医用加速器TrueBeam剂量输出长期稳定性研究*

吴丽丽 林 浩 陈 泓 谢良喜

①汕头大学医学院附属肿瘤医院放疗科 广东 汕头 515031

直线加速器输出剂量的稳定性是肿瘤放射治疗质量保证的重要环节，而医用直线加速器输出剂量的日常安全监测是放射治疗质量保证工作的重要方面[1-3]。QA BeamChecker Plus(QABC+，Standard Imaging公司，美国)是一种加速器的日检质量控制设备，用于检测中心轴剂量、平坦度及对称性等参数，具有操作简单、检测快捷等特点[4]。本研究利用QA BeamChecker Plus对TureBeam系统进行为期18个月的剂量输出特性日常质量保证检测，通过分析各项参数的长期变化趋势来评估TrueBeam 6 MV光子束剂量输出的长期稳定性[5-6]。

1 设备与方法

1.1 仪器设备

采用美国Standard Imaging 公司的QABC+，测量TrueBeam直线加速器6 MV光子线的中心轴输出剂量、平坦度、轴向对称性和横向对称性。

QABC+内置8个平行板电离室，其中包括5个电离室信号探测器(1个中心电离室及4个周围电离室)。中心电离室探测器位于中心轴上，其余4个电离室位于中心轴上、下、左、右各7.5 cm处。另外3个电离室作为射线质识别电离室，测量时，内置的传感器自动完成温度和气压的补偿修正。该仪器可检测直线加速器6～25 MeV电子线和60Co-25 MV光子线的中心轴剂量输出、平坦度及对称性。电子线测量面具有1.5 cm厚的水等效材料，光子线测量面具有3.5 cm厚的水等效材料[7]。

1.2 测量方法

1.2.1 TrueBeam剂量输出特性校准

建立QABC+基准值(Baseline)前，根据美国医学物理师协会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)第142号工作组报告(TG-142)的规范对TrueBeam机械参数和剂量输出特性进行调整。

1.2.2 建立6 MV光子束QABC+的基准值(Baseline)

首先将QABC+水平放置于治疗床，X射线测量面向上，上方电离室朝向机架。机架、多叶准直器和治疗床角度均设置在0o，开野为20 cm×20 cm，源皮距SSD=100 cm；然后将射野中心十字线对准QABC+的十字线；接着以400 MU/min的剂量率出束200 MU；最后读取数据，建立中心轴剂量输出、平坦度及对称性的基准值。

1.2.3 QABC+日检测量

采用QABC+每日重复上述摆位条件测量6 MV光子束，测量其中心轴剂量输出、平坦度、轴向对称性和横向对称性数值，以基准值为参考，将后续测量的结果与其进行对比，检测加速器各项参数的变化。

1.3 评价指标及其定义

评价指标包括4个主要参数，参考QBAC+使用说明书，其计算公式如下。

(1)中心轴剂量偏差(公式1)：

式中，M(t)为经温度气压校准的中心电离室日检读数，M(t0)为中心电离室基准值读数。

(2)平坦度偏差(公式2)：

式中，F(t)为平坦度日检读数，F(t0)为平坦度基准值。

(3)1.3.5 轴向对称性偏差(公式3)：

式中，SA(t)为轴向对称性日检读数，SA(t0)为轴向对称性基准值。

(4)横向平坦度偏差(公式4)：

式中，ST(t)为横向对称性日检读数，ST(t0)为横向对称性基准值。

根据AAPM TG-142号报告中给出的加速器质量保证标准，各个参数相对基准值的变化幅度要求：剂量输出≤±2%，平坦度≤1%，对称性≤±1%[2]。将检测结果与质量保证要求进行对比，评估TrueBeam加速器6 MV光子束射野各项参数的稳定性。

1.4 统计学方法

使用Excel2010软件进行数据统计学分析和处理，所测数据采用平均值加标准差()表示。

2 结果

2012年9月至2014年2月，对TrueBeam系统的6 MV光子束进行306次日检测量(2013年2月17日至6月8日期间，由于QABC+故障维修，未进行日检)。

2.1 中心轴剂量

306次测量结果中仅有18次测量误差＞(±2%)，其中13次为加速器出现剂量联锁，清除联锁之后重新测量，结果合格。2013年2月17-22日期间共4次测量误差＞±2%，经检测为QABC+温度气压传感器故障。剔除17次检测设备故障和加速器故障的测量结果，有效日检测量289次，仅1次测量误差＞±2%，6 MV中心轴剂量稳定性合格率为99.7%，中心轴剂量偏差为(0.0%±0.7%)，如图1A所示。

2.2 平坦度

测量结果显示6 MV光子线平坦度稳定性非常好，平坦度偏差为(0.1%±0.1%)，如图1B所示。

2.3 轴向对称性

轴向对称性为(-1.4%±0.6%)，289次测量结果均为≤±3%；轴向对称性偏差为(-0.3%±0.2%)，最大偏差为-1.1%，如图1C所示。

2.4 横向对称性

横向对称性为(0.4%±0.4%)；横向对称性偏差为(0.3%±0.3%)，最大偏差为0.8%，均在误差范围内，总体上横向对称性偏差呈微弱上升趋势，如图1D所示。

图1 TrueBeam加速器6 MV光子线射野剂量输出特性参数偏差值

3 讨论

随着放射治疗技术的发展，调强放射治疗(Intensity modulated radiation therapy，IMRT)和旋转容积调强(Volumetric modulated arc therapy，VMAT)逐渐成为主要放射治疗方式，而TrueBeam是一台全新设计，用于进行图像引导放射治疗和放射外科的系统，在此系统上可完成调强放射治疗、容积调强弧形放射治疗和立体定向体部放射治疗[6]。TrueBeam是一个完全集成的系统，拥有众多的技术创新，包括动态同步成像，患者摆位管理，靶区移动管理，以及用于放射治疗和放射外科的全新投照技术[7-8]。精确放射治疗对加速器的质量保证提出了更高的要求，需对加速器的各项性能进行常规日检，以确保治疗的安全性和精确性。

由于目前关于TureBeam加速器剂量输出长期稳定性尚未报道，本研究采用QABC+对该加速器的6 MV光子线进行为期18个月的日常质量保证检测。传统的检测手段要用到多种测量仪器，如：静电计与电离室、二维矩阵探测器，胶片等，检测过程比较繁琐，且耗时、耗力同时缺乏系统性，很难实现加速器性能的日检质量控制和质量保证[9-10]。而QABC+、QuickCherck和Daily QA3等日检质量控制设备，操作方便，一次测量可快速得到多个测量结果，方便日常质量控制和质量保证，已广泛应用于医用直线加速器和tomotherapy等大型放疗设备的日常质量控制中。研究结果表明，日检质量控制设备具有快速，便捷的特点，可以保证加速器每日的安全性及精确治疗[11-14]。

QABC+可用于每日快速测量加速器射束的多项参数，是一种重要、便捷的日检质量控制设备。李承军等[4]对QABC+性能进行了测试，结果表明，所使用平行板电离室重复性达到临床使用标准，可以用于直线加速器射野日常检测。加速器经过验收或校准合格后，利用日检质量控制设备QABC+对其进行检测并建立基准值，将后续检测结果与基准值对比进行评估，检测的结果反映出与基准值之间的相对偏差，也反映出加速器射野参数的变化情况。超过设定的阈值，QABC+会以红灯警示，若超出设定值，需要对加速器进行检查。QABC+无法检测基准值的对与错，因此如果基准值错误，后续的检测结果就会与错误值进行对比，当加速器重新进行维修、参数调整或日检质量控制设备进行维修后，需要重新获取基准值。

6 MV光子线射野剂量输出特性是评价加速器射束的重要参数，本研究TrueBeam加速器的测量结果中，18次中心轴剂量偏差＞2%，提示需要利用电离室对加速器剂量输出的一致性进行检测，经检查其中4次是QABC+出现气压温度探测器故障，返修之后对QABC+进行重新标定；13次是由于加速器剂量联锁，导致输出剂量低于预设剂量。中心轴剂量、平坦度，轴向对称性和横向对称性数值反映出射线的稳定性。本研究4个参数的合格率分别为99.7%、100%、100%和100%，由此可见TrueBeam的6 MV光子射线束具有很好的稳定性，其中横向对称性具有正向偏移的上升趋势，需要在日常质量控制工作中加以重视。

本研究的日检质量控制设备QABC+系统对称性的定义与TrueBeam系统有区别，在计算对称性时未考虑中心轴剂量，可能是考虑到3.5 cm深度处射野离轴曲线呈“horn形分布”，故QABC+系统测量的对称性偏差参数随时间变化趋势比对称性参数更能反映射野的稳定性[15]。

经过18个月的日检质量控制设备QABC+的日检研究结果显示，TrueBeam的6 MV光子线剂量输出特性具有很好的长期稳定性，能够满足临床要求。

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