VARIAN23EX醫(yī)用電子直線加速器主要物理性能的測試和質(zhì)量保證

陳遠(yuǎn)貴，徐本華，黃妙云，李小波

(福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院 放療科，福建福州350000)

隨著腫瘤放射治療的發(fā)展，新技術(shù)和新設(shè)備的臨床應(yīng)用，尤其是三維適形和調(diào)強(qiáng)放療的日益廣泛應(yīng)用，對于放射治療的質(zhì)量保證(QA)和質(zhì)量控制(QC)的要求也逐漸提高，而放療設(shè)備質(zhì)量保證是最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。放療設(shè)備的質(zhì)量保證主要是對設(shè)備的功能執(zhí)行特征的連續(xù)評估，這些功能執(zhí)行特征根本影響著設(shè)備幾何學(xué)的精度和被用于患者劑量學(xué)的精度。我院于2013年引進(jìn)了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的醫(yī)用電子直線加速器VARIAN23EX，為保證VARIAN23EX醫(yī)用電子直線加速器符合臨床使用要求，我們按照國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備驗收手冊等對設(shè)備進(jìn)行主要物理性能的測試和質(zhì)量保證。

1 實(shí)驗材料

1.1 設(shè)備

VARIAN23EX醫(yī)用電子直線加速器，該設(shè)備有能量X線2檔：6MV和15MV；電子線6檔：4, 6, 9，12，15和18MeV。配有60對多葉光柵和電子影像射野系統(tǒng)(EPID)。源軸距100cm，等中心處最大射野40×40cm。

1.2 測試工具

PTW UNIDOS E型劑量儀，PTW 30013 0.6cc指形電離室；WELLHOFER三維輻射野掃描水箱；30×30×30cm標(biāo)準(zhǔn)水模體；柯達(dá)X線慢感光膠片。

2 測試內(nèi)容、方法和結(jié)果

2.1 等中心精度

2.1.1準(zhǔn)直器等中心精度

方法：機(jī)架角度(IEC)0°，升床使床面接近等中心位置，準(zhǔn)直器上面的鉛門開至最大，下面準(zhǔn)直器關(guān)至最小(0.3cm)，平放一張帶包裝紙的X線慢感光膠片于床面。分別在準(zhǔn)直器0°、45°、315°和270°，給予6MVX射線50MU照射劑量，沖洗膠片。

結(jié)果：膠片上呈現(xiàn)出“米”字線，并相交于半徑r≤1.0mm的圓內(nèi)，說明準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)引起的輻射軸相對等中心的偏移≤1.0mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)≤2.0mm。

2.1.2機(jī)架等中心的測試

方法：準(zhǔn)直器和治療床均位于(IEC)0°，升床使床面接近等中心位置，準(zhǔn)直器上面的鉛門開至最大，下面準(zhǔn)直器關(guān)至最小(0.3cm)，與床面垂直放一張帶包裝紙的X線慢感光膠片。分別在準(zhǔn)直器0°、45°、315°和270°，給予6MVX射線50MU照射劑量，沖洗膠片。

結(jié)果：膠片上呈現(xiàn)出“米”字線，并相交于半徑r≤1.0mm的圓內(nèi)，說明機(jī)架旋轉(zhuǎn)引起的輻射軸相對等中心的偏移≤1.0mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)≤2.0mm。

2.2 燈光野和照射野的一致性

方法：機(jī)架和準(zhǔn)直器均位于(IEC)0°，升床使源皮距(SSD)為100cm，射野大小為30×30cm，平放一張帶包裝紙的X線慢感光膠片于床面，打開燈光野，用針在燈光野四角扎上小孔，并蓋上一層建成厚度的固體模體材料。給予6MV的X射線50MU照射劑量。沖洗膠片，將射野內(nèi)50%等劑量線和膠片上四個小孔相比較。用同一方法重復(fù)15MV的X射線。

結(jié)果：6MV和15MV實(shí)際照射野與燈光野各邊偏差均小于1.5mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)≤2.0mm。

2.3 輻射質(zhì)的測定

2.3.1X射線輻射質(zhì)的測定

方法：機(jī)架和準(zhǔn)直器均位于(IEC)0°，射野大小為10×10cm，SSD=100cm，三維水箱內(nèi)的電離室沿射野中心軸掃描，找出劑量最大點(diǎn)(Dmax)的水下深度和水下10cm的百分深度劑量。

結(jié)果：6MVX射線：Dmax的深度偏差0.08cm，符合驗收手冊≤0.15cm。PDD10cm偏差0.7%，符合驗收手冊≤1%。15MVX射線：Dmax的深度偏差0.07cm，符合驗收手冊≤0.15cm。PDD10cm偏差0.9%，符合驗收手冊≤1%。(詳見表1)

2.3.2電子線輻射質(zhì)的測定

方法：機(jī)架和準(zhǔn)直器均位于(IEC)0°，射野大小為15×15cm，SSD=100cm，三維水箱內(nèi)的電離室沿射野中心軸掃描，找出80%劑量深度、50%劑量深度和30%劑量深度。

結(jié)果：各擋電子線80%劑量深度、50%劑量深度的偏差均符合驗收手冊的≤0.07cm、≤0.1cm的標(biāo)準(zhǔn)，30%劑量深度實(shí)測結(jié)果也滿足驗收手冊標(biāo)準(zhǔn)(詳見表2)。

2.4 射野的平坦度、對稱性和半影寬度

2.4.1方法：利用WELLHOFER三維水箱掃描系統(tǒng)，射野10×10cm和射野40×40cm，探頭位于等中心處，在水下10cm深度處，分別沿中心軸的橫向和徑向進(jìn)行掃描。

結(jié)果：國家標(biāo)準(zhǔn)X射線射野平坦度≤6%，對稱性≤3%，半影≤8mm。從表3中可以看出6MV和15MV射線射野的平坦度、對稱性和半影寬度符合國標(biāo)。

2.4.2電子線射野的平坦度、對稱性和半影寬度

方法：利用WELLHOFER三維水箱掃描系統(tǒng)，射野10×10cm和射野25×25cm，SSD=100cm，測量深度：4MeV為0.6cm；6MeV和HDTSe(高劑量率全身皮膚電子照射)為1.0cm；9MeV為1.4cm；12MeV為2.0cm；15MeV為2.6cm；18MeV為3.0cm；分別沿中心軸的橫向和徑向進(jìn)行掃描。

結(jié)果：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，4MeV的射野平坦度≤7%，對稱性≤3%；其它能量的電子線平坦度≤5%。<10MeV電子線，半影寬度為10mm～12mm；>10MeV電子線半影寬度為8mm～10mm。從表4可以看出各檔電子線射野的平坦度、對稱性和半影寬度符合國標(biāo)。

2.5 中心軸上吸收劑量的短期重復(fù)性的測試

方法：機(jī)架和準(zhǔn)直器均位于(IEC)0°，源皮距(SSD)為100cm，X線射野大小為10×10cm，電子線射野大小為15×15cm，劑量率為300MU/min,給予200MU的照射量，X線測量深度為10cm,電子線測量深度:4MeV為1 cm，其它均為2cm。每檔能量測量五次。根據(jù)公式S=求出變異系數(shù)S。

結(jié)果：國家規(guī)定中心軸上吸收劑量的短期重復(fù)性變異系數(shù)S<0.7%。從表中可以看出各檔能量中心軸上吸收劑量的短期重復(fù)性均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 劑量率準(zhǔn)確度測試

方法：能量取15MVX射線和18MeV電子線，劑量率預(yù)設(shè)為300MU/min，照射量設(shè)為500MU，時間設(shè)為1分鐘。機(jī)架和準(zhǔn)直器均位于(IEC)0°，源皮距(SSD)為100cm，X線射野大小為10×10cm，電子線射野大小為15×15cm，測量深度均為Dmax點(diǎn)。

結(jié)果：15MVX射線劑量率實(shí)測結(jié)果為302.5 MU/min，與預(yù)設(shè)的300 MU/min偏差0.83%；18MeV電子線的劑量率實(shí)測為302.2MU/min，偏差0.73%。均符合設(shè)備驗收手冊規(guī)定劑量率準(zhǔn)確度偏差≤3%的要求。

表2 電子線80%劑量深度、50%劑量深度和30%劑量深度

3 討論

放射腫瘤學(xué)的基本原則是盡可能給予腫瘤區(qū)域足夠的治療劑量，同時降低周圍正常組織和危及器官的受照劑量，以提高腫瘤的局部控制率，減少正常組織的放射并發(fā)癥。為達(dá)到此目的，首先放療設(shè)備的各項機(jī)械性能和物理性能必需有足過的精度。而三維適形和調(diào)強(qiáng)等精確放療技術(shù)的飛速發(fā)展，對放療設(shè)備的物理性能和參數(shù)要求更高，對放療質(zhì)量保證(QA)和質(zhì)量控制(QC)要求更高。由于放射治療設(shè)備的定位與輸出劑量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，將直接影響到放射治療的劑量分布的準(zhǔn)確度，從而影響療效。因此依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我院對新安裝的Varian23EX醫(yī)用直線加速器的主要物理性能進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，各項物理性能指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和廠家驗收手冊標(biāo)準(zhǔn)，可以用于臨床使用。

醫(yī)用直線加速器是一項大型精密設(shè)備，在運(yùn)行過程中，由于機(jī)械磨損，電子元件的損壞，設(shè)備的老化，環(huán)境因素等原因，使各項機(jī)械性能和物理性能的精度產(chǎn)生一定的誤差，所以必需定期對設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查。AAPM和國家有關(guān)部門對此制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了質(zhì)量保證的項目、頻率和允許誤差值。如果所測結(jié)果誤差超出標(biāo)準(zhǔn)，需要找出原因，于之調(diào)整，使之符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，方可投入臨床使用。

醫(yī)用直線加速器的安裝調(diào)試是一個漫長而繁頊的過程，對于放療臨床醫(yī)生、放療物理師和放療技師都是一個很好的學(xué)習(xí)鍛煉機(jī)會，從理性認(rèn)識提升到感性認(rèn)識，特別是放療物理師和工程師更應(yīng)該珍惜，最好能全程跟隨。醫(yī)用直線加速器在安裝和投入使用前必須對其進(jìn)行安裝驗收測試和臨床認(rèn)可檢驗，這些測試和檢驗包括機(jī)器的電氣、機(jī)械安全、輻射安全、機(jī)械精度、劑量學(xué)特性等。我院以國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，參考Varian廠家的提供的驗收手冊，以及一些單位的測試資料，根據(jù)本單位的實(shí)際情況，還考慮到將要開展的放射治療技術(shù)。在保證檢測方法科學(xué)性和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，對加速器的主要物理性能進(jìn)行測試，減少了物理師的工作量，提高了工作效率，簡便實(shí)用。

表1 X射線劑量最大點(diǎn)(Dmax)的水下深度和水下10cm的百分深度劑量

表3 X射線射野的平坦度、對稱性和半影寬度

表4 X射線射野的平坦度、對稱性和半影寬度

表5 中心軸上吸收劑量的短期重復(fù)性測量值

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