醫(yī)用加速器物理特性質(zhì)量控制的持續(xù)改進分析

楊玉剛齊洪志許 林尚 革*

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醫(yī)用加速器物理特性質(zhì)量控制的持續(xù)改進分析

楊玉剛①齊洪志①許 林①尚 革①*

楊玉剛,男,(1984- ),碩士，物理師。新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院腫瘤中心，從事腫瘤放射物理工作。

目的：改進和完善加速器物理特性質(zhì)量控制工作，以實現(xiàn)提高腫瘤局部控制率，減少正常組織并發(fā)癥的發(fā)生。方法：使用Daily QA3晨檢儀、二維電離室矩陣Mapcheck、DOSE1、FC65-G指形電離室、固體水、三維水箱及膠片等工具，對醫(yī)用加速器的物理特性進行質(zhì)量控制監(jiān)測。結(jié)果：通過對持續(xù)改進醫(yī)用加速器物理特性的質(zhì)量控制工作，使得輸出量誤差均在3%以內(nèi)，有效監(jiān)測出因部件老化而引起的物理特性的改變。結(jié)論：醫(yī)用加速器物理特性質(zhì)量控制工作持續(xù)改進后，可規(guī)范和便捷地完成質(zhì)量保證(QA)工作，并可認識和評估放射治療中的風險，以防止或控制潛在隱患，有效保證放射治療的安全性和準確性。

醫(yī)用加速器；物理特性；質(zhì)量保證；質(zhì)量控制；質(zhì)量檢測；持續(xù)改進

①新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院腫瘤中心 新疆 烏魯木齊 830054

[First-author’s address] Department of Cancer Center, First Affiliated Hospital, Xinjiang Medcial University, Urumqi 830054, China.

放療治療是臨床腫瘤治療不可或缺的治療手段之一，因而有越來越多的醫(yī)療機構(gòu)購置醫(yī)用加速器實施精確放射治療。精確的放射治療技術(shù)是在腫瘤區(qū)域給予足夠的、精確的治療劑量，在提高腫瘤控制率的同時降低周圍正常組織和器官受照劑量，減少正常組織的輻射并發(fā)癥[1]。醫(yī)用電子直線加速器是目前高新的放射治療設(shè)備，其物理性能直接關(guān)系到放射治療的效果，要求最后達到腫瘤區(qū)域的劑量必須控制在允許的誤差范圍之內(nèi)，而超劑量照射會引起不可逆的輻射損傷，甚至會加重病情；若劑量不足，則不能達到治療的效果，增加腫瘤局部復發(fā)率。因此，加速器物理特性的質(zhì)量保證顯得尤為重要。為此，本研究對醫(yī)用加速器物理特性質(zhì)量控制的持續(xù)改進開展進一步分析探討，以實現(xiàn)提高腫瘤局部控制率，減少正常組織并發(fā)癥的發(fā)生。

1 醫(yī)用直線加速器物理特性

加速器物理特性的質(zhì)量保證(quality assurance，QA)包括輸出劑量、百分深度劑量(percentage depth dose，PDD)、射線質(zhì)、對稱性、平坦度、光野一致性及輸出因子等主要技術(shù)指標。醫(yī)用直線加速器作為實行放射治療的主要設(shè)備，能否做好QA和質(zhì)量控制，使之可靠穩(wěn)定地運行，是保證高質(zhì)量放射治療精確實施的前提條件[2]。

1.1 監(jiān)測儀器

加速器物理特性QA監(jiān)測儀器：①Daily QA3晨檢儀(日常質(zhì)量保證檢測儀）和二維電離室矩陣Mapcheck(Nuclear公司)；②DOSE1、FC65-G指形電離室、固體水、三維水箱和膠片(IBA公司)。

1.2 加速器物理特性的技術(shù)指標

1.2.1 加速器輸出量的QA

加速器輸出量的準確性直接影響腫瘤組織和周圍正常器官的吸收劑量。光子線和電子線每日監(jiān)測輸出量的穩(wěn)定性誤差＜3%，每月監(jiān)測＜2%，每年檢測＜±1%。通過使用Daily QA3晨檢儀監(jiān)測加速器每日的輸出量的穩(wěn)定性，使用DOSE1、FC65-G指形電離室監(jiān)測加速器每月和每年輸出量的穩(wěn)定性[3-5]。

1.2.2 PDD和射線質(zhì)的QA

患者或體模內(nèi)的中心軸劑量通常在最大劑量深度Zmax處歸一為Dmax=100%，并稱為PDD[1]。PDD每年檢測1次，相對基準值誤差值＜1 mm[6]。射線質(zhì)的大小反應(yīng)了射線能量的大小。X射線質(zhì)可以用10 cm×10 cm射野在標稱源皮距下10 cm深度處水模體內(nèi)的PDD值表示，也可用水下10 cm和20 cm的PDD比值(D20/D10)表示。電子線的射線質(zhì)用電子線PDD曲線上Zmax遠側(cè)50%劑量所對應(yīng)的深度(R50)表示，相對基準誤差＜1 mm。PDD和射線質(zhì)用Daily QA3晨檢儀和三維水箱進行監(jiān)測。

1.2.3 平坦度和對稱性的QA

平坦度和對稱性是加速器物理特性的重要指標，是反映加速器工作性能的標準。平坦度是在射野寬度中央80%范圍內(nèi)尋找最大劑量Dmax和最小劑量Dmin的值，用F=100×(Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin)表示。對稱性的指標為在射野劑量分布曲線上與中心軸距離對稱的任意兩點的劑量相互差別＜3%。平坦度和對稱性每月和每年監(jiān)測值相對于基準值改變＜1%。平坦度和對稱性使用Daily QA3晨檢儀、二維電離室矩陣Mapcheck和三維水箱進行監(jiān)測。

1.2.4 光野一致性的QA

加速器燈光野的大小與輻射野的大小誤差應(yīng)＜2 mm或者一邊的1%，每月使用膠片監(jiān)測1次。Daily QA3晨檢儀做每日監(jiān)測。

1.2.5 輸出因子的QA

射野輸出因子是不同射野在空氣中輸出劑量率與參考射野(10 mm×10 mm)在空氣中輸出劑量率之比。每年光子線以＜4 cm×4 cm射野的輸出因子誤差＜2%、＞4 cm×4 cm射野的輸出因子誤差＜1%的指標使用三維水箱進行監(jiān)測。

2 醫(yī)用直線加速器監(jiān)測結(jié)果

2.1 輸出量的QA監(jiān)測

使用Daily QA3晨檢儀和DOSE1、FC65-G指形電離室可以有效的完成加速器輸出量QA工作。2014年以6 MV光子線和6 MeV電子線為例，通過Daily QA3晨檢儀對加速器每日輸出量的監(jiān)測。其結(jié)果顯示，6 MV光子線17 d誤差＞2%；無誤差＞3%的現(xiàn)象；6 MeV電子線28 d誤差＞2%，無誤差＞3%的現(xiàn)象。DOSE1、FC65-G指形電離室對加速器校對6 MV光子線和6 MeV電子線為例準測量45次，月檢12次，其中實測出誤差＞2%有53次，其中Daily QA3晨檢儀監(jiān)測3次為人為操作誤差引起(如圖1、圖2所示)。

圖1 Daily QA3對6 MV光子線輸出量監(jiān)測圖

圖2 Daily QA3對6 MeV電子線輸出量監(jiān)測圖

2.2 PDD和射線質(zhì)的QA監(jiān)測

通過三維水箱對PDD的QA監(jiān)測結(jié)果顯示，6 MeV、9 MeV及12 MeV電子線監(jiān)測值與基準值的誤差均＜1 mm，6 MV光子線監(jiān)測3次，其中一次是維修加速器電子槍后測量的數(shù)據(jù)。維修之后雖然R100和射線質(zhì)相差不大，但是整個曲線的后半部分有上揚的趨勢，這樣與放射治療計劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)計算輸出的劑量會產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，在臨床表現(xiàn)為腫瘤周圍正常組織實際的受量要高于TPS所評價的受量(如圖3所示)。

圖3 百分深度劑量監(jiān)測圖

2.3 平坦度和對稱性的QA監(jiān)測

使用Daily QA3晨檢儀和二維電離室矩陣Mapcheck可以方便快捷的完成加速器平坦度和對稱性的QA工作，并有效監(jiān)測出3月因加速器部件老化而引起的物理特性的改變。Daily QA3晨檢儀對加速器6 MV光子線平坦度和對稱性的監(jiān)測如圖4所示，二維電離室矩陣Mapcheck對加速器射野平坦度和對稱性監(jiān)測如圖5所示。

圖4 Daily QA3對加速器

2.4 光野一致性的QA監(jiān)測

圖5 Mapcheck對加速器

使用免沖洗膠片可以很好地完成光野一致性的QA工作，并且可以多次使用，如上月監(jiān)測10 mm×10 mm的射野，下月監(jiān)測15 mm×15 mm的射野，在方便QA監(jiān)測的同時也可降低經(jīng)濟成本。同樣Daily QA3晨檢儀也可以對加速器光野一致性進行每日的監(jiān)測，有效的保證了每日放射治療準確性(如圖6所示)。

圖6 膠片對加速器6 MV光子線光野一致性監(jiān)測圖

2.5 輸出因子的QA監(jiān)測

通過三維水箱對射野輸出因子進行QA監(jiān)測，監(jiān)測值與TPS的基準值基本無偏差(如圖7所示)。

圖7 三維水箱對加速器6 MV光子線輸出因子監(jiān)測圖

2.6 質(zhì)量控制監(jiān)測的優(yōu)缺點

Daily QA3晨檢儀在檢測中的優(yōu)點為擺位簡單、操作方便及用時少；缺點為監(jiān)測點少，不能夠監(jiān)測對角線及區(qū)域的平坦度對稱性，不能監(jiān)測較大射野和較小射野。二維電離室矩陣Mapcheck的優(yōu)點為擺位簡單、操作方便、用時少、能夠監(jiān)測對角線及區(qū)域的平坦度對稱性；缺點為監(jiān)測射野范圍受限，不能監(jiān)測各種大小射野的平坦度和對稱性。三維水箱監(jiān)測的優(yōu)點為能夠監(jiān)測各種射野的平坦度和對稱性，同時能夠監(jiān)測半影的大小、百分劑量深度及輸出因子等；缺點為擺位、操作復雜且較為費時。

3 討論

Daily QA3晨檢儀作為加速器物理特性QA監(jiān)測設(shè)備，其擺位簡單，同時能夠監(jiān)測輸出量、平坦度、對稱性和射線質(zhì)等主要技術(shù)指標，在很短的時間方可完成，方便頻繁的日常監(jiān)測工作[7-8]。在Daily QA3晨檢儀的監(jiān)測工作中基準值的建立，擺放的水平度以及溫度、氣壓值是影響其測量的準確性。因此，在日常監(jiān)測中如果出現(xiàn)較大的偏差，先從上述方面檢查。若檢查以上因素均為準確，則需要在三維水箱下對加速器進行維修和調(diào)整[9-13]。

物理質(zhì)量控制人員可通過Daily QA3晨檢儀和DOSE1、FC65-G指形電離室及時準確的調(diào)節(jié)加速器的輸出量，有效的確保當日放射治療劑量的安全可靠。Daily QA3晨檢儀可以監(jiān)測加速器的輸出量，但是不能對加速器進行絕對劑量的校準。對加速器絕對劑量進行校準時，必須要使用經(jīng)過國家標準實驗室標定過的電離室和輻射劑量儀進行校準。

Daily QA3晨檢儀、二維電離室矩陣Mapcheck和三維水箱均可很好地作為加速器平坦度和對稱性的監(jiān)測工具。面對臨床工作繁重，物理人員少的情況下采用Daily QA3晨檢儀完成加速器QA日監(jiān)工作，二維電離室矩陣Mapcheck完成加速器QA月檢工作，三維水箱完成QA年監(jiān)測工作和加速器重大維修后的監(jiān)測工作，可以很好地保證加速器平坦度和對稱性的質(zhì)量控制工作。

加速器能量需有較大校正時必須要對加速器各能量的物理特性進行監(jiān)測。如果監(jiān)測值和TPS的基準值有誤差時，需TPS輸出計劃值與實際測量值進行比對，要求維修工程師調(diào)節(jié)加速器使其參數(shù)與基準值相符。維修后無法將調(diào)節(jié)參數(shù)與TPS基準值相符，且誤差較大時需對加速器重新進行數(shù)據(jù)采集，然后對TPS的數(shù)據(jù)重新擬合。在日常的QA監(jiān)測中，一些物理特性的改變是因為加速器一些原件老化或者故障引起的。3月份加速器的對稱性明顯的改變是由于加速器電子槍故障而引起的，可根據(jù)日常QA監(jiān)測判斷一些加速器的故障，提前預備相關(guān)配件避免出現(xiàn)故障時因無配件耽誤患者的正常治療[14-15]。

4 結(jié)語

目前，調(diào)強放射治療、圖像引導放射治療、自適應(yīng)放射治療以及立體定向放射治療等技術(shù)的發(fā)展，對加速器物理特性質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的要求也越來越高，加速器物理特性的穩(wěn)定性是實施精準放射治療的前提之一[16]。

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Retrospective analysis on quality control of physical characteristics of medical accelerator

YANG Yu-gang, QI Hong-zhi, XU Lin, et al// China Medical Equipment,2016,13(2):42-45.

Objective: To improve quality control of physical characteristics of medical accelerator for improving the tumor control rate and reducing the complications.Methods: Use Nuclear company's Daily QA3 morning check meter, two-dimensional matrix Mapcheck ionization chamber; IBA company DOSE1, FC65-G refers to monitor the quality control of physical characteristics of medical accelerator.Results: Through the continuous improvement of medical accelerator physics quality control, the output error is within 3%, and monitored the changes caused by burn-in.Conclusion: After continuous improvement, it can finish the quality control instantly, and recognize and evaluate the risk in radiation therapy, and prevent or control the potential risks in advance, effectively guarantee the accuracy of radiotherapy.

Medical accelerator; Physical characteristics; Quality assurance; Quality control; Quality monitoring; Continuous improvement

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.013

290576002@qq.com

1672-8270(2016)02-0042-04

R197.39

A

2015-07-13