VARIAN23EX醫用電子直線加速器主要物理性能的測試和質量保證

陳遠貴，徐本華，黃妙云，李小波

(福建醫科大學附屬協和醫院 放療科，福建福州350000)

隨著腫瘤放射治療的發展，新技術和新設備的臨床應用，尤其是三維適形和調強放療的日益廣泛應用，對于放射治療的質量保證(QA)和質量控制(QC)的要求也逐漸提高，而放療設備質量保證是最基礎、最關鍵的環節。放療設備的質量保證主要是對設備的功能執行特征的連續評估，這些功能執行特征根本影響著設備幾何學的精度和被用于患者劑量學的精度。我院于2013年引進了當今世界上最先進的醫用電子直線加速器VARIAN23EX，為保證VARIAN23EX醫用電子直線加速器符合臨床使用要求，我們按照國家標準、設備驗收手冊等對設備進行主要物理性能的測試和質量保證。

1 實驗材料

1.1 設備

VARIAN23EX醫用電子直線加速器，該設備有能量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(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標準水模體；柯達X線慢感光膠片。

2 測試內容、方法和結果

2.1 等中心精度

2.1.1準直器等中心精度

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

結果：膠片上呈現出“米”字線，并相交于半徑r≤1.0mm的圓內，說明準直器旋轉引起的輻射軸相對等中心的偏移≤1.0mm，符合國家標準≤2.0mm。

2.1.2機架等中心的測試

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

結果：膠片上呈現出“米”字線，并相交于半徑r≤1.0mm的圓內，說明機架旋轉引起的輻射軸相對等中心的偏移≤1.0mm，符合國家標準≤2.0mm。

2.2 燈光野和照射野的一致性

方法：機架和準直器均位于(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50%等劑量線和膠片上四個小孔相比較。用同一方法重復15MV的X射線。

結果：6MV和15MV實際照射野與燈光野各邊偏差均小于1.5mm，符合國家標準≤2.0mm。

2.3 輻射質的測定

2.3.1X射線輻射質的測定

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

結果：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電子線輻射質的測定

方法：機架和準直器均位于(IEC)0°，射野大小為15×15cm，SSD=100cm，三維水箱內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的標準，30%劑量深度實測結果也滿足驗收手冊標準(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，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行掃描。

結果：國家標準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。

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，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行掃描。

結果：國家標準規定，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。

2.5 中心軸上吸收劑量的短期重復性的測試

方法：機架和準直器均位于(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。根據公式S=求出變異系數S。

結果：國家規定中心軸上吸收劑量的短期重復性變異系數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性均符合國家標準。

2.6 劑量率準確度測試

方法：能量取15MVX射線和18MeV電子線，劑量率預設為300MU/min，照射量設為500MU，時間設為1分鐘。機架和準直器均位于(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。

結果：15MVX射線劑量率實測結果為302.5 MU/min，與預設的300 MU/min偏差0.83%；18MeV電子線的劑量率實測為302.2MU/min，偏差0.73%。均符合設備驗收手冊規定劑量率準確度偏差≤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

放射腫瘤學的基本原則是盡可能給予腫瘤區域足夠的治療劑量，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癥。為達到此目的，首先放療設備的各項機械性能和物理性能必需有足過的精度。而三維適形和調強等精確放療技術的飛速發展，對放療設備的物理性能和參數要求更高，對放療質量保證(QA)和質量控制(QC)要求更高。由于放射治療設備的定位與輸出劑量的準確性和穩定性，將直接影響到放射治療的劑量分布的準確度，從而影響療效。因此依據相關標準，我院對新安裝的Varian23EX醫用直線加速器的主要物理性能進行了測試。測試結果表明，各項物理性能指標均達到國家標準和廠家驗收手冊標準，可以用于臨床使用。

醫用直線加速器是一項大型精密設備，在運行過程中，由于機械磨損，電子元件的損壞，設備的老化，環境因素等原因，使各項機械性能和物理性能的精度產生一定的誤差，所以必需定期對設備進行質量檢查。AAPM和國家有關部門對此制定了相關標準，規定了質量保證的項目、頻率和允許誤差值。如果所測結果誤差超出標準，需要找出原因，于之調整，使之符合相關標準，方可投入臨床使用。

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

表1 X射線劑量最大點(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性測量值

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