DAVID系統(tǒng)探測(cè)MLC葉片位置誤差的能力測(cè)試與評(píng)估

徐慧軍，李 玉，張素靜，楊 曉，徐壽平

0 引言

質(zhì)量保證是安全應(yīng)用調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulatecl radiation theroph，IMRT）的重要前提，而確保MLC葉片準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定位置是質(zhì)量保證的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1]。在IMRT治療中，采用TLD探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器、MOSFET探測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)驗(yàn)證時(shí)，由于IMRT照射的通量或劑量具有較高的梯度，并且射野大小和入射角度在照射過程中也是變化的，因此無法精確驗(yàn)證劑量和MLC葉片到位的準(zhǔn)確性[2]。利用平板探測(cè)器（EPID）結(jié)合三維重建算法探測(cè)MLC位置變化，卻因患者位置每天變化，很難探測(cè)到毫米級(jí)的細(xì)小偏差[3]。DAVID系統(tǒng)是一種平坦的穿射型多絲電離室，用于在治療中實(shí)時(shí)驗(yàn)證葉片的到位精度和每個(gè)射野劑量的準(zhǔn)確性。DAVID系統(tǒng)放置于直線加速器的附件托架上，每條探測(cè)絲對(duì)應(yīng)一對(duì)葉片，收集一對(duì)葉片打開時(shí)射線電離的電荷[4]。DAVID系統(tǒng)測(cè)量的是原始的、未受干擾的信號(hào)，它只依賴于設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)[3]。在本文中，通過人為改變射野大小、葉片位置，檢測(cè)DAVID的探測(cè)能力，從而為利用DAVID實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IMRT治療中葉片的到位精度提供依據(jù)。

1 材料與方法

（1）D A V I D系統(tǒng)（P T W公司，德國）型號(hào)：DAVID system Siemens MLC-160，34084。ARTISTE 直線加速器（SIEMENS，德國）配備160葉多葉光柵，葉片厚度5 mm[5]。射線選擇6 MV X線，每次出束100 MU。

（2）射野設(shè)置為中心軸10cm×10cm，利用DAVID系統(tǒng)進(jìn)行參考值測(cè)量。Y方向上擋塊位置不變，X方向上射野（MLC）擴(kuò)大為 10．1、10．2、10．3 和 10．4 mm；X方向上MLC葉片位置不變，Y方向上射野擴(kuò)大為10．1 和 10．2 mm，利用 DAVID 系統(tǒng)測(cè)量偏差[2，6]。

（3）形成中心軸10 cm×10 cm射野的MLC葉片編號(hào)為31～50，31號(hào)和40號(hào)葉片分別是射野邊緣和中間的葉片。調(diào)整31號(hào)葉片朝射野內(nèi)移動(dòng)1～7 mm，調(diào)整40號(hào)葉片朝射野內(nèi)、外分別移動(dòng)1～7 mm，利用DAVID系統(tǒng)測(cè)量偏差。

（4）保持10 cm×10 cm射野大小不變，Y方向擋塊位置不變，X方向上MLC朝一方移動(dòng)5 mm；X方向上MLC位置不變，Y方向上擋塊朝一側(cè)移動(dòng)5mm，利用DAVID系統(tǒng)測(cè)量偏差。

（5）射野保持10 cm×10 cm大小不變，當(dāng)位于最大射野邊角和側(cè)邊時(shí)，檢測(cè)DAVID系統(tǒng)對(duì)葉片位置誤差的探測(cè)能力。

2 結(jié)果

（1）射野X方向上是MLC，Y方向上是擋塊，10 cm×10 cm的射野，前面的10 cm為X方向，后面的10 cm為Y方向。10 cm×10 cm的射野測(cè)量的平均偏差為0．28%，X 方向上射野增大到 10．1、10．2、10．3 和 10．4 cm 時(shí)，平均偏差分別為 0．98%、2．04%、3．03%和4．11%。隨著X方向射野大小的偏差逐漸增大，檢測(cè)出的偏差結(jié)果也隨之增大，見表1。X方向的MLC保持10 cm開野不變，調(diào)整Y方向上固定擋塊位置，射野增大到10．1和10．2 mm時(shí)，平均偏差為 5．11%和 10．45%，見表 1。可以看出，DAVID 在檢測(cè)MLC位置的偏差幅度上弱于檢測(cè)固定擋塊。

表1 射野大小改變后DAVID檢測(cè)結(jié)果

（2）MLC的葉片數(shù)為80對(duì)，形成中心軸10 cm×10 cm射野所用的葉片為31～50號(hào)葉片，31號(hào)為邊緣葉片，40號(hào)為中間葉片，DAVID系統(tǒng)測(cè)量的結(jié)果見表2。31號(hào)葉片朝射野內(nèi)偏離指定位置1～7 mm，探測(cè)到的偏差分別為：-0．41%、-0．80%、-1．13%、-1．64%、-1．90%、-2．37%和-2．59%。40 號(hào)葉片朝射野內(nèi)偏離正常位置 1～7 mm（即伸進(jìn)射野內(nèi)），DAVID 系統(tǒng)探測(cè)到的偏差分別為-0．88%、-1．34%、-1．75%、-2．10%、-2．54%、-2．88%和-3．37%；該葉片朝射野外偏離 1～7 mm，偏差分別為 0．42%、0．70%、1．11%、1．38%、1．54%、1．93%和 2．22%。葉片伸進(jìn)射野內(nèi)，阻擋了射線，測(cè)量的偏差值均為負(fù)值；反之，葉片伸出射野，增加了額外的射線，測(cè)量的偏差值均為正值。

表2 葉片偏離指定位置，DAVID系統(tǒng)探測(cè)的結(jié)果

（3）射野10 cm×10 cm大小不變，但X方向MLC葉片朝一個(gè)方向同時(shí)移動(dòng)5 mm，Y方向擋塊不移動(dòng)，此時(shí)探測(cè)到的偏差為-0．51%。由此可知，保持開口寬度不變，葉片同時(shí)移動(dòng)，DAVID系統(tǒng)就探測(cè)不到，這是因?yàn)镈AVID系統(tǒng)收集主信號(hào)大小只與葉片的打開寬度有關(guān)。如果Y方向擋塊同時(shí)朝一個(gè)方向移動(dòng)5 mm，而MLC的位置不變，偏差達(dá)到1 184．11%，DAVID系統(tǒng)則可以明顯檢測(cè)到，這是因?yàn)樘綔y(cè)絲與葉片一一對(duì)應(yīng)，測(cè)量的信號(hào)也一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)移動(dòng)時(shí)，會(huì)造成一側(cè)的探測(cè)絲收集不到主信號(hào)，而另一側(cè)則收集到額外的信號(hào)。如果MLC和擋塊同時(shí)朝某一方向移動(dòng)5 mm，射野大小保持不變，偏差將達(dá)到1 368．56%。

（4）當(dāng)10 cm×10 cm射野位于邊角，射野一邊擴(kuò)大1 mm時(shí)，探測(cè)到的偏差為1．25%；位于射野中心軸一側(cè)時(shí)，射野一邊擴(kuò)大1 mm，探測(cè)到的偏差為1．15%。說明對(duì)于10 cm×10 cm的射野而言，無論位于中心軸還是側(cè)邊，DAVID系統(tǒng)都具有同樣的探測(cè)能力。

3 討論

（1）DAVID系統(tǒng)的多通道靜電計(jì)與探測(cè)絲相連，測(cè)量每條絲的電離信號(hào)，每條絲的信號(hào)與電離密度的線性積分成正比，當(dāng)葉片間距發(fā)生變化時(shí)，DAVID系統(tǒng)可以精準(zhǔn)探測(cè)到[2]。DAVID系統(tǒng)以第一次測(cè)量為基準(zhǔn)，將后續(xù)測(cè)量結(jié)果與第一次測(cè)量結(jié)果相比較，計(jì)算偏差[7]。對(duì)于10 cm×10 cm的射野，射野變化1 mm，偏差就可以被探測(cè)到（見表1），可用于IMRT每次治療中葉片到位精度的實(shí)時(shí)驗(yàn)證[8]。DAVID系統(tǒng)在Y方向（擋塊）上的探測(cè)能力比X方向（MLC）上的更強(qiáng)。

（2）DAVID系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確探測(cè)到葉片是否未到或超出指定位置，未到偏差值為正值，超出偏差值為負(fù)值（見表2），可以根據(jù)偏差的正負(fù)判斷葉片的位置。它對(duì)射野邊緣的葉片（31號(hào)葉片）和中間的葉片（40號(hào)葉片）具有同樣的探測(cè)能力，但葉片伸進(jìn)射野會(huì)比在射野外更容易被探測(cè)到。從表1和表2中可以看出，射野整體偏差1 mm就可被探測(cè)到，單個(gè)葉片偏差1 mm以上才可以。

（3）DAVID系統(tǒng)探測(cè)絲收集的主信號(hào)與葉片打開的寬度近似成正比，但無法判斷葉片的具體位置[7，9]。若MLC葉片方向的射野大小不變而位置改變，在相同劑量條件下，DAVID系統(tǒng)是無法探測(cè)的。

總之，對(duì)10 cm×10 cm射野而言，DAVID系統(tǒng)對(duì)MLC射野和單個(gè)葉片的位置誤差探測(cè)能力分別為1和2 mm，同時(shí)對(duì)中心軸射野和偏一側(cè)的射野具有同等的探測(cè)能力。DAVID系統(tǒng)沒有位置判斷能力，沿MLC方向同等大小的射野位置若發(fā)生變化則探測(cè)不到。

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