Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器的驗收與調(diào)試

黃明超

廣州中醫(yī)藥大學(xué)金沙洲醫(yī)院腫瘤醫(yī)療中心 (廣東廣州 510168)

Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器采用了800 MU/min劑量率的6FFF能量的光子線，與常規(guī)加速器不同，其采用了封閉的機架結(jié)構(gòu)。此設(shè)計降低了發(fā)生機械碰撞的風(fēng)險，從而突破了機架旋轉(zhuǎn)速度的限制，使旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到了24°/s，是Truebeam醫(yī)用直線加速器的4倍。正因如此，增加了對機架等中心和角度示數(shù)準(zhǔn)確性的檢查難度。Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器的準(zhǔn)直器設(shè)計擯棄了傳統(tǒng)的單層多葉準(zhǔn)直器+鉛門的結(jié)構(gòu)，而是采用了錯位的雙層多葉準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)。單層多葉準(zhǔn)直器由于葉間漏射的問題難以解決，所以必須配合鉛門使用。而錯位雙層多葉準(zhǔn)直器設(shè)計完美地解決了葉間漏射的問題，相比于單層多葉準(zhǔn)直器+鉛門的結(jié)構(gòu)減少了葉間漏射，并擯棄了笨重的鉛門，減輕了機頭的重量，使得結(jié)構(gòu)更加簡單與緊湊[1-2]。本文對該型加速進(jìn)行簡單介紹，并詳細(xì)描述特殊的驗收與調(diào)試測試項目。由于篇幅所限，對于與常規(guī)加速器檢測方法類似的項目不再贅述。

1 驗收

1.1 機械精度驗收

Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器的機械結(jié)構(gòu)被外殼包裹，無常規(guī)加速器所配備的前指針和燈光野設(shè)備，對于機架與輻射頭旋轉(zhuǎn)軸的零刻度位置只能通過膠片來驗證。例如，用固體水模體夾住一張豎直放置的膠片，對水平方向進(jìn)行標(biāo)記(即機架90°與270°)，以窄縫射束在機架0°、345°、45°和90°對膠片進(jìn)行投照，然后通過膠片分析來驗證機架旋轉(zhuǎn)軸的角度示數(shù)的準(zhǔn)確性。驗證輻射頭旋轉(zhuǎn)軸的方法與上述類似，不同之處是水平放置膠片并標(biāo)記機械零度，使用窄縫射束對膠片進(jìn)行投照。

1.2 束流屬性驗收

由于Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器采用非均整射束，所以均整度的概念并不適用，故采用廠家提供的ODI數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)為：28×28的方野，深度10 cm處縱向與橫向距射野中心軸±10 cm處的射線強度與射野中心軸處射線強度的百分比為(75.5±2.0)%。鑒于Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器機械結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，難以測量SSD100的束流數(shù)據(jù)，同時廠家建模所用的數(shù)據(jù)也是在SSD90的設(shè)置下采得，因此，對于射線質(zhì)的檢查亦須使用SSD90的PDD數(shù)據(jù)。

2 調(diào)試

2.1 圖像引導(dǎo)測試

Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器可強制執(zhí)行圖像引導(dǎo)放射治療，在臨床使用過程中，確保圖像引導(dǎo)的準(zhǔn)確性尤為重要。在調(diào)試時，可使用ISOcube模體(簡稱模體)對圖像引導(dǎo)的準(zhǔn)確性進(jìn)行測試；利用模體的CT圖像制定計劃，將計劃中心設(shè)置在模體的質(zhì)心處，然后在擺位時將模體的質(zhì)心在縱向、橫向和垂直方向分別偏離-2.5、1.5、2.0 cm，獲取錐形束CT圖像后加速器系統(tǒng)將自動計算各方向需要修正的距離；通過檢查機器計算出的修正值與預(yù)期值是否一致判斷圖像引導(dǎo)信息是否準(zhǔn)確；驗證完成后，執(zhí)行自動移床操作，此時加速器認(rèn)為模體已被移動到準(zhǔn)確位置；在機架0°和90°分別投照一定劑量，獲得曝光膠片或PD影像，如果出現(xiàn)同心圓的圖案，則證明模體的質(zhì)心與加速器的等中心重合，且射野中心嚴(yán)格垂直于模體表面，說明圖像引導(dǎo)的準(zhǔn)確性和治療床的運動精度均十分可靠。

2.2 計劃系統(tǒng)模型驗證

Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器采用瓦里安的金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行建模，在實際使用時省去了建模的步驟，然而，在將加速器投入到臨床使用前必須檢查金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與客戶數(shù)據(jù)是否匹配，最直接的方法就是采集束流數(shù)據(jù)與計劃系統(tǒng)的計算結(jié)果進(jìn)行比對。需要注意的是，該加速器無燈光野輔助擺位，所有的擺位均需要獲取MV平片來進(jìn)行驗證，故需先驗證圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的可靠性。將水面或模體表面設(shè)置在等中心處時，可將機架角度旋轉(zhuǎn)至90°獲取MV平片來進(jìn)行驗證；如果擺位準(zhǔn)確，空氣和模體間會呈現(xiàn)銳利的分界線，且該分界線與等中心十字線重合；而Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器的建模數(shù)據(jù)是在SSD=90 cm的情況下獲得的，在90°的位置獲取驗證片時水平面邊界將不明確；為了將水平面準(zhǔn)確設(shè)置在SSD=90 cm的位置上，可先將探頭放下水下10 cm處，然后在機架角度為84.3°時獲取MV驗證片；如果空氣和模體間的分界線比較銳利且探頭的幾何中心位于等中心處，則水箱的擺位是正確的；最終通過三角函數(shù)的計算，獲取驗證片的正確角度。通過上述辦法，理論上可將水平面設(shè)置在加速器可允許的任意高度上；選取有代表性的射束數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如射野尺寸為28×28、18×18、14×14、8×8、4×4和深度dmax、d100；值得肯定的是，PDD對比結(jié)果顯示TPS在表淺部位的計算并不準(zhǔn)確(如深度小于5 mm時)；在臨床實際應(yīng)用時，如果治療部位比較表淺，在設(shè)計計劃時應(yīng)在皮膚表面添加補償模體以保證劑量計算的準(zhǔn)確性；在深度接近0時，TPS會低估實際劑量，誤差比較明顯；因此，對于表淺病灶，為了保證劑量計算的準(zhǔn)確性，需要添加補償結(jié)構(gòu)。

2.3 機架沉降

由于機架的質(zhì)量比較大，機架的機械結(jié)構(gòu)難免會存在沉降的現(xiàn)象，可使用免洗膠片來檢查機架沉降的程度，使用至少25 cm厚度的固體水，并在其中夾入2張膠片，其中1張置于等中心處，另1張則置于等中心上方15 cm處，確保膠片水平；準(zhǔn)直器設(shè)置Y=1 cm，X1=0，X2=14 cm，在機架為0°和180°時各投照600 MU；最后查看膠片結(jié)果，判斷0°和180°曝光的區(qū)域是否對齊；在理想狀態(tài)下2個曝光區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格對齊。

2.4 端對端測試

(1)測試一：3個圓柱體靶區(qū)，通過掃描Lv3模體得到CT圖像，并在其上勾畫3個圓柱形靶區(qū)，這3個圓柱體的直徑和長度均為4 cm，并沿旋轉(zhuǎn)軸堆放；其接受不同的劑量，中間的圓柱接受每個分次的最大劑量，而頭方向的圓柱體和腳方向的圓柱體接受的劑量則分別為中間圓柱體所接受劑量的50%和25%；對模體進(jìn)行投照，然后使用CC13電離室對模體的5個孔進(jìn)行劑量測量。(2)測試二：C形靶區(qū)，在CT圖像上圍繞1 cm半徑的圓柱體勾畫C形靶區(qū)，該靶區(qū)的內(nèi)徑為1.5 cm，外徑為3.7 cm，圓柱體的長度為10 cm，C形靶區(qū)的長度為8 cm；圓柱體為虛擬的危及器官(即劑量限制區(qū))，對靶區(qū)給予5 000 cGy的處方劑量，圓柱體危及器官的劑量為處方劑量的20%；分別在圓柱體和C形靶區(qū)中插入CC13電離室對其進(jìn)行測量。但需注意的是，結(jié)果分析應(yīng)使用測量值與預(yù)測值之比來評估，而非絕對值。為了減少加速器輸出劑量的日常差異和模體與水中劑量的差異對讀數(shù)或劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)的影響，轉(zhuǎn)換系數(shù)應(yīng)在10×10的射野中計算。電離室所在位置的計劃劑量為200 cGy[3]。

2.5 絕對劑量測量

將水面設(shè)置在SSD100的位置，測量PDD20，10，通過經(jīng)驗公式換算得出TPR20，10=1.2661 PDD20，10-0.595[4]；將指型電離室設(shè)置在水下10 cm的射野中心軸處，無須對有效測量點進(jìn)行修正[5]；使用10×10的方野，根據(jù)Ndw和Kq等修正因子計算絕對劑量。由于Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器使用的是非均整的單能射線，為了修正其平均效應(yīng)，最終結(jié)果需乘以修正系數(shù)Kn獲得。

3 小結(jié)

Varian Halcyon 1.0醫(yī)用直線加速器的機械精度較高，圖像引導(dǎo)功能準(zhǔn)確可信，且劑量模型與實際測量的結(jié)果一致。