外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器的性能與防護(hù)檢測

趙進(jìn)沛，張富利，王雅棣，孔雪梅，閆 妍

外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器的性能與防護(hù)檢測

趙進(jìn)沛，張富利，王雅棣，孔雪梅，閆 妍

目的：建立外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器性能與防護(hù)檢測方法。方法：參照GBZ 126—2011、GB/T 19046—2003以及自有的檢測設(shè)備，對醫(yī)用加速器相關(guān)性能和防護(hù)指標(biāo)進(jìn)行檢測；用交叉刻度的方法，采用待測的醫(yī)用加速器輻射源，以在計量部門檢定后的0.65 cm3電離室測量系統(tǒng)作為量值傳遞媒介，對針尖式電離室進(jìn)行刻度，從而實現(xiàn)對立體定向放射治療計劃劑量與實測劑量的偏差指標(biāo)的檢測。結(jié)果：所采用的方法可以實現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)的檢測，檢測結(jié)果符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)論：該研究所采用的外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器性能與防護(hù)檢測方法，可以作為對此類裝備進(jìn)行狀態(tài)或穩(wěn)定性檢測的參考。

醫(yī)用加速器；X刀；放射防護(hù)；質(zhì)量控制；檢測

0 引言

外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器是目前比較常見的放射治療設(shè)備，也是開展放射防護(hù)與質(zhì)量控制檢測難度較大的一種放射治療項目，既包括醫(yī)用加速器部分的性能指標(biāo)檢測，也包括立體定向治療對定位和劑量的特殊要求。本文在對一臺外置立體定向治療系統(tǒng)醫(yī)用加速器進(jìn)行主要指標(biāo)檢測的基礎(chǔ)上，重點研究了采用交叉刻度方法對立體定向放射治療等中心處吸收劑量的檢測。

1 材料與方法

1.1 檢測儀器

放射治療劑量儀：DOSE1主機(jī)（德國IBA公司生產(chǎn)），F(xiàn)C65-G電離室；PTW TN 31014電離室。防護(hù)級X、γ劑量率儀：LB123多功能輻射檢測儀（德國Berthold公司生產(chǎn)）。模體：SP34固體水方型模體（德國IBA公司生產(chǎn)）；ST-1100A型固體水球型模體（美國Fluke公司生產(chǎn)）；Visi光野照射野一致性檢測板（瑞典奧立克公司生產(chǎn)）。

1.2 檢測對象

醫(yī)用直線加速器：Xha-600 6 MV醫(yī)用直線加速器（山東新華醫(yī)療設(shè)備公司生產(chǎn)）；立體定向放射治療系統(tǒng)：Linatech（美國Linatech公司）。

1.3 場所輻射水平檢測

采用40 cm×40 cm照射野，機(jī)架角度分別調(diào)為0、90和270°，其中角度為0°時放標(biāo)準(zhǔn)模體在治療床上做散射體。分別檢測控制室墻壁處、操作位、機(jī)房門和靠近機(jī)房墻外走廊處的輻射水平，檢測點取距墻（門）面30 cm，高130 cm處。

1.4 醫(yī)用加速器性能檢測

1.4.1 校準(zhǔn)點吸收劑量的測量與偏差計算

取正常治療距離源皮距（source-to-skindistance，SSD）=100 cm，照射野設(shè)置10 cm×10 cm，測量水下5 cm深度的吸收劑量，計算吸收劑量測量值與監(jiān)測劑量儀預(yù)選值的偏差。

1.4.2 劑量示值的重復(fù)性檢測

固定監(jiān)測劑量儀預(yù)選值設(shè)置，重復(fù)測量校準(zhǔn)點處吸收劑量值，計算X線輻射劑量示值的變異系數(shù)。

1.4.3 劑量示值的線性檢測

選定劑量率不變，預(yù)設(shè)操作臺示值分別為100、200、300、400 MU，依次測量出相應(yīng)的吸收劑量值，采用最小二乘法計算輸出量的線性。

1.4.4 均整度與對稱性檢測

照射野設(shè)置10cm×10cm，在均整區(qū)內(nèi)水下10cm處測量光標(biāo)十字線上距輻射束軸中心點3.5 cm處對稱的兩點處的吸收劑量值，測量對角線上距相應(yīng)照射野頂角2.5 cm處的吸收劑量值，并計算對稱兩點吸收劑量的比值以及均整區(qū)內(nèi)各點吸收劑量最大值與最小值的比。

1.4.5 患者平面上X線輻射泄漏的檢測

照射野設(shè)置10 cm×10 cm以及關(guān)閉雙層限束裝置，在位于患者平面以輻射束軸為中心的40 cm× 40 cm區(qū)域內(nèi)，分別測量吸收劑量，計算透過限束裝置的X線泄露輻射；在以輻射束軸為中心，垂直于輻射束軸并在40 cm×40 cm以外的2 m直徑的圓的范圍內(nèi)，測量吸收劑量并計算最大有用射束外泄露輻射。

1.4.6 光野與照射野的測量偏差的檢測

設(shè)置燈光野10 cm×10 cm，將檢測板的10 cm× 10 cm邊界與燈光野邊界對準(zhǔn)，照射3 Gy，通過熒光邊界判斷光野與實際照射野的偏差。

1.5 利用交叉刻度后的針尖電離室檢測立體定向治療的吸收劑量

1.5.1 水下8 cm處吸收劑量的測量

測量儀器：DOSE 1劑量儀靜電計，F(xiàn)C65-G指形電離室，SP34固體水方型模體。測量條件：6 MV X線束，SSD=100 cm，照射野10 cm×10 cm，測量水下8 cm處有效點的吸收劑量，采用IAEA TRS 277報告提供的計算公式[1]：

其中

式（1）中，M為經(jīng)過溫度、壓力校正過的劑量儀讀數(shù)，單位為C/kg；ND為電離室空腔的吸收劑量校準(zhǔn)因子；SW，air為校準(zhǔn)深度水對空氣的平均阻止本領(lǐng)比；Pu為電離室擾動因子；Pcel為電離室中心電極影響因子。式（2）中：NX為空氣照射量校準(zhǔn)因子，國防科技工業(yè)電離輻射一級計量站給定的校準(zhǔn)因子為103.1；W/e為在空氣中形成每對離子（其電荷為1個電子的電荷）所消耗的平均能量，為一常數(shù)W/e=33.97 J/C；Katt為在校準(zhǔn)電離室時，電離室及平衡帽對校準(zhǔn)輻射（一般為60Co的γ射線）的吸收和散射的修正；Km為電離室室壁及平衡帽的材料對校準(zhǔn)輻射空氣等效不充分而引起的修正，這里Katt·Km數(shù)值由劑量儀廠家給出（Katt·Km=0.973）。另外，供應(yīng)商給定以及實際檢測驗證的SP34固體水方型模體校準(zhǔn)因子為0.996。將上述因子代入公式，吸收劑量DW=99.5 M（cGy）。

1.5.2 針尖電離室的刻度

采用替代測量法，用0.015cc針尖電離室與劑量儀靜電計配套測量上述參考點劑量，測量條件與1.5.1完全相同，測量6次取平均值。0.015cc針尖電離室水中吸收劑量刻度因子NW為

式中，DW為1.5.1中計算出的參考點的吸收劑量；M1為采用針尖電離室測量時經(jīng)過溫度、壓力校正過的劑量儀讀數(shù)。

1.5.3 治療計劃劑量與實測劑量的比對

將0.015cc針尖電離室插入ST-1100A型固體水球型模體（直徑16 cm）的電離室孔，將針尖電離室作為靶點，進(jìn)行掃描和劑量治療計劃。預(yù)設(shè)靶點劑量為200 cGy。按照實際治療程序進(jìn)行擺位和照射，讀取劑量儀計數(shù)并計算吸收劑量。針尖電離室處的吸收劑量（DW1）采用下列公式計算：

式中，DW1為治療計劃劑量的實測值；NW為1.5.2中計算出的0.015cc針尖電離室水中吸收劑量刻度因子；M2為進(jìn)行驗證測量時經(jīng)過溫度、壓力校正過的劑量儀讀數(shù)。將計算結(jié)果與治療計劃劑量比對。

2 結(jié)果

2.1 場所輻射水平檢測

多功能輻射檢測儀本底計數(shù)為0.18 Sv/h，在選定的檢測點計數(shù)無明顯變化，這表明機(jī)房周邊無明顯輻射泄漏。

2.2 劑量示值偏差和重復(fù)性檢測結(jié)果

按照1.4.1和1.4.2所述方法進(jìn)行檢測，結(jié)果見表1。

表1 重復(fù)測量結(jié)果的變異系數(shù)以及與預(yù)設(shè)劑量的相對偏差

從表1可見，加速器的劑量示值偏差和重復(fù)性皆符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 劑量線性檢測結(jié)果

按1.4.3所述方法進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

由表2可見，劑量線性偏差符合標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

表2 劑量線性檢測結(jié)果

2.4 均整度與對稱性檢測

按1.4.4所述方法進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。

表3 均整度與對稱性檢測結(jié)果

從表3可見，均整區(qū)內(nèi)對稱兩點的計數(shù)比值最大為1.01，所測任意兩點的最大比值為1.02，分別小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.03和1.06，符合要求。

2.5 患者平面上X線輻射泄漏的檢測

按1.4.5所述方法進(jìn)行檢測，結(jié)果見表4。

表4 患者平面上的X線輻射泄漏檢測結(jié)果

從表4可見，M區(qū)域內(nèi)泄露比值為0.47%，M區(qū)域外泄露比值為0.04%，分別小于標(biāo)準(zhǔn)限值2%和0.2%的要求。

2.6 光野與照射野的偏差檢測結(jié)果

按1.4.6所述方法進(jìn)行檢測，結(jié)果見表5。

表5 光野與照射野的偏差

從表5可見，加速器輻射野的光野指示之間的偏差符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.7 劑量與實測劑量的檢測結(jié)果

2.7.1 水下8 cm處吸收劑量

按1.5.1所述方法重復(fù)測量水下8 cm處吸收劑量6次，結(jié)果見表6。

表6 水下8 cm處吸收劑量檢測結(jié)果

即在給定MU的情況下，水下8 cm處的吸收劑量為147.3 cGy。

2.7.2 針尖電離室的刻度結(jié)果

按1.5.2所述方法用針尖電離室進(jìn)行檢測，并采用式（2）計算刻度因子，結(jié)果見表7。

表7 針尖電離室刻度

2.7.3 治療計劃劑量與實測劑量的比對結(jié)果

按1.5.3所述方法，對計劃劑量為200 cGy進(jìn)行驗證檢測，結(jié)果見表8。

表8 計劃劑量與實測劑量比對結(jié)果

在GBZ 168—2005[2]中，對于X刀等中心處計劃劑量與實測劑量相對偏差的限值為±5%，而此次實測與計劃劑量的偏差為-4.17%，因此是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。

3 討論

放射防護(hù)和質(zhì)量控制檢測是開展放射治療所必需的檢測項目，不僅衛(wèi)生行政部門指定的疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)要做，放射治療單位自身也需要按照規(guī)定對項目所涉及的指標(biāo)進(jìn)行日檢、周檢、月檢和年檢。通過對上述外置X線立體定向放射治療系統(tǒng)主要指標(biāo)的檢測發(fā)現(xiàn)，所測指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其中，實測劑量與計劃劑量的偏差雖在±5%的限值范圍，但實測劑量低于計劃劑量，這一般是由于定位和擺位過程中的微小偏差造成的，也是小射野劑量檢測中常見的一種現(xiàn)象。

外置X線立體定向放射治療系統(tǒng)是以醫(yī)用直線加速器為輻射源，配置立體定位準(zhǔn)直系統(tǒng)和計算機(jī)治療計劃系統(tǒng)，利用加速器治療頭的等中心旋轉(zhuǎn)和治療床繞等中心的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)立體定向治療的，是一種開展較早且應(yīng)用較為廣泛的立體定向治療裝備[3-8]。對這類設(shè)備進(jìn)行放射防護(hù)與質(zhì)量控制監(jiān)督監(jiān)測，涉及到3個標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，即：GBZ 126—2011[9]、GB/T 19046—2003[10]、GBZ 168—2005。首先，應(yīng)根據(jù)GBZ 126—2011和GB/T 19046—2003的規(guī)定測量有關(guān)醫(yī)用加速器的性能與防護(hù)指標(biāo)。其次，應(yīng)針對立體定向治療系統(tǒng)的特點，根據(jù)GBZ 168—2005檢測其劑量與定位相關(guān)指標(biāo)，而其中的計劃劑量與實測劑量的偏差，即直接顯示了劑量的準(zhǔn)確性，也間接表示了定位時的準(zhǔn)確程度。由于我國計量部門尚不

（????）（????）具備加速器標(biāo)準(zhǔn)照射源，用于小射野劑量檢測的針尖式電離室無法進(jìn)行量度溯源，雖然GBZ 168—2005規(guī)定了計劃劑量和實測劑量的限值要求，但并沒有相關(guān)資料提供X刀輸出劑量的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，因此立體定向X線治療計劃劑量的驗證仍然是人們研究的熱點和難點[11]。

本研究首先對加速器性能和防護(hù)有關(guān)的工作場所泄露水平、劑量輸出的準(zhǔn)確性、重復(fù)性和線性、射野中的劑量分布情況以及患者平面的輻射泄漏情況等項目進(jìn)行了檢測，然后重點研究了采用交叉刻度的方法，采用待測的醫(yī)用加速器輻射源，以在計量部門檢定后的0.65 cm3電離室測量系統(tǒng)作為量值傳遞媒介，對針尖式電離室進(jìn)行了刻度，實現(xiàn)了立體定向放射治療計劃劑量與實測劑量偏差指標(biāo)的檢測。本工作對外置立體定向系統(tǒng)放射治療加速器項目主要防護(hù)與性能指標(biāo)的檢測，為今后類似裝備的放射防護(hù)與質(zhì)量控制狀態(tài)和穩(wěn)定性檢測提供了參考。

[1]International Atomic Energy Agency.TRS NO 277：absorbed dose determination in photon and electron beams[R].Vienna：IAEA，1997.

[2]GBZ 168—2005 X、γ射線頭部立體定向外科治療放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]陳渝，萬久慶.放射治療設(shè)備及其技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（9）：6-9.

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[6]鞏漢順，鞠忠建，徐壽平，等.G4 CyberKnife——全新式立體定向放療設(shè)備及其臨床應(yīng)用 [J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（4）：127-129.

[7]余榮，李永恒，朱廣迎.立體定向放療治療15例肺部小腫瘤患者的療效分析[J].中國肺癌雜志，2011，14（3）：266-270.

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[9]GBZ 126—2011 電子加速器放射治療放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10]GB/T 19046—2003 醫(yī)用電子加速器驗收試驗和周期檢驗規(guī)程[S].

[11]何志堅，羅素明，高磊.頭部X刀焦點輸出劑量測量方法研究[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2009，29（3）：315-316.

（收稿：2013-12-26 修回：2014-04-08）

Test for performance and radiation protection of medical linear accelerator of external stereotactic radiotherapy device

ZHAO Jin-pei1,ZHANG Fu-li2,WANG Ya-di2,KONG Xue-mei1,YAN Yan1
（1.Center for Disease Prevention and Control,Beijing Military Area Command,Beijing 100042,China; 2.General Hospital of Beijing Military Area Command,Beijing 100700,China）

To set up a method for testing the performance and radiation protection of the medical linear accelerator of the external stereotactic radiotherapy device.With the owned apparatuses,the performances and radiation protection indexes of the accelerator were detected according to GBZ 126—2011 and GB/T 19046—2003.The difference between the measured dose value and planned dose value was detected by measuring the point dose using pinpoint detector which was cross-calibrated with 0.65cc detector as dose delivery medium.The method established could be used to test the index concerned,and all the test results lied within the limit required by technique standard.The established method is feasible and can be used in status test and stability test.[Chinese Medical E-quipment Journal，2014，35（12）：79-81，112]

medical accelerator;X-ray knife;radiation protection;quality control;test

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）12-0079-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.12.079

總后衛(wèi)生部軍事醫(yī)學(xué)計量立項課題（2011-JL2-005）

趙進(jìn)沛（1963—），男，主任醫(yī)師，主要從事放射診療衛(wèi)生防護(hù)監(jiān)督監(jiān)測與質(zhì)量控制檢測方面的研究工作，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com。

100042北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（趙進(jìn)沛，孔雪梅，閆 妍）；100700北京，北京軍區(qū)總醫(yī)院（張富利，王雅棣）