谷珊珊，鞏漢順，王運(yùn)來(lái)，戴相昆，宋圓源，吳青南，鞠忠建

100853北京，解放軍總醫(yī)院 放射治療科

醫(yī)用直線加速器超長(zhǎng)服役是國(guó)內(nèi)普遍存在的問(wèn)題[1]。限于經(jīng)濟(jì)因素等客觀條件，設(shè)備更新?lián)Q代慢，患者眾多且放療設(shè)備少，機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備老化，故障頻發(fā)，一方面影響臨床工作流程，另一方面直接影響腫瘤的輻照劑量分布[2-3]。因而，對(duì)醫(yī)用直線加速器的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制工作非常重要，以保證機(jī)器性能良好，保障臨床治療[4]。

對(duì)于超長(zhǎng)期運(yùn)行加速器，質(zhì)控工作尤其重要。一是隨著時(shí)間推移，機(jī)器硬件老化嚴(yán)重，電器元件接觸失靈、線路橡膠外皮易發(fā)硬破損，造成機(jī)器各種故障頻發(fā)；二是超長(zhǎng)期運(yùn)行加速器維修頻繁，需保障維修后機(jī)器各項(xiàng)參數(shù)在正常范圍內(nèi)，方可投入臨床治療[5-6]。測(cè)量本身的質(zhì)控工作十分繁鎖，需要耗費(fèi)工作人員大量的時(shí)間和精力。日常測(cè)量設(shè)備有劑量?jī)x、二維電離室矩陣、EBT膠片、晨檢儀等設(shè)備[7-10]。三維水箱由于操作復(fù)雜，常用于年檢或加速器維修后的檢測(cè)，是保證醫(yī)用電子加速器正常運(yùn)行不可或缺的測(cè)量設(shè)備。JJG589-2008《醫(yī)用電子加速器輻射源》檢定規(guī)程指出醫(yī)用電子加速器檢測(cè)時(shí)，測(cè)量輻射質(zhì)、輻射野的均整度、輻射野的對(duì)稱(chēng)性等計(jì)量性能必須使用射線分析儀，即二維或三維水箱。但是其架設(shè)繁瑣，一般架設(shè)調(diào)試時(shí)間需1小時(shí)左右，限制了其臨床使用。

本單位Synergy直線加速器高負(fù)荷運(yùn)行已達(dá)12年，故障高發(fā)，但仍然承擔(dān)著重要的臨床治療任務(wù)。為保證其精確運(yùn)行，周密而細(xì)致的質(zhì)控尤為重要。本研究使用PTW公司生產(chǎn)的三維水箱，在月檢時(shí)測(cè)量加速器X線的射線平坦度、對(duì)稱(chēng)性、射線質(zhì)，記錄分析各參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 直線加速器 醫(yī)科達(dá)公司生產(chǎn)的Synergy直線加速器，如圖1所示。2007年裝機(jī)，常年治療負(fù)荷12小時(shí)/天。配有 6MV、10MV 能量的 X 線、電子線，多頁(yè)光柵為40對(duì)，葉片厚度為0.4 cm，因此參考射野定義為10.4 cm×9.6 cm，最大射野為21 cm×16 cm。并配置有3D 驗(yàn)證的X 線旋轉(zhuǎn)容積成像，2D 驗(yàn)證的電子射野驗(yàn)證裝置。

圖1 醫(yī)科達(dá) Synergy直線加速器Figure 1. Elekta Synergy Linear Accelerator

1.1.2 PTW三維水箱系統(tǒng) 采用德國(guó)PTW公司生產(chǎn)的MP3型三維掃描水箱(圖2)，主體部分包括MP3大型水箱，水箱相關(guān)的調(diào)整裝置，MP3蓄水柜和升降臺(tái)；電器裝置包括劑量探頭、標(biāo)準(zhǔn)電子附件、控制組件、懸掛式操縱臺(tái)和TANDEM雙通道靜電計(jì)。探頭行程為600 mm，掃描尺寸(L×W×H,mm)為500×500×400,掃描分辨率為0.1 mm。測(cè)量及參考電離室均為PTW 公司生產(chǎn)的0.125cc指型電離室，型號(hào)為31010，靈敏體積長(zhǎng)度為6.5 mm，靈敏體積直徑為5.5 mm，中心極材料為鋁。水箱數(shù)據(jù)采集及分析軟件為MEPHYSTO mcc 3.0(圖3)。

圖2 PTW三維水箱Figure 2. PTW Three-Dimensional Water Tank

圖3 MEPHYSTO mcc 3.0軟件Figure 3. MEPHYSTO mcc 3.0

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 因2017年下半年開(kāi)始，直線加速器機(jī)器故障頻發(fā)，故障總數(shù)71次，月均故障數(shù)2.54次，其中更換電子元器件、電路板等維修結(jié)束后，需水箱測(cè)量各項(xiàng)參數(shù)。故收集2017年7月至今的直線加速器月檢質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，共26組有效數(shù)據(jù)。

按機(jī)器驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)稱(chēng)性定義為源皮距為100 cm時(shí),模體10 cm深度處，最大射野80%寬度范圍內(nèi)，偏離中心軸對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)之間劑量率的最大比值(公式1)。 6MV、10MV能量射線對(duì)稱(chēng)性的標(biāo)準(zhǔn)參考值為100%±3%。

(1)

其中Dx、D-x表示射野中心軸外對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)的吸收劑量。

平坦度(flatness)定義為在X射線束軸水下10 cm處垂直于射線束軸的平面上，10 cm×10 cm照射野下最大、最小吸收劑量的比值(公式2)。 6MV、10MV能量射線平坦度標(biāo)準(zhǔn)參考值為100%±6%。

(2)

其中Dmax、Dmin分別表示最大、最小吸收劑量。

射線質(zhì)定義為在射野中心軸上水下10 cm處的吸收劑量D10與參考深度處的吸收劑量D0之比的百分?jǐn)?shù)(公式3)。6MV、10MV能量X射線質(zhì)參考值分別為67.5%、73.0%，誤差允許范圍為±2%。

(3)

1.2.2 月檢數(shù)據(jù)采集 測(cè)量條件設(shè)置如下：源皮距100 cm，射野10.4 cm×9.6 cm，指型電離室長(zhǎng)軸垂直于射野中心軸，沿徑向掃描。

測(cè)量步驟如下：按檢測(cè)規(guī)范放置三維水箱,注入足夠的水，水深>40 cm。在無(wú)限出束模式下設(shè)置6MV、10MV光子線出束劑量率為200MU/min。百分深度劑量(percentage depth dose,PDD)最大測(cè)量深度為40 cm。Profile參考深度處設(shè)為水下10 cm。測(cè)量射線在X軸和Y軸兩個(gè)面上的Profile的劑量場(chǎng)分布。測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析，得到平坦度、對(duì)稱(chēng)性、射線質(zhì)3個(gè)參數(shù)的測(cè)量分析結(jié)果，3個(gè)參數(shù)均測(cè)量3次求平均值作為測(cè)量最終值。

記錄每次水箱從架設(shè)到調(diào)試成功的時(shí)間。

2 結(jié) 果

2.1 6MV射線測(cè)量結(jié)果

26組有效測(cè)量數(shù)據(jù)中，6MV射線的測(cè)量分析數(shù)據(jù)如表1和圖4所示。6MV射線的測(cè)量射野平坦度在Y軸方向上，測(cè)量最大值為104.63%，最小值為102.76%，中位數(shù)為104.1%，誤差為4.01%±0.44%；X軸方向上，測(cè)量最大值為105. 67%，最小值為103.71%，中位數(shù)為105.04%，誤差為4.93%±0.44%。6MV射線的對(duì)稱(chēng)性在Y軸方向上，測(cè)量最大值為101.24%，最小值為100.44%，中位數(shù)為100.57%，誤差均值為0.76%±0.35%；X軸方向上，測(cè)量最大值為101.53%，最小值為100.26%，中位數(shù)為100.63%，誤差為0.95%±0.43%。6MV射線的射線質(zhì)測(cè)量最大值為67.89%，最小值為66.75%，中位數(shù)為67.07，誤差均值為0.59%±0.26%。

表1 6MV射線測(cè)量數(shù)據(jù)Table 1. Data of 6MV X-Ray

圖4 6MV射線測(cè)量數(shù)據(jù)Figure 4. Data of 6MV X-Ray

6MV X射線測(cè)得的PDD和Profile曲線如圖5所示。

圖5 6MV X射線的PDD和Profile曲線Figure 5. PDD and Profile of 6MV X-RayPDD: Percentage depth dose.

2.2 10MV射線測(cè)量結(jié)果

26組有效測(cè)量數(shù)據(jù)中，10MV射線的測(cè)量分析數(shù)據(jù)如表2、圖6所示。10MV射線的射野平坦度在Y軸方向上，測(cè)量最大值為105.4%，最小值為102.45%，中位數(shù)為103.34%，誤差為3.53%±0.72%；X軸方向上，測(cè)量最大值為105. 7%，最小值為104.74%，中位數(shù)為105.16%，誤差為5.07%±0.59%。10MV射線的對(duì)稱(chēng)性在Y軸方向上，測(cè)量最大值為101.42%，最小值為100.34%，中位數(shù)為100.72%，誤差為0.79%±0.32%；X軸方向上，測(cè)量最大值為103.00%，最小值為100.22%，中位數(shù)為101.08%，誤差為1.31%±0.66%。10MV射線的射線質(zhì)測(cè)量最大值為72.65%，最小值為71.93%，中位數(shù)為72.23%，誤差為1.36%±0.44%。

圖6 10MV射線測(cè)量數(shù)據(jù)Figure 6. Data of 10MV X-Ray

表2 10MV射線測(cè)量數(shù)據(jù)Table 2. Data of 10MV ray

10MV X射線測(cè)得的PDD和Profile曲線如圖7所示。

圖7 10MV X射線的PDD和Profile曲線Figure 7. PDD and Profile of 10MV X-RayPDD: Percentage depth dose.

2.3 水箱架設(shè)調(diào)試時(shí)間

水箱從架設(shè)到調(diào)試成功的平均時(shí)間為(37.19±6.89)min，其中架設(shè)所需最長(zhǎng)時(shí)間為65 min，最短時(shí)間為30 min。26次架設(shè)調(diào)試時(shí)間記錄如表3所示，其中，2017年9月月檢時(shí)，水箱調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)，原因?yàn)闄C(jī)器故障，多次重啟服務(wù)器。2018年4月月檢時(shí)，水箱調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)，排除原因?yàn)橹感碗婋x室連接線故障。

表3 26次三維水箱架設(shè)調(diào)試時(shí)間Table 3. Erection and Debugging Time of the Three-Dimensional Water Tank

DateofmonthlyinspectionTimeoferectionanddebugging(min)DateofmonthlyinspectionTimeoferectionanddebugging(min)2018.05352019.07412018.06312019.08352018.07352019.09342018.08312019.1033

3 討 論

測(cè)量結(jié)果表明，在嚴(yán)密的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制下，加速器運(yùn)行狀況良好，機(jī)器性能穩(wěn)定。水箱從架設(shè)到調(diào)試成功的平均時(shí)間約為半個(gè)小時(shí)，時(shí)間短，效率高。

放射治療是腫瘤治療的重要手段[11]。直線加速器劑量性能的穩(wěn)定情況直接影響腫瘤放射治療的療效，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)控工具監(jiān)測(cè)加速器的各項(xiàng)性能指標(biāo)非常重要[12-13]。醫(yī)用電子直線加速器是腫瘤放射治療中最主要的設(shè)備之一[14]。在大型醫(yī)院中,患者數(shù)量多、工作負(fù)荷大，直線加速器往往故障頻繁，加速器更換關(guān)鍵部位配件或調(diào)整機(jī)器等重大維修后，必須使用三維水箱采集加速器數(shù)據(jù)，分析機(jī)器性能是否達(dá)到臨床治療標(biāo)準(zhǔn)[15]。三維水箱是開(kāi)展腫瘤放射治療的必備儀器，水箱精密的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理能確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確[16]。國(guó)家藥品食品衛(wèi)生監(jiān)督局將三維水箱歸類(lèi)為 II 類(lèi)醫(yī)療器械管理。國(guó)內(nèi)大部分大型腫瘤放療中心、省級(jí)以上醫(yī)院放療科、各省計(jì)量院、職業(yè)病防治院、各省疾控中心等單位都有配置。但中小型醫(yī)院放療科，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)、地市級(jí)以下醫(yī)院很少購(gòu)置。目前國(guó)家衛(wèi)生行政部門(mén)雖然并沒(méi)有強(qiáng)制執(zhí)行醫(yī)院放療科配置三維水箱，但衛(wèi)生部 46 號(hào)令做出明確規(guī)定：“放射治療場(chǎng)所配備放療劑量?jī)x、劑量掃描裝置和個(gè)人劑量報(bào)警儀”。同時(shí)，國(guó)家腫瘤診療質(zhì)控中心發(fā)布的《放射治療質(zhì)量控制基本指南》指出，水箱為開(kāi)展常規(guī)放射治療基本的質(zhì)控儀器，自動(dòng)掃描水箱為開(kāi)展精確放射治療的質(zhì)控儀器。

長(zhǎng)期服役的醫(yī)用直線加速器，因使用頻率高，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，各部件存在老化或更換的問(wèn)題，如何精確地保障加速器正常運(yùn)行非常重要。使用三維水箱測(cè)量直線加速器各項(xiàng)參數(shù)，所測(cè)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地反映出機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，是各種測(cè)量設(shè)備比較的基準(zhǔn)參考，其測(cè)量的準(zhǔn)確性是其他質(zhì)控工具無(wú)法達(dá)到的[17]。三維水箱功能強(qiáng)大，除常用測(cè)量指標(biāo)如對(duì)稱(chēng)性、平坦度、射線質(zhì)等，其掃描數(shù)據(jù)還可分析射線半影、半高寬、最大劑量點(diǎn)深度等參數(shù)[18]。能保證臨床放射治療的順利實(shí)施。

我科Elekta Synergy醫(yī)用電子直線加速器2007年投入使用，迄今已服役11年，加速器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定，機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)良好，仍能承擔(dān)繁重的臨床治療任務(wù)，與平時(shí)細(xì)致的質(zhì)控工作密不可分，尤其三維水箱測(cè)量精確，保證加速器性能穩(wěn)定，從而保障腫瘤劑量分布準(zhǔn)確，保證臨床治療效果。水箱測(cè)量能驗(yàn)證周檢日檢的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如因機(jī)架偏沉導(dǎo)致的對(duì)稱(chēng)性改變、靶擊穿導(dǎo)致的輸出劑量改變等重大機(jī)械參數(shù)的變化。超長(zhǎng)服役的醫(yī)用加速器，為保證機(jī)器各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，使用三維水箱作為月檢工具，可為臨床工作提供翔實(shí)的基礎(chǔ)測(cè)量質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)。

PTW三維水箱操作復(fù)雜，架設(shè)時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于測(cè)量人員的操作熟練程度，與水箱連接部件也有一定關(guān)系。以下原因會(huì)導(dǎo)致水箱調(diào)試失?。哼B接線多，測(cè)量人員誤操作；設(shè)備老舊后易出現(xiàn)接觸不良等現(xiàn)象；指型電離室連接線對(duì)折磨損嚴(yán)重；直線加速器操作失誤。盡管水箱操作繁瑣，但對(duì)于超長(zhǎng)服役且沒(méi)有強(qiáng)制報(bào)廢的加速器，三維水箱是最重要的質(zhì)控設(shè)備，對(duì)保障臨床治療必不可少。通過(guò)加速器重大維修后和月檢水箱測(cè)量，加速器在日常質(zhì)控時(shí)表現(xiàn)穩(wěn)定。

綜上所述，PTW三維水箱對(duì)我科加速器的測(cè)量結(jié)果表明，超長(zhǎng)服役的加速器仍能保持穩(wěn)定的性能，可以滿足臨床治療需要。

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