醫用直線加速器等中心定位系統的質量控制方法

黃云杰

福建省醫科大學附屬腫瘤醫院·福建省腫瘤醫院 （福建福州 350014）

醫用直線加速器是一種用于腫瘤放射治療的重要醫用設備。目前，市面上主流的醫用直線加速器，無論是瓦里安、醫科達等進口品牌，還是聯影、新華等國產品牌，基本都是以等中心原理設計的。醫用直線加速器的等中心精確度對于放射治療的準確度非常重要[1-2]，而用于放射治療時擺位參考的等中心定位指示系統的精確度亦非常重要，需要定期嚴格執行質量控制檢測。

以往的一些關于醫用直線加速器等中心質量控制的研究，僅介紹了對激光燈的檢測與調整方法，其中，檢測工具通常采用設備自帶的前指針，方法通常參考設備安裝時的調整步驟[3-6]。然而，實際上醫用直線加速器用來指示定位等中心的裝置不僅僅是激光燈，還包括準直器的光野十字線、指示源皮距的光矩尺，以及圍繞等中心旋轉的機架、準直器等運動結構。我們總結多年從事加速器質量控制工作的經驗，認為在做等中心指示精確度的質量控制時，應將上述定位裝置作為一個系統來檢測，且應有嚴格的先后參考順序。因此本研究采用的檢測裝置不使用針尖比較粗（通常≥2 mm）的前指針，且考慮到設備長期使用磨損、機房環境改變等因素的影響，歸納的檢測與調整方法也與裝機時比較煩瑣的調整方法有所不同，而是考慮應用使用中的設備，且等中心的定位指示應更多地契合輻射束的中心軸。

1 檢測與調整方法

本研究描述的機架、準直器角度、空間方位等檢測與調整方法均基于放射治療設備坐標系IEC61217，先通過檢測和調整找出X、Y 軸平面上的等中心點位置，再確定Z 軸上的等中心點位置。為保證準確度，完整的檢測流程建議參考以下順序進行。

1.1 機架角度指示準確度的檢測

由于后續有多項測試需要機架在準確的0°、90°、270°等角度完成，因此，先進行機架角度的準確度檢測。檢測方法較簡單，即使用精度高于0.5 mm/m的水平尺，將其平整地貼合在準直器可靠的測量面上，調整機架角度使氣泡在刻度線以內居中，即可保證機架角度誤差范圍在0.05°以內，然后檢測加速器上針對機架角度的指示是否準確，指示誤差應校準到小于0.1°。

1.2 光野垂直度的檢測與調整

當設計、安裝良好的加速器機架置于0°時，燈光野中心軸應有良好的垂直度。不同加速器燈光源位置的設計有所不同。醫科達多款型號加速器的燈光源均是裝在準直器的光學組件上，跟隨準直器旋轉；而瓦里安TrueBeam 的燈光源是安裝在機頭內，不隨準直器轉動。因此，針對兩個品牌加速器的光野垂直度檢測方法略有不同。針對醫科達加速器的光野垂直度檢測采用機頭外的參考物（如固定在床面上的圓孔板），通過觀察投影移動情況，調整反光透鏡的3個角度調節螺釘；針對瓦里安加速器的光野垂直度檢測可采用掛在準直器上的電子限光筒，通過觀察十字膜的交叉點投影，直接調整光源位置；當調整至投影的180°旋轉移動誤差不超過0.5 mm 時，即可保證光野垂直度誤差在0.05°以內。

1.3 光野十字線位置準確度的檢測與調整

針對光野十字線的位置準確度，不僅僅是檢測交叉點是否與準直器的旋轉軸重合，還應檢測X、Y 軸方向的兩根線與多葉光柵、鎢門的邊緣是否平行。檢測方法：將機架置于0°，利用限束裝置打開方形射野或檢測十字線專用的十字形射野，將治療床面置于近似等中心高度即可；先將準直器置于90°，在床面上用平整的坐標紙刻度線對齊十字線和交叉點投影，并固定好坐標紙防止其移動，此時可先檢測十字形與多葉光柵、鎢門的平行度，然后旋轉準直器至270°，觀察交叉點和坐標紙參考點的誤差，若誤差大于0.5 mm，則應細微對半平移、旋轉調整十字線膜片，然后重復以上檢測步驟。當達到最大射野面積時，十字線與多葉光柵、鎢門的邊緣平行度誤差應小于1 mm。

1.4 光野射野一致性的檢測

本次研究的質量控制方法是基于加速器等中心定位系統應更準確地指示出輻射束軸位置的理念，因此，光野射野保持良好的重合性尤為重要，只有保證光野能夠準確地模擬出輻射野的大小和位置，后續的一系列檢測和調整才能以光野作為可靠的參考。

針對光野射野一致性的檢測是通過利用顯影精度很高的X 線攝影膠片測算出射野與光野之間的誤差，誤差應小于1 mm。此項檢測應完成加速器配置的所有X 線能量的測試，并可選擇多個不同大小的射野進行測試，以驗證不同能量、不同射野面積時的光野射野重合性良好。若超出誤差，則須由有經驗的工程師綜合調試靶位置、偏轉磁場等束流伺服，并用水箱等工具完整測量射野均整度、對稱性等射線質量指標（調試方法較復雜，此處不作詳細描述）。

1.5 準直器角度指示準確度的檢測與調整

在針對上述幾項內容的測試中，暫不需要確保準直器的角度指示精確，但后續檢測、調整激光燈的步驟則需要確保準直器的角度精確。現介紹一種既簡便又有較高精確度的檢測與調整方法：將機架置于0°，準直器置于0°或90°，限束裝置開到最大射野，在地面上貼紙膠布標記出與機架旋轉軸垂直的光野十字線的兩端投影，順時針和逆時針旋轉機架約30°，觀察轉機架過程中投影線與標記點的重合情況，若不重合，則微調準直器角度并重新畫標記點，直至轉動過程中投影線與標記點完全重合，此時準直器所處角度即為準確的0°或90°。加速器上準直器角度的指示誤差應校準到小于0.1°。

1.6 激光燈的檢測與調整

檢測激光燈指示的位置是否精確，首先需要在空間中找出準確的等中心點。上述檢測與調整方法已經幫助我們確定出X、Y 軸平面上等中心點的位置，現需確定Z 軸（即垂直方向）上等中心點的位置。具體方法：在治療床面上固定放置一根針尖直徑小于0.5 mm 的指針，機架置于0°時，將針尖與光野十字線交叉點的投影重合，并將針尖的高度參考當前的激光燈指示置于近似等中心點位置，然后順時針和逆時針旋轉機架約45°，觀察轉機架過程中針尖與十字線交叉點的投影是否重合，若不重合，則通過升降治療床的高度微調針尖的位置，直至旋轉機架時兩個點投影完全重合，針尖此時所處的位置即準確的等中心點位。

待找到準確的等中心點位置后，不僅需檢測各方向激光燈垂直線、水平線在等中心點位置的指示精確度，還需檢測在治療范圍內各激光線的重合度、旋轉度。當需要調整時，激光燈的調整順序一般為：先調整機房左右兩側的激光燈，然后調整機房頂上的激光燈和治療床尾的縱向激光燈。在調整機房左右兩側的激光燈時，先調整垂直線燈源和水平線燈源的傾斜角度，通過調整傾斜角度，使一側的激光線投射到對側的激光燈源上，如此調整后兩側的垂直和水平激光均會在機房空間范圍內有良好的重合性，然后分別將機架轉至90°和270°，參考已校正過的光野十字線來調整兩側激光垂直線和水平線的旋轉，與十字線重合即可，最后通過平移調整，將兩側激光線與指示等中心點的針尖對齊。對于機房頂上的激光燈與治療床尾的縱向激光燈，調整步驟順序同上。

1.7 光矩尺的檢測

光距尺經常被用在質量驗證模體擺位時指示入射面的源皮距，亦是較重要的指示等中心高度的定位裝置。待“1.6”中用針尖找出準確的等中心點位置后，即可檢測光距尺在源皮距=100 cm 位置的準確度，在等中心點位置的指示誤差應小于1 mm。對于其他位置的檢測，可使用卷尺測量針尖或床面的升降距離，對照光距尺的指示變化是否準確，其他位置的指示誤差應小于2 mm。

2 實際應用

采用上述方法檢測、調整的等中心定位系統，對于醫科達加速器，可利用Ball-Bearing 模體和Flexmap 軟件功能，對于瓦里安加速器，可利用ISOCAL 模體和MPC 軟件功能，且有研究表明，以上方法均可用于驗證加速器的等中心定位精確度，且結果可靠[7-9]。實際應用情況如下。

2.1 設備與材料

實驗設備為我院安裝的醫科達Axesse 與瓦里安TrueBeam 加速器，以及LAP ASTOR 型和LAP APOLLO 型加速器專用定位激光燈。

檢測材料包括高精度水平尺、1 mm 方格坐標紙、尖端直徑小于0.5 mm 的直型指針、免沖洗膠片、卷尺等。

2.2 驗證方法

利用檢測、調整好的等中心定位系統對準測試模體上的參考刻度線擺位，并按照軟件操作要求完成MV 和kV 影像照射，軟件會根據獲取的影像自動計算出模體擺位的位置與射束中心的誤差。

2.3 驗證結果

多次測試結果顯示，醫科達Axesse 加速器定位指示精確度誤差可被控制在0.7 mm 以內（圖1），瓦里安TrueBeam 加速器定位指示精確度誤差可被控制在0.5 mm 以內（圖2），表明將本研究所述方法用來檢測、調整等中心定位系統可獲得較高的精確度。

圖1 醫科達Axesse 加速器等中心指示精確度的測試結果

圖2 瓦里安TrueBeam 加速器等中心指示精確度的測試結果

3 討論

關于等中心定位系統的檢測周期和誤差，我們可以參考國家標準，也可以根據設備性能和醫院實際需要，適當提高。例如，本研究各項檢測指標要求大部分高于國家標準；各項檢測周期，除了穩定性較好的光野射野一致性檢測可每季度或半年進行1次，其余項目每周進行1次。

檢測所使用的材料與方法，各有不同，且各有優缺點。例如，使用前指針尋找等中心點的方法，由于前指針的針尖較粗，指示的點不可能很精確，加之前指針結構設計問題，稍微磕碰即有可能造成指示不準，因此，每次使用前需先檢測前指針的精確度，增加了工作量；使用裝機時調整激光燈的方法，一般追求激光燈水平線與垂直線的絕對水平與垂直，相對煩瑣，此種方法適用于新設備，但對于舊設備，由于長期使用機械磨損等問題，激光燈并不需要絕對水平與垂直，應更多地契合光野十字線（輻射束軸）。

本研究所使用的均為常用、容易獲取的設備和材料，無需購買昂貴的專用檢測設備，成本較低且能保證精確度較高；總結出的方法明確了各項目檢測調整的先后參考順序。依據過往經驗，若各項目的檢測順序不正確，則有可能造成檢測結果不正確，或需要多次反復調整，影響效率。本研究所述方法經實踐證明達到了較高的調整精確度，希望能夠為業內同行從事該項工作提供參考。