比SBRT（立體定向體部放療），F(xiàn)FF 具有單次分割劑量大、靶區(qū)小、對(duì)靶區(qū)劑量的均整度要求低，可以利用較高的劑量率來(lái)縮短治療時(shí)間以減少器官運(yùn)動(dòng)影響的特點(diǎn)，同時(shí)其對(duì)正常組織的劑量體積、靶區(qū)覆蓋度等方面的評(píng)價(jià)明顯優(yōu)于FF 技術(shù)[1]。近些年來(lái)，F(xiàn)FF 模式應(yīng)用于VMAT（容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療）也是放射治療研究的熱點(diǎn)，特別是集中在食管癌、前列腺癌、肺癌的旋轉(zhuǎn)容積調(diào)強(qiáng)治療[2]。

從放射防護(hù)角度，Kry 等[3]通過(guò)蒙特卡羅模擬得出FFF模式的泄露輻射、十值層、墻體與患者的散射因子均比FF 模式低，在相同的能量與劑量率下，可以減少10%～20%的機(jī)房主屏蔽墻的厚度的理論。同等工作條件下，F(xiàn)FF 模式累積劑量低于FF 模式，但是FFF 模式下周?chē)鷦┝慨?dāng)量率會(huì)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，建議可以對(duì)FFF 模式周?chē)鷦┝慨?dāng)量率適當(dāng)放寬[4]。同時(shí)，F(xiàn)FF 模式與FF 模式在相同條件下中子消退時(shí)間短，且距中心靶位點(diǎn)越遠(yuǎn)中子消退時(shí)間越短。加速器移除均整器后中子的消退時(shí)間與累積劑量明顯降低，這有利于對(duì)工作人員與患者的放射防護(hù)，現(xiàn)有的加速器機(jī)房設(shè)計(jì)的防中子措施也同樣適用于FFF 模式加速器[5]。因此，從放射防護(hù)來(lái)說(shuō)FF 模式的機(jī)房設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足FFF 模式機(jī)房的需求，不會(huì)增加對(duì)工作人員與公眾的輻射影響。

目前，國(guó)內(nèi)外均無(wú)有效的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范FFF 模式的質(zhì)量控制檢測(cè)，作者在此談?wù)撘幌伦约旱目捶?。首先，F(xiàn)F 模式下測(cè)定的標(biāo)定劑量與輸出量的差異無(wú)法代替FFF模式下測(cè)量的數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，加速器劑量率的變化會(huì)導(dǎo)致實(shí)際輸出劑量變化，吸收劑量在相鄰劑量率間變化相近，但不同兩檔劑量率中最大和最小吸收劑量率偏差較大，且IMRT 出現(xiàn)更明顯的偏差，每一檔均比三維適形偏差更大[6]，同時(shí)FFF 模式射線(xiàn)質(zhì)與FF 模式也區(qū)別明顯。

因此，為了確保質(zhì)控的全面性，加速器除了FF 模式的質(zhì)控指標(biāo)外，建議在FFF 模式下對(duì)劑量偏差、重復(fù)性、線(xiàn)性（劑量、劑量率）、日穩(wěn)定性、X 射線(xiàn)深度劑量特性、X射線(xiàn)方形照射野的均整度和對(duì)稱(chēng)性[7-8]等六項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)10cm。圖中橫坐標(biāo)為光子能量，縱坐標(biāo)為一個(gè)光子在各個(gè)能量區(qū)間所占的份額，其中能譜已經(jīng)對(duì)注量值進(jìn)行歸一。與FF 模式比較，移除均整器之后，6MV FFF 的光子平均能量下降了0.415MeV，10MV FFF 的光子平均能量下降了0.84MeV，兩個(gè)能量擋位的FFF 模式中低能（能1MeV）光子所占的份額均上升了約20%。由于均整器對(duì)低能光子吸收截面較大，因此在去除均整器后，低能光子大量增加，由圖可以看出FFF 模式的能譜向左移動(dòng)，能譜軟化明顯[12]?？貦z測(cè)，其判別標(biāo)準(zhǔn)可參考FF 模式。對(duì)于絕對(duì)劑量的測(cè)量過(guò)程中，在電壓100-300V 的條件內(nèi)，TG-51 推薦的“雙電壓”法對(duì)FFF 模式的電離電荷符合率（pion）值依然是有效的，當(dāng)靜電計(jì)、電離室劑和量率發(fā)生變化時(shí)，pion值的變化較小。但隨著測(cè)量深度的變化，pion 值的變化會(huì)變大，這在臨床上不能忽略，如果測(cè)量深度發(fā)生變化或者設(shè)置的電壓超過(guò)上述電壓范圍，那pion 值的計(jì)算可采納“Jaffé-plot”的方法來(lái)驗(yàn)證[9]。

因FFF 模式應(yīng)用的SBRT 多采用小野，因此在進(jìn)行FFF 模式質(zhì)控時(shí)要特別關(guān)注小野的測(cè)量，但小野準(zhǔn)直器會(huì)部分遮擋輻射源，這會(huì)造成低能散射線(xiàn)減少，從而改變了射線(xiàn)能譜，射線(xiàn)能量因此提高，次級(jí)電子的射程會(huì)變長(zhǎng)，側(cè)向帶電粒子平衡將會(huì)不存在，部分源遮擋效應(yīng)和側(cè)向電子不平衡效應(yīng)使射線(xiàn)在水中的劑量梯度急劇變大，射線(xiàn)離軸曲線(xiàn)會(huì)呈現(xiàn)尖峰形狀，過(guò)大的測(cè)量探頭會(huì)造成平均容積效應(yīng)，即探頭會(huì)測(cè)量周?chē)牡蛣┝繀^(qū)域，從而低估了小野的測(cè)量值，因此我們選用的電離室靈敏體積的邊界與被照射邊界的距離要滿(mǎn)足側(cè)向帶電粒子平衡的距離要求[10]，因此小野測(cè)量建議選用尖點(diǎn)電離室和半導(dǎo)體電離室，并對(duì)選用的探頭做出必要的修正。測(cè)量FFF 模式時(shí)候?qū)τ诓煌丈湟斑x取電離室的選擇需要額外注意，測(cè)量小野的輸出因子時(shí)候，建議至少采用兩種探頭，相互交叉比對(duì)數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)的可信度。

對(duì)于射線(xiàn)質(zhì)即與入射方向平行的平面內(nèi)的測(cè)量，F(xiàn)FF 模式深度劑量特性可以采用測(cè)量FF 模式的方法，同時(shí)可以采用相同的方法進(jìn)行描述[11]。圖1 分別給出采用蒙特卡羅模擬的6MV FF 模式和FFF 模式、10MV FF 模式和FFF 模式的光子線(xiàn)能譜，設(shè)置的照射野為10cm×

圖1 6MV FF 和FFF（a）、10MV FF 和FFF（b）（10×10）cm2 的光子線(xiàn)能譜

對(duì)于FFF 模式光子束離軸比（FFF-OAR）質(zhì)控參數(shù)的設(shè)置，目前業(yè)內(nèi)未形成統(tǒng)一的規(guī)范。由圖2 可以看出，F(xiàn)FF 模式在不同照射野內(nèi)分布不均勻，射野越大降低得越明顯，而且FFF 模式的能譜隨射野改變相比FF 模式變化較小，即FFF 模式的光子線(xiàn)能譜對(duì)離軸距離的依賴(lài)性低?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)大多數(shù)方法均采用FF 模式光子束離軸比（FF-OAR）來(lái)推導(dǎo)出FFF-OAR，但是這些方法存在劑量誤差較大或普遍性較差或容易受到FFF-OAR 對(duì)稱(chēng)性和測(cè)量誤差的影響等各種問(wèn)題，而且均依賴(lài)于FF-OAR，對(duì)于純FFF 光子束的設(shè)備（如Tomotherapy）并不適用[13-15]。

圖2 不同照射野下FF 模式與FFF 模式的離軸比曲線(xiàn)

有學(xué)者采用分別由野外向野內(nèi)、由野內(nèi)向野外求OAR 的二次導(dǎo)數(shù)，連接前者的最小值和后者的最大值，其連線(xiàn)的中點(diǎn)為射野的邊界，可以定義左右兩側(cè)射野邊界之間的距離為劑量學(xué)射野大小。采用高斯函數(shù)對(duì)80%射野范圍內(nèi)的OAR 曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，所得的參數(shù)用于描述OAR 形狀特點(diǎn)。該方法無(wú)需借助FF-OAR，同時(shí)得到的射野大小誤差<0.11cm，射野中心誤差<0.05cm[16]。

因FFF 模式多用于小野，需多關(guān)注三維水箱小野采樣的設(shè)置，水箱不同步長(zhǎng)對(duì)小野測(cè)量影響較大，對(duì)于百分深度劑量（PDD）來(lái)說(shuō)，步長(zhǎng)較小可以準(zhǔn)確描述建成區(qū)的百分深度劑量，對(duì)于OAR 數(shù)據(jù)，由于照射野半影區(qū)域范圍一般在幾個(gè)毫米量級(jí)，步長(zhǎng)過(guò)大會(huì)丟失數(shù)據(jù)，不同采樣時(shí)間對(duì)小野PDD 和OAR 測(cè)量影響較小。因此在三維水箱采樣時(shí)，推薦使用0.5mm 采樣步長(zhǎng)，采樣時(shí)間設(shè)置為0.5s。半導(dǎo)體探頭應(yīng)該讓探頭的長(zhǎng)軸與射線(xiàn)束中心軸平行探頭放置在照射野的中心位置，如果使用的三維水箱沒(méi)有對(duì)應(yīng)的自動(dòng)校準(zhǔn)功能，可以在測(cè)量的深度處掃描Y軸與X 軸兩條離軸曲線(xiàn)，然后根據(jù)水箱軟件提供的中心偏差手動(dòng)調(diào)整探頭的中心位置。在測(cè)量以前所使用的探頭一定要預(yù)熱，只有充分預(yù)熱才能開(kāi)始測(cè)量[17-18]。

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)直線(xiàn)加速器FFF 模式下的劑量偏差、重復(fù)性、線(xiàn)性（劑量、劑量率）、日穩(wěn)定性、X 射線(xiàn)深度劑量特性、X 射線(xiàn)方形照射野的均整度和對(duì)稱(chēng)性等指標(biāo)的質(zhì)量控制檢測(cè)勢(shì)在必行，同時(shí)對(duì)電離室的選取、pion 值計(jì)算與水箱參數(shù)設(shè)置時(shí)可按照本文介紹的方法進(jìn)行設(shè)置。而對(duì)于OAR 數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制參數(shù)的設(shè)置，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的檢測(cè)規(guī)范，可按照上述幾種方法開(kāi)展日常工作，并做進(jìn)一步探討研究。