QA BeamChecker Plus在醫用加速器日檢質控中的使用及性能評價

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院 放療科，廣東汕頭515031)

陳 泓，吳麗麗(通訊作者)，林 浩

精確放射治療技術靜態調強和旋轉容積調強在給予腫瘤區域足夠的、精確的治療劑量的同時，減少周圍正常組織和器官受照劑量，提高腫瘤控制率、減少正常組織的放射并發癥。為了保證精確放射治療的安全和有效， 必須對整個治療計劃進行精心的設計和準確的執行，完成治療的全過程需要實施質量保證(QA)。其中，加速器劑量輸出特性的質量保證是一個重要的方面。許多劑量誤差可以

通過對加速器性能進行定期的質量控制(QC)加以解決，包括定期對加速器的輸出劑量、平坦度、對稱性、光野與射野重合性、半影等主要技術指標進行檢測。傳統的檢測手段要用到多種測量儀器，如：靜電計與電離室、二維矩陣探測器，模體、膠片等，檢測過程比較繁瑣，耗時耗力同時缺乏系統性，很難實現加速器性能的日檢質量控制和質量保證。本部門自2012 年引進了美國Standard Imaging 公司的晨檢儀QA BeamChecker Plus(QABC+)，為開展日常的加速器劑量輸出特性質量保證工作提供了很大的方便，取得了比較滿意的效果。

1 儀器組成與工作原理

晨檢儀QA BeamChecker Plus是由平行板電離室探測器組成，電離輻射信號經電子線路處理，通過內置軟件比較測量所得的加速器輸出量、平坦度、對稱性等主要技術指標與基準值(baseline)的差異，判斷其是否符合相關標準， 從而達到質量保證目的。QABC+總共由8個平行板電離室探測器組成，其中位于中心軸的1 個電離室測量輸出劑量的穩定性； 位于X 軸和Y 軸上離中心7.5cm 的4 個電離室探測器測量照射野平坦度和對稱性；另外3 個電離室檢測射線質。測量時，內置的傳感器自動完成溫度和氣壓的補償修正。該儀器可檢測直線加速器60Co-25MV-X 射線及6-25MeV電子線的中心軸劑量穩定性、平坦度及對稱性穩定性:光子線測量面具有3. 5cm 厚的水等效材料，電子線測量面具有1. 5cm 厚的水等效材料。

2 QA BeamChecker Plus基準值的建立

使用前，首先要對QABC+進行標定，建立加速器能量模式各項參數的基準值，并設立質量保證計劃。以TrueBeam加速器 的6MV-X線為例，具體操作步驟包括：(1)調校加速器符合各項性能指標；(2)定義質量保證計劃；(3)標定光子線和電子線能量；(4)建立用來比較每次檢測結果的質量保證誤差標準，(5)設立擺位條件：將QABC+的X線測量面向上放置于治療床，上方電離室朝向機架，調整儀器放置水平，設置機架、多頁準直器和治療床角度為0°，開野大小20×20cm2，源皮距SSD=100cm，射野中心十字線對準QABC+的十字線，激光線分別與晨檢儀側面的十字線對齊。(6)連接電腦軟件測量，以400MU/min的劑量率出束200MU，讀取數據，建立中心軸劑量、平坦度，軸向對稱性和橫向對稱性的基準值，同時產生針對該臺加速器的6MV-X線產生唯一的識別碼，在后續測量中QABC+無須連接電腦軟件，直接通過該識別碼確認TrueBeam的6MV-X線，實現無線獨立測量，方便快捷。

3 QA BeamChecker Plus日檢流程

完成以上準備工作后就可以快捷地進行日常的加速器日檢工作，以基準值為參考，將后續測量的結果與其進行對比，檢測加速器各項參數的變化。首先，開機預熱儀器使之與治療室達到熱平衡。按預設要求為儀器擺位，按預設要求設置加速器照射參數，檢查無誤后進行照射。照射結束后，實時測量結果和基準值自動比較，如果某一項指標超出閾值，會以紅燈警示，同時顯示錯誤代碼，如ASM ( 軸向對稱性)報警，CST ( 中心軸劑量穩定性)報警。這時，物理質控人員可以根據具體情況做出調整加速器參數重新測量或測量通過的決定。相關測量結果會自動存入QABC+，電腦軟件可通過數據線讀取并存儲測量結果，以便日后進行加速器性能指標穩定性回顧分析及物理質量保證分析。

4 QA BeamChecker Plus檢測參數的定義

QABC+檢測內容包括以下四個參數，中心軸劑量穩定性，平坦度偏差，軸向對稱性偏差和橫向對稱性偏差。

4.1中心軸劑量穩定性定義：[M(t)-M(t0)]/M(t0)(1)

4.2平坦度偏差定義平坦度計算公式F=(Mmax-Mmin)/(Mmax+Mmin)，(2)

平坦度偏差計算公式：[F(t)-F(t0)]/F(t0)(3)

4.3軸向對稱性偏差定義軸向對稱性計算公式：SA=(Mtop-Mbottom)/(Mbottom)(4)

軸向對稱性偏差計算公式：[SA(t)- SA(t0)]/SA(t0)(5)

4.4橫向對稱性偏差定義橫向對稱性計算公式：ST=(Mright-Mleft)/(Mleft)(6)

橫向平坦度偏差計算公式：[ST(t)- ST(t0)]/ST(t0)(7)

其中M(t)是經溫度氣壓校準的中心電離室日檢讀數，M(t0)是中心電離室基準值讀數；Mmax是上、下、中心、左、右五個電離室讀數的最大值，Mmin是上、下、中心、左、右五個電離室讀數的最小值；F(t)是平坦度日檢讀數，F(t0)是平坦度基準值；Mtop是上方電離室讀數，Mbottom是下方電離室讀數；SA(t)是軸向對稱性日檢讀數，SA(t0)是軸向對稱性基準值。Mright是右方電離室讀數，Mleft是左方電離室讀數；ST(t)是橫向對稱性日檢讀數，ST(t0)是橫向對稱性基準值。

QABC+采用不同于ICRU定義的對稱性計算方法，在計算對稱性時沒考慮中心軸劑量，可能是考慮到3.5 cm 深度處射野離軸曲線呈“horn 形分布”。但如此設計減小了該設備的質量，使用更方便。

5 QA BeamChecker Plus 臨床經驗

以TrueBeam 的6MV-X線為例，在2012年9月-2014年2月共采用QABC+進行307次日檢測量，其中18次報CST錯誤，提示中心軸劑量超過預設誤差范圍，需物理質控人員進行檢查。經檢查發現，4次是由于QABC+溫度氣壓傳感器故障引起，QABC+需送廠家維修。13次是由于加速器故障，出現劑量連鎖，導致輸出劑量低于預設劑量引起CST報警，清除連鎖，重新進行測量,結果通過測試，同時報設備維修科對加速器進行維修調試，解決加速器劑量連鎖問題。2次由于擺位錯誤引起報警。剔除4次測量儀器故障和2次擺位錯誤的結果，307次日檢測量結果顯示加速器TrueBeam的6MV-X線劑量穩定性的通過率為96%，該能量模式光子束運行非常穩定，符合臨床治療要求。

6 用QABC+進行加速器劑量輸出特性質量保證的優點

6.1集成化設計，把加速器的輸出量、平坦度、對稱性等主要技術指標檢測功能整合為一體，多種檢測指標通過單次測量即可得到，操作簡單，提高工作效率。

6.2實時顯示檢測結果，擺位簡單，方便快捷。傳統的熱釋光劑量儀或膠片法每次檢測后，需要刻度退火測量或經過洗片、黑度計讀數等工序， 耗時耗力才能得出結果，而電離室和二維矩陣探測器擺位操作繁瑣，不適合頻繁的日檢質控工作。而QABC+可以現場得到測量結果，方便日常質量控制和質量保證。

6.3測量結果自動存入設備芯片，可以隨時通過電腦軟件調用并提供圖文報告。通過觀察機器運行狀態的變化情況，可進行加速器性能指標穩定性回顧分析及物理質量保證分析，為醫用加速器的日常維護提供參考依據。

7 用QABC+進行放射治療質量保證的缺點

7.1不能進行絕對劑量的測量及劑量分布的驗證QABC+位于中心軸的電離室探測器用于測量加速器輸出劑量的穩定性，可以給出劑量的相對偏離比,但不能測量絕對劑量。對加速器進行絕對劑量校準，需要使用經過國家標準實驗室標定過的電離室、輻射劑量儀；對臨床IMRT和VMAT計劃進行劑量驗證，需要使用電離室、輻射劑量儀平，模體，膠片及平板探測器陣列如Mapcheck、MatriXX，或三維探測器如Delat4，ArcCHECK(TM) 等。

7.2不能用于測量射野標稱的平坦度和對稱性射野平坦度通常定義為在等中心處(位于10 cm水模體深度下)或標稱源皮距下10cm水模體深度處，最大射野80%寬度內最大、最小劑量偏離中心軸劑量的相對百分數m。在80%射野寬范圍內取偏離中心軸對稱的兩點的劑量率的差值與中心軸上劑量率的比值的百分數稱為射野的對稱性。QABC+加的光子面只有3.5cm，而且僅有5個電離室測量用于測量，無法測量出射野面內的最大值和最小值。所以QABC+只能用于相對的射野平坦度和對稱性測量，其測量的平坦度和對稱性的偏差才是對評估加速器劑量輸出特性有意義的參數，該參數能夠反映加速器的射野劑量分布的穩定性。

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[4]QA BeamChecker Plus User Manual[J]. Standard Imaging, 2011.